Гистерезис это. Гистерезис в физике и технике: виды, применение и особенности — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое гистерезис в физике и технике. Какие основные виды гистерезиса существуют. Где применяется явление гистерезиса. Какие особенности характерны для разных видов гистерезиса. Как объясняется физическая природа гистерезиса.

Содержание

Что такое гистерезис и его основные виды

Гистерезис — это явление, при котором физическая система не сразу следует за изменениями действующих на нее сил, а ее состояние зависит от предыстории. Название происходит от греческого слова «ὑστέρησις», означающего «отставание, запаздывание».

Основные виды гистерезиса в физике и технике:

Магнитный гистерезис
Сегнетоэлектрический гистерезис
Упругий гистерезис
Тепловой гистерезис
Гистерезис в электронных схемах

Рассмотрим подробнее каждый из этих видов и их особенности.

Магнитный гистерезис и его применение

Магнитный гистерезис наблюдается в ферромагнитных материалах и проявляется в том, что намагниченность материала зависит не только от текущего значения магнитного поля, но и от предыдущих состояний намагниченности.

Основные характеристики магнитного гистерезиса:

Остаточная намагниченность — намагниченность, сохраняющаяся после снятия внешнего поля
Коэрцитивная сила — напряженность магнитного поля, необходимая для полного размагничивания
Петля гистерезиса — замкнутая кривая намагниченности при циклическом изменении поля

Где применяется магнитный гистерезис:

Создание постоянных магнитов
Магнитная запись информации
Электрические машины (трансформаторы, двигатели)
Магнитные сенсоры и датчики

Сегнетоэлектрический гистерезис и его особенности

Сегнетоэлектрический гистерезис наблюдается в сегнетоэлектриках — материалах, обладающих спонтанной электрической поляризацией, направление которой можно изменять внешним электрическим полем.

Ключевые особенности сегнетоэлектрического гистерезиса:

Наличие остаточной поляризации при нулевом внешнем поле
Существование коэрцитивного поля для переполяризации
Петлеобразная зависимость поляризации от напряженности электрического поля

Применение сегнетоэлектрического гистерезиса:

Энергонезависимая память (FeRAM)
Пьезоэлектрические преобразователи
Конденсаторы с высокой диэлектрической проницаемостью
Электрооптические устройства

Упругий гистерезис в механике материалов

Упругий гистерезис проявляется в поведении упругих материалов при циклических нагрузках. Он характеризуется несовпадением кривых нагрузки и разгрузки на диаграмме напряжение-деформация.

Виды упругого гистерезиса:

Статический — при медленном изменении нагрузки
Динамический — при быстром циклическом нагружении

Причины возникновения упругого гистерезиса:

Внутреннее трение в материале
Микропластические деформации
Термоупругие эффекты
Перемещение дефектов кристаллической решетки

Упругий гистерезис важен при изучении усталостной прочности материалов, демпфирования колебаний, диссипации энергии в упругих системах.

Тепловой гистерезис в электронных устройствах

Тепловой гистерезис наблюдается в электронных компонентах и устройствах, когда их характеристики зависят от температуры и предыдущих тепловых состояний.

Основные проявления теплового гистерезиса:

Изменение электрических параметров при нагреве и охлаждении
Сдвиг рабочих точек и пороговых значений
Нестабильность характеристик при циклических температурных изменениях

Где наблюдается тепловой гистерезис:

Полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы)

Интегральные схемы
Источники опорного напряжения
Датчики температуры

Для минимизации влияния теплового гистерезиса применяют температурную стабилизацию, схемы термокомпенсации, специальные конструкции компонентов.

Гистерезис в электронных схемах и его применение

В электронных схемах гистерезис часто создается намеренно для получения нужных характеристик устройств.

