Existuje hysterézia magnetická, feroelektrická, dynamická, elastická. Nachádza sa aj v biológii, pedológii, ekonómii. Navyše podstata tejto definície je takmer rovnaká. Ale článok bude zameraný na magnetický, dozviete sa viac o tomto jave, od čoho závisí a kedy sa prejavuje. Tento jav sa študuje na univerzitách technického zamerania, nie je zahrnutý v školských osnovách, takže nie každý o ňom vie.
Magnetická hysterézia
Ide o nezvratnú a nejednoznačnú závislosť indexu magnetizácie látky (a sú to spravidla magneticky usporiadané feromagnety) od vonkajšieho magnetického poľa. V tomto prípade sa pole neustále mení - klesá alebo rastie. Všeobecným dôvodom existencie hysterézie je prítomnosť nestabilného stavu a stabilného stavu na minime termodynamického potenciálu a dochádza medzi nimi aj k nezvratným prechodom. Hysterézia je tiež prejavom magnetického orientačného fázového prechodu prvého rádu. Pri nich dochádza k prechodom z jednej fázy do druhej v dôsledku metastabilných stavov. Charakteristickým je graf, ktorý sa nazýva "hysterézna slučka". Niekedy sa jej hovorí aj „magnetizačná krivka“.
Hysterézna slučka
Na grafe M oproti H môžete vidieť:
- Z nulového stavu, pri ktorom M=0 a H=0, so zvýšením H rastie aj M.
- Keď sa pole zvýši, magnetizácia sa stane takmer konštantnou a rovná sa hodnote nasýtenia.
- Keď H klesá, nastáva opačná zmena, ale keď H=0, magnetizácia M sa nebude rovnať nule. Túto zmenu je možné vidieť z demagnetizačnej krivky. A keď H=0, M nadobudne hodnotu rovnajúcu sa zvyškovej magnetizácii.
- Ako sa H zvyšuje v rozsahu –Hm… +Hm, magnetizácia sa mení pozdĺž tretej krivky.
- Všetky tri krivky popisujúce procesy sú prepojené a tvoria akúsi slučku. Práve ona popisuje fenomén hysterézie - procesy magnetizácie a demagnetizácie.
Magnetizačná energia
Slučka sa považuje za asymetrickú v prípade, keď maximá poľa H1, ktoré sú aplikované v spätnom a doprednom smere, nie sú rovnaké. Vyššie bola opísaná slučka, ktorá je charakteristická pre proces pomalého obrátenia magnetizácie. Pri nich sú zachované kvázi rovnovážne vzťahy medzi hodnotami H a M. Je potrebné venovať pozornosť tomu,že pri magnetizácii alebo demagnetizácii M zaostáva za H. A to vedie k tomu, že všetka energia, ktorú získa feromagnetický materiál pri magnetizácii, sa počas demagnetizačného cyklu úplne neprenesie. A tento rozdiel ide celý do zahrievania feromagnetika. A magnetická hysterézna slučka sa v tomto prípade ukáže ako asymetrická.
Tvar slučky
Tvar slučky závisí od mnohých parametrov - magnetizácia, sila poľa, prítomnosť strát atď. Chemické zloženie feromagnetika, jeho štruktúrny stav, teplota, charakter a rozloženie defektov, prítomnosť spracovanie (tepelné, termomagnetické, mechanické). Hysterézia feromagnetík sa preto môže zmeniť podrobením materiálov mechanickému spracovaniu. Tým sa menia všetky vlastnosti materiálu.
Strata hysterézie
Pri dynamickej remagnetizácii feromagnetika striedavým magnetickým poľom sa pozorujú straty. Navyše tvoria len malý zlomok celkových magnetických strát. Ak majú slučky rovnakú výšku (rovnakú maximálnu hodnotu magnetizácie M), slučka dynamického typu je širšia ako statická. Je to spôsobené tým, že ku všetkým stratám sa pripočítavajú nové straty. Sú to dynamické straty, zvyčajne sú spojené s vírivým prúdom, magnetickou viskozitou. V súhrne sa získajú pomerne významné hysterézne straty.
Feromagnety s jednou doménou
BAk majú častice rôznu veľkosť, dochádza k procesu rotácie. Deje sa tak preto, lebo tvorba nových domén je z energetického hľadiska nepriaznivá. Ale procesu rotácie častíc bráni anizotropia (magnetická). Môže mať rôzny pôvod – vzniká v samotnom kryštáli, vzniká v dôsledku elastického napätia a pod.). Ale práve pomocou tejto anizotropie je magnetizácia držaná vnútorným poľom. Nazýva sa aj efektívne magnetické pole anizotropie. A magnetická hysteréza vzniká v dôsledku skutočnosti, že magnetizácia sa mení v dvoch smeroch - dopredu a dozadu. Pri remagnetizácii jednodoménových feromagnetík dochádza k niekoľkým skokom. Magnetizačný vektor M sa otáča smerom k poľu H. Okrem toho môže byť otočenie rovnomerné alebo nerovnomerné.
Multidoménové feromagnety
V nich je magnetizačná krivka postavená podobným spôsobom, ale procesy sú odlišné. Počas obrátenia magnetizácie sa posúvajú hranice domény. Preto jednou z príčin hysterézie môže byť oneskorenie posunov hraníc, ako aj nevratné skoky. Niekedy (ak majú feromagnety dosť veľké pole) je magnetická hysterézia určená oneskorením rastu a tvorbou jadier reverznej magnetizácie. Práve z týchto jadier sa tvorí doménová štruktúra feromagnetických látok.
Teória hysterézy
Treba vziať do úvahy, že jav magnetickej hysterézie nastáva aj pri rotácii poľa H, a nie iba pri zmene znamienka aveľkosť. Toto sa nazýva hysterézia magnetickej rotácie a zodpovedá zmene smeru magnetizácie M so zmenou smeru poľa H. Vznik hysterézie magnetickej rotácie sa pozoruje aj pri relatívnej rotácii vzorky. do pevného poľa H.
Krivka magnetizácie tiež charakterizuje magnetickú štruktúru domény. Štruktúra sa mení pri prechode procesov magnetizácie a obrátenia magnetizácie. Zmeny závisia od toho, ako ďaleko sa posúvajú hranice domény a od účinkov vonkajšieho magnetického poľa. Absolútne všetko, čo môže oneskoriť všetky vyššie opísané procesy, uvádza feromagnety do nestabilného stavu a spôsobuje vznik magnetickej hysterézie.
Je potrebné vziať do úvahy, že hysterézia závisí od mnohých parametrov. Magnetizácia sa mení vplyvom vonkajších faktorov - teploty, elastického napätia, preto vzniká hysterézia. V tomto prípade sa hysterézia objavuje nielen v magnetizácii, ale aj vo všetkých vlastnostiach, od ktorých závisí. Ako je odtiaľto vidieť, jav hysterézie je možné pozorovať nielen pri magnetizácii materiálu, ale aj pri iných fyzikálnych procesoch, ktoré s tým priamo alebo nepriamo súvisia.
