Existem histerese magnética, ferroelétrica, dinâmica, elástica. Também é encontrado em biologia, ciência do solo, economia. Além disso, a essência desta definição é quase a mesma. Mas o artigo se concentrará no magnético, você aprenderá mais sobre esse fenômeno, do que depende e quando se manifesta. Esse fenômeno é estudado nas universidades com foco técnico, não está incluído no currículo escolar, então nem todos sabem disso.
Histerese magnética
Esta é uma dependência irreversível e ambígua do índice de magnetização de uma substância (e estes são, via de regra, ferroímãs magneticamente ordenados) em um campo magnético externo. Nesse caso, o campo está mudando constantemente - diminuindo ou aumentando. A razão geral para a existência de histerese é a presença de um estado instável e um estado estável no mínimo do potencial termodinâmico, e também existem transições irreversíveis entre eles. A histerese também é uma manifestação de uma transição de fase de orientação magnética de primeira ordem. Com eles, as transições de uma fase para outra ocorrem devido a estados metaestáveis. A característica é um gráfico, que é chamado de "loop de histerese". Às vezes também é chamada de "curva de magnetização".
Loop de histerese
No gráfico de M versus H você pode ver:
- Do estado zero, no qual M=0 e H=0, com o aumento de H, M também cresce.
- Quando o campo aumenta, a magnetização torna-se quase constante e igual ao valor de saturação.
- Quando H diminui, ocorre a variação oposta, mas quando H=0, a magnetização M não será igual a zero. Essa mudança pode ser vista a partir da curva de desmagnetização. E quando H=0, M assume um valor igual à magnetização residual.
- À medida que H aumenta no intervalo –Hm… +Hm, a magnetização muda ao longo da terceira curva.
- Todas as três curvas que descrevem os processos são conectadas e formam uma espécie de laço. É ela quem descreve o fenômeno da histerese - os processos de magnetização e desmagnetização.
Energia de magnetização
Um loop é considerado assimétrico no caso em que os máximos do campo H1, que são aplicados nas direções reversa e direta, não são os mesmos. Um loop foi descrito acima, que é característico de um processo de reversão de magnetização lento. Com eles, as relações de quase equilíbrio entre os valores de H e M são preservadas. É necessário prestar atenção ao fato de queque durante a magnetização ou desmagnetização, M fica atrás de H. E isso leva ao fato de que toda a energia que é adquirida pelo material ferromagnético durante a magnetização não é completamente transferida durante o ciclo de desmagnetização. E essa diferença vai para o aquecimento do ferromagneto. E o loop de histerese magnético acaba sendo assimétrico neste caso.
Forma de Loop
A forma do loop depende de muitos parâmetros - magnetização, intensidade do campo, presença de perdas, etc. A composição química do ferromagneto, seu estado estrutural, temperatura, natureza e distribuição dos defeitos, presença de processamento (térmico, termomagnético, mecânico). Portanto, a histerese dos ferromagnetos pode ser alterada submetendo os materiais ao processamento mecânico. Isso altera todas as características do material.
Perda de histerese
Durante a remagnetização dinâmica de um ferroímã por um campo magnético alternado, são observadas perdas. Além disso, eles representam apenas uma pequena fração das perdas magnéticas totais. Se as espiras tiverem a mesma altura (mesmo valor máximo de magnetização M), a espira do tipo dinâmico é mais larga que a estática. Isso se deve ao fato de que novas perdas são adicionadas a todas as perdas. Estas são perdas dinâmicas, geralmente estão associadas a correntes parasitas, viscosidade magnética. Em suma, são obtidas perdas de histerese bastante significativas.
Ferroímãs de domínio único
BSe as partículas tiverem tamanhos diferentes, ocorre o processo de rotação. Isso acontece porque a formação de novos domínios é desfavorável do ponto de vista energético. Mas o processo de rotação das partículas é dificultado pela anisotropia (magnética). Pode ter uma origem diferente - ser formado no próprio cristal, surgir devido a tensões elásticas, etc.). Mas é justamente com a ajuda dessa anisotropia que a magnetização é mantida pelo campo interno. Também é chamado de campo de anisotropia magnética efetiva. E a histerese magnética surge devido ao fato de que a magnetização muda em duas direções - para frente e para trás. Durante a remagnetização de ferromagnetos de domínio único, ocorrem vários s altos. O vetor de magnetização M gira em direção ao campo H. Além disso, a curva pode ser uniforme ou não uniforme.
Ferroímãs multidomínio
Neles, a curva de magnetização é construída de forma semelhante, mas os processos são diferentes. Durante a reversão da magnetização, os limites do domínio mudam. Portanto, uma das causas da histerese pode ser o atraso nos deslocamentos de fronteira, bem como s altos irreversíveis. Às vezes (se os ferromagnetos têm um campo bastante grande), a histerese magnética é determinada pelo atraso no crescimento e pela formação de núcleos de reversão de magnetização. É a partir desses núcleos que se forma a estrutura de domínio das substâncias ferromagnéticas.
Teoria da histerese
Deve-se levar em conta que o fenômeno da histerese magnética também ocorre quando o campo H gira, e não apenas quando muda de sinal eTamanho. Isso é chamado de histerese da rotação magnética e corresponde a uma mudança na direção da magnetização M com uma mudança na direção do campo H. A ocorrência da histerese da rotação magnética também é observada quando a amostra é girada em relação para o campo fixo H.
A curva de magnetização também caracteriza a estrutura magnética do domínio. A estrutura muda durante a passagem dos processos de magnetização e reversão de magnetização. As mudanças dependem de quão longe os limites do domínio mudam e dos efeitos de um campo magnético externo. Absolutamente tudo o que pode atrasar todos os processos descritos acima coloca os ferromagnetos em um estado instável e causa histerese magnética.
Deve-se levar em conta que a histerese depende de muitos parâmetros. A magnetização muda sob a influência de fatores externos - temperatura, tensão elástica, portanto, ocorre histerese. Neste caso, uma histerese aparece não apenas na magnetização, mas também em todas as propriedades das quais ela depende. Como pode ser visto a partir daqui, o fenômeno da histerese pode ser observado não apenas durante a magnetização do material, mas também durante outros processos físicos associados direta ou indiretamente a ele.