Основные применения гистерезиса в электронике:

Триггеры Шмитта — для формирования прямоугольных импульсов из зашумленных сигналов
Компараторы с гистерезисом — для устранения дребезга при сравнении сигналов
Регуляторы с гистерезисом — для управления с зоной нечувствительности
Генераторы релаксационных колебаний

Преимущества использования гистерезиса в схемах:

Подавление шумов и помех
Устранение ложных срабатываний
Создание четких порогов переключения
Формирование петли обратной связи

Физические механизмы возникновения гистерезиса

Гистерезис возникает в системах, где существуют несколько устойчивых состояний, разделенных потенциальными барьерами. Основные физические механизмы:

Доменная структура в ферромагнетиках и сегнетоэлектриках
Необратимые процессы при деформации кристаллической решетки
Метастабильные состояния в многокомпонентных системах
Релаксационные процессы с различными временными масштабами
Нелинейные обратные связи в сложных системах

Понимание физических механизмов гистерезиса позволяет создавать новые материалы и устройства с заданными характеристиками.

ГИСТЕРЕЗИС • Большая российская энциклопедия

В книжной версии

Том 7. Москва, 2007, стр. 186-187
Скопировать библиографическую ссылку:

Авторы: Б. Н. Филиппов, Б. А. Струков, В. Н. Кузнецов

ГИСТЕРЕ́ЗИС (от греч. ὑστέρησις – отставание, запаздывание), запаздывание изменения физич. величины, характеризующей состояние вещества, от изменения др. физич. величины, определяющей внешние условия. Г. имеет место в тех случаях, когда состояние тела в данный момент времени определяется внешними условиями не только в тот же, но и в предшествующие моменты времени. В результате для циклич. процесса (рост и уменьшение внешнего воздействия) получается петлеобразная (неоднозначная) диаграмма, которая называется петлёй гистерезиса. Возникает Г. в разл. веществах и при разных физич. процессах. Наибольший интерес представляют магнитный, сегнетоэлектрический и упругий гистерезис.

Магнитный Г. – неоднозначная зависимость намагниченности $\boldsymbol M$ магнитоупорядоченного вещества (магнетика, напр., ферро- или ферримагнетика) от внешнего магнитного поля $\boldsymbol H$ при его циклич. изменении (увеличении и уменьшении). Причиной существования магнитного Г. является наличие в определённом интервале изменения $\boldsymbol H$ среди состояний магнетика, отвечающих минимуму термодинамич. потенциала, метастабильных состояний (наряду со стабильными) и необратимых переходов между ними. Магнитный Г. можно также рассматривать как проявление магнитных ориентационных фазовых переходов 1-го рода, для которых прямой и обратный переходы между фазами в зависимости от $\boldsymbol H$ происходят, в силу указанной метастабильности состояний, при разл. значениях $\boldsymbol H$.

Рис. 1. Петли магнитного гистерезиса:1 – максимальная, 2 – частная; а – кривая намагничивания, б и в – кривые перемагничивания; МR – остаточная намагниченность, Нс – коэрцитивная сила, Ms – намагничен…

На рис. 1 схематически показана типичная зависимость $M$ от $H$ в ферромагнетике; из состояния $M=0$ при $H=0$ с увеличением $H$ значение $M$ растёт (осн. кривая намагничивания, $\it а$) и в достаточно сильном поле $H⩾H_{\text m}$ $M$ становится практически постоянной и равной намагниченности насыщения $M_{\text s}$. При уменьшении $H$ от значения $H_{\text m}$ намагниченность изменяется вдоль ветви $\it б$ и при $H=0$ принимает значение $M=M_{\text R}$ (остаточная намагниченность). Для размагничивания вещества ($M=0$) необходимо приложить обратное поле $H= –H_{\text c}$, называемое коэрцитивной силой. Далее при $H=–H_{\text m}$ образец намагничивается до насыщения ($M=–M_{\text s}$) в обратном направлении. При изменении $H$ от $–H_{\text m}$ до $+H_{\text m}$ намагниченность изменяется вдоль кривой $\it в$. Ветви $\it б$ и $\it в$, получающиеся при изменении $H$ от $+H_{\text m}$ до $–H_{\text m}$ и обратно, образуют замкнутую кривую, называемую максимальной (или предельной) петлёй Г. Ветви $\it б$ и $\it в$ называются, соответственно, нисходящей и восходящей ветвями петли Г. При изменении $H$ на отрезке $[–H_1, H_1]$ с $H_1$ зависимость $M(H)$ описывается замкнутой кривой (частной петлёй Г.), целиком лежащей внутри макс. петли гистерезиса.

