Ir histerēzes magnētiskā, feroelektriskā, dinamiskā, elastīgā. Tas ir atrodams arī bioloģijā, augsnes zinātnē, ekonomikā. Turklāt šīs definīcijas būtība ir gandrīz tāda pati. Bet rakstā galvenā uzmanība tiks pievērsta magnētiskajam, jūs uzzināsiet vairāk par šo parādību, no kā tas ir atkarīgs un kad tas izpaužas. Šo fenomenu universitātēs pēta ar tehnisku ievirzi, tas nav iekļauts skolu mācību programmā, tāpēc ne visi par to zina.
Magnētiskā histerēze
Šī ir vielas (un tie parasti ir magnētiski sakārtoti feromagnēti) magnetizācijas indeksa neatgriezeniska un neskaidra atkarība no ārējā magnētiskā lauka. Šajā gadījumā lauks nepārtraukti mainās – samazinās vai palielinās. Vispārējais histerēzes pastāvēšanas iemesls ir nestabila stāvokļa un stabila stāvokļa klātbūtne pie termodinamiskā potenciāla minimuma, un starp tiem ir arī neatgriezeniskas pārejas. Histerēze ir arī pirmās kārtas magnētiskās orientācijas fāzes pārejas izpausme. Ar tiem metastabilu stāvokļu dēļ notiek pārejas no vienas fāzes uz otru. Raksturlielums ir grafiks, ko sauc par "histerēzes cilpu". Dažreiz to sauc arī par "magnetizācijas līkni".
Histerēzes cilpa
M un H diagrammā var redzēt:
- No nulles stāvokļa, kurā M=0 un H=0, palielinoties H, arī M aug.
- Kad lauks palielinās, magnetizācija kļūst gandrīz nemainīga un vienāda ar piesātinājuma vērtību.
- Kad H samazinās, notiek pretējas izmaiņas, bet, kad H=0, magnetizācija M nebūs vienāda ar nulli. Šīs izmaiņas var redzēt no demagnetizācijas līknes. Un, kad H=0, M iegūst vērtību, kas vienāda ar atlikušo magnetizāciju.
- Palielinoties H diapazonā –Hm… +Hm, magnetizācija mainās pa trešo līkni.
- Visas trīs līknes, kas apraksta procesus, ir savienotas un veido sava veida cilpu. Tieši viņa apraksta histerēzes fenomenu – magnetizācijas un demagnetizācijas procesus.
Magnetizācijas enerģija
Cilpa tiek uzskatīta par asimetrisku gadījumā, ja H1 lauka maksimumi, kas tiek pielietoti atpakaļgaitā un uz priekšu, nav vienādi. Iepriekš ir aprakstīta cilpa, kas raksturīga lēnam magnetizācijas maiņas procesam. Ar tiem tiek saglabātas kvazi-līdzsvara attiecības starp H un M vērtībām. Jāpievērš uzmanība tam, kaka magnetizācijas vai demagnetizācijas laikā M atpaliek no H. Un tas noved pie tā, ka visa enerģija, ko magnetizācijas laikā iegūst feromagnētiskais materiāls, demagnetizācijas cikla laikā netiek pilnībā nodota. Un šī atšķirība attiecas uz feromagnēta sildīšanu. Un magnētiskās histerēzes cilpa šajā gadījumā izrādās asimetriska.
Cilpas forma
Cilpas forma ir atkarīga no daudziem parametriem - magnetizācijas, lauka intensitātes, zudumu klātbūtnes utt. Feromagnēta ķīmiskais sastāvs, tā strukturālais stāvoklis, temperatūra, defektu raksturs un izplatība, apstrāde (termiskā, termomagnētiskā, mehāniskā). Tāpēc feromagnētu histerēzi var mainīt, pakļaujot materiālus mehāniskai apstrādei. Tas maina visas materiāla īpašības.
Histerēzes zudums
Feromagnēta dinamiskās remagnetizēšanas laikā ar mainīgu magnētisko lauku tiek novēroti zudumi. Turklāt tie veido tikai nelielu daļu no kopējiem magnētiskajiem zudumiem. Ja cilpām ir vienāds augstums (tā pati maksimālā magnetizācijas vērtība M), dinamiskā tipa cilpa ir platāka par statisko. Tas ir saistīts ar to, ka visiem zaudējumiem tiek pievienoti jauni zaudējumi. Tie ir dinamiski zudumi, tie parasti ir saistīti ar virpuļstrāvu, magnētisko viskozitāti. Kopumā tiek iegūti diezgan būtiski histerēzes zudumi.
Viena domēna feromagnēti
BJa daļiņām ir dažādi izmēri, notiek rotācijas process. Tas notiek tāpēc, ka jaunu domēnu veidošanās ir nelabvēlīga no enerģētikas viedokļa. Bet daļiņu rotācijas procesu kavē anizotropija (magnētiskā). Tam var būt cita izcelsme - veidoties pašā kristālā, rasties elastīgā sprieguma dēļ utt.). Bet tieši ar šīs anizotropijas palīdzību magnetizāciju notur iekšējais lauks. To sauc arī par efektīvo magnētisko anizotropijas lauku. Un magnētiskā histerēze rodas tāpēc, ka magnetizācija mainās divos virzienos - uz priekšu un atpakaļ. Viena domēna feromagnētu remagnetizēšanas laikā notiek vairāki lēcieni. Magnetizācijas vektors M griežas pret lauku H. Turklāt pagrieziens var būt vienmērīgs vai nevienmērīgs.
Vairāku domēnu feromagnēti
Tajos magnetizācijas līkne veidota līdzīgi, taču procesi ir atšķirīgi. Magnetizācijas maiņas laikā domēna robežas mainās. Tāpēc viens no histerēzes cēloņiem var būt robežu nobīdes aizkavēšanās, kā arī neatgriezeniski lēcieni. Dažreiz (ja feromagnētiem ir diezgan liels lauks) magnētisko histerēzi nosaka augšanas aizkavēšanās un magnetizācijas maiņas kodolu veidošanās. Tieši no šiem kodoliem veidojas feromagnētisko vielu domēna struktūra.
Histerēzes teorija
Jāņem vērā, ka magnētiskās histerēzes parādība rodas arī tad, kad lauks H griežas, nevis tikai tad, kad mainās zīme unIzmērs. To sauc par magnētiskās rotācijas histerēzi un atbilst magnetizācijas virziena maiņai M līdz ar lauka H virziena maiņu. Magnētiskās rotācijas histerēzes rašanos novēro arī tad, kad paraugu griež relatīvi. uz fiksēto lauku H.
Magnetizācijas līkne raksturo arī domēna magnētisko struktūru. Struktūra mainās magnetizācijas un magnetizācijas maiņas procesu laikā. Izmaiņas ir atkarīgas no tā, cik tālu novirzās domēna robežas, un no ārējā magnētiskā lauka ietekmes. Pilnīgi viss, kas var aizkavēt visus iepriekš aprakstītos procesus, nostāda feromagnētus nestabilā stāvoklī un izraisa magnētisko histerēzi.
Jāņem vērā, ka histerēze ir atkarīga no daudziem parametriem. Magnetizācija mainās ārējo faktoru – temperatūras, elastīgā sprieguma – ietekmē, tāpēc notiek histerēze. Šajā gadījumā histerēze parādās ne tikai magnetizācijā, bet arī visās tajās īpašībās, no kurām tā ir atkarīga. Kā redzams no šejienes, histerēzes fenomenu var novērot ne tikai materiāla magnetizēšanas laikā, bet arī citu ar to tieši vai netieši saistītu fizikālu procesu laikā.
