On hüsterees magnetiline, ferroelektriline, dünaamiline, elastne. Seda leidub ka bioloogias, mullateaduses, majanduses. Pealegi on selle määratluse olemus peaaegu sama. Kuid artikkel keskendub magnetile, saate selle nähtuse kohta rohkem teada, millest see sõltub ja millal see avaldub. Seda nähtust uuritakse ülikoolides tehnilise fookusega, see ei sisaldu kooli õppekavas, mistõttu kõik ei tea sellest.
Magnetiline hüsterees
See on aine (ja need on reeglina magnetiliselt järjestatud ferromagnetid) magnetiseerimisindeksi pöördumatu ja mitmetähenduslik sõltuvus välisest magnetväljast. Sel juhul on valdkond pidevas muutumises – kahaneb või suureneb. Üldine hüstereesi olemasolu põhjus on ebastabiilse oleku ja stabiilse oleku olemasolu termodünaamilise potentsiaali miinimumi juures ning nende vahel toimuvad ka pöördumatud üleminekud. Hüsterees on ka esimese järgu magnetilise orientatsiooni faasisiirde ilming. Nende puhul toimuvad metastabiilsete seisundite tõttu üleminekud ühest faasist teise. Karakteristikuks on graafik, mida nimetatakse "hüstereesi tsükliks". Mõnikord nimetatakse seda ka "magnetiseerimiskõveraks".
Hüstereesisilmus
M versus H graafikul näete:
- Nullolekust, kus M=0 ja H=0, kasvab H suurenemisega ka M.
- Kui väli suureneb, muutub magnetiseerimine peaaegu konstantseks ja võrdseks küllastusväärtusega.
- Kui H väheneb, toimub vastupidine muutus, kuid kui H=0, ei ole magnetiseeritus M võrdne nulliga. Seda muutust on näha demagnetiseerimiskõver alt. Ja kui H=0, saab M väärtuse, mis on võrdne jääkmagnetiseerimisega.
- Kui H suureneb vahemikus –Hm… +Hm, muutub magnetiseerimine piki kolmandat kõverat.
- Kõik kolm protsesse kirjeldavat kõverat on omavahel ühendatud ja moodustavad omamoodi tsükli. Just tema kirjeldab hüstereesi nähtust – magnetiseerimise ja demagnetiseerimise protsesse.
Magnetiseerimisenergia
Silmust peetakse asümmeetriliseks juhul, kui tagasi- ja edasisuunas rakendatud H1 välja maksimumid ei ole samad. Eespool on kirjeldatud silmust, mis on iseloomulik aeglasele magnetiseerimise ümberpööramisprotsessile. Nendega säilivad kvaasitasakaalulised seosed H ja M väärtuste vahel. Tähelepanu tuleb pöörata asjaolule, etet magnetiseerimisel või demagnetiseerimisel jääb M maha H. Ja see viib selleni, et kogu energia, mis ferromagnetilise materjali poolt magnetiseerimisel omandab, ei kandu demagnetiseerimistsükli jooksul täielikult üle. Ja see erinevus puudutab ferromagneti kuumutamist. Ja magnetilise hüstereesi ahel osutub sel juhul asümmeetriliseks.
Silmuse kuju
Silmuse kuju sõltub paljudest parameetritest - magnetiseeritus, väljatugevus, kadude olemasolu jne. Ferromagneti keemiline koostis, selle struktuurne olek, temperatuur, defektide olemus ja jaotus, töötlemine (termiline, termomagnetiline, mehaaniline). Seetõttu saab ferromagnetite hüstereesi muuta materjalide mehaanilise töötlemisega. See muudab materjali kõiki omadusi.
Hüstereesi kadu
Ferromagneti dünaamilise ümbermagnetiseerimise ajal vahelduva magnetvälja toimel täheldatakse kadusid. Pealegi moodustavad need kogu magnetkadudest vaid väikese osa. Kui silmustel on sama kõrgus (sama magnetiseerituse maksimaalne väärtus M), on dünaamilise tüüpi silmus laiem kui staatiline. See on tingitud asjaolust, et kõikidele kahjudele lisanduvad uued kahjud. Need on dünaamilised kaod, need on tavaliselt seotud pöörisvooluga, magnetilise viskoossusega. Kokkuvõttes saadakse üsna märkimisväärsed hüstereesikadud.
Ühe domeeniga ferromagnetid
BKui osakesed on erineva suurusega, toimub pöörlemisprotsess. See juhtub seetõttu, et uute domeenide teke on energia seisukohast ebasoodne. Kuid osakeste pöörlemise protsessi takistab anisotroopia (magnetiline). Sellel võib olla erinev päritolu - tekkida kristallis endas, tekkida elastse pinge tõttu jne). Kuid just selle anisotroopia abil hoiab magnetiseeritust siseväli. Seda nimetatakse ka efektiivseks magnetanisotroopia väljaks. Ja magnethüsterees tuleneb asjaolust, et magnetiseerimine muutub kahes suunas - edasi ja tagasi. Ühedomeeniliste ferromagnetite ümbermagnetiseerimisel toimub mitu hüpet. Magnetiseerimisvektor M pöördub välja H poole. Pealegi võib pööre olla ühtlane või ebaühtlane.
Mitme domeeniga ferromagnetid
Neis on magnetiseerimiskõver üles ehitatud sarnaselt, kuid protsessid on erinevad. Magnetiseerimise ümberpööramise ajal nihkuvad domeeni piirid. Seetõttu võib hüstereesi üheks põhjuseks olla piiride nihkumise hilinemine, aga ka pöördumatud hüpped. Mõnikord (kui ferromagnetitel on üsna suur väli) määrab magnethüstereesi kasvu hilinemine ja magnetiseerumise pöördumise tuumade moodustumine. Just nendest tuumadest moodustub ferromagnetiliste ainete domeenistruktuur.
Hüstereesiteooria
Tuleb arvestada, et magnethüstereesi nähtus esineb ka välja H pöörlemisel, mitte ainult siis, kui see muutub märgi jasuurus. Seda nimetatakse magnetilise pöörlemise hüstereesiks ja see vastab magnetiseerimise suuna muutusele M koos välja H suuna muutumisega. Magnetpöörde hüstereesi esinemist täheldatakse ka siis, kui proovi pööratakse suhtelises suhtes. fikseeritud väljale H.
Magnetiseerimiskõver iseloomustab ka domeeni magnetstruktuuri. Magnetiseerimise ja magnetiseerimise ümberpööramise protsesside läbimise käigus muutub struktuur. Muutused sõltuvad sellest, kui kaugele domeenipiirid nihkuvad, ja välise magnetvälja mõjust. Absoluutselt kõik, mis võib kõiki ülalkirjeldatud protsesse edasi lükata, viib ferromagnetid ebastabiilsesse olekusse ja põhjustab magnethüstereesi.
Tuleb arvestada, et hüsterees sõltub paljudest parameetritest. Magnetiseerimine muutub välistegurite – temperatuuri, elastsuspinge – mõjul, seetõttu tekib hüsterees. Sel juhul ei ilmne hüsterees mitte ainult magnetiseerimises, vaid ka kõigis nendes omadustes, millest see sõltub. Nagu siit näha, võib hüstereesi nähtust täheldada mitte ainult materjali magnetiseerimisel, vaid ka teiste sellega otseselt või kaudselt seotud füüsikaliste protsesside käigus.