Описанные петли Г. характерны для достаточно медленных (квазистатических) процессов перемагничивания. Отставание $M$ от $H$ при намагничивании и размагничивании приводит к тому, что энергия, приобретаемая магнетиком при намагничивании, не полностью отдаётся при paзмагничивании. Теряемая за один цикл энергия определяется площадью петли Г. Эти потери энергии называются гистерезисными. При динамич. перемагничивании образца переменным магнитным полем $\boldsymbol H_{\sim}$ петля Г. оказывается шире статической вследствие того, что к квазиравновесным гистерезисным потерям добавляются динамические, которые могут быть связаны с вихревыми токами (в проводниках) и релаксационными явлениями.

Форма петли Г. и наиболее важные характеристики магнитного Г. (гистерезисные потери, $H_с$, $M_{\text R}$ и др.) зависят от химич. состава вещества, его структурного состояния и темп-ры, от характера и распределения дефектов в образце, а следовательно, от технологии его пригoтовления и последующих физич. обработок (тепловой, механич., термомагнитной и др.). С магнитным Г. связано гистерезисное поведение целого ряда др. физич. свойств, напр. Г. магнитострикции, Г. гальваномагнитных и магнитооптич. явлений и т. д.

Сегнетоэлектрический Г. – неоднозначная зависимость величины вектора электрич. поляризации $\boldsymbol P$ сегнетоэлектриков от напряжённости $\boldsymbol E$ внешнего электрич. поля при циклич. изменении последнего. Сегнетоэлектрики обладают в определённом температурном интервале спонтанной (т. е. самопроизвольной, возникающей в отсутствие внешнего поля) поляризацией $\boldsymbol P_{сп}$. Направление поляризации может быть изменено электрич. полем, при этом значение $\boldsymbol P$ при данном $\boldsymbol E$ зависит от предыстории, т. е. от того, каким было электрич. поле в предшествующие моменты времени. Сегнетоэлектрич. Г. имеет вид характерной петли (петля Г.), осн. параметрами которой являются остаточная поляризация $\boldsymbol P_{ост}$ при $\boldsymbol E=0$ и коэрцитивное поле $\boldsymbol E_к$, при котором происходит изменение направления (переключение) вектора $\boldsymbol P_{сп}$. Для совершенных монокристаллов петля Г. имеет форму, близкую к прямоугольной, и $\boldsymbol P_{ост}=\boldsymbol P_{сп}$. В реальных кристаллах остаточная поляризация меньше спонтанной из-за разбиения кристалла на домены.

Существование сегнетоэлектрич. Г. следует из феноменологич. теории сегнетоэлектрич. явлений, в соответствии с которой равновесным значениям $\boldsymbol P_{сп}$ при любой темп-ре ниже темп-ры сегнетоэлектрич. фазового перехода отвечают два симметричных минимума термодинамич. потенциала, разделённые потенциальным барьером. При $E=±E_к$ один из минимумов исчезает, и кристалл оказывается в состоянии с определённым направлением вектора $\boldsymbol P_{сп}$. При циклич. переключении спонтанной поляризации площадь петли Г. определяет гистерезисные потери – количество энергии электрич. поля, переходящей в теплоту. Величина коэрцитивного поля связана также с процессами зарождения и эволюции в электрич. поле сегнетоэлектрич. доменов – областей кристалла с выделенным электрич. полем направлением вектора спонтанной поляризации.

Рис. 2. Петля упругого гистерезиса.

Упругий Г. – неоднозначная зависимость механического напряжения от деформации упругого тела при циклич. приложении и снятии нагрузки. График зависимости напряжения $σ$ от деформации $ε$ отличается от отрезка прямой линии, соответствующей закону Гука, и представляет собой петлю Г. (рис. 2). Площадь этой петли пропорциональна механической энергии, которая рассеялась (превратилась в теплоту) во время цикла.

Появление упругого Г. в металлах связано с тем, что в некоторых зёрнах поликристалла микронапряжения существенно превышают ср. напряжения в образце, что приводит к появлению пластич. деформаций и тем самым к рассеянию механич. энергии. В некоторых случаях вклад в упругий Г. дают электромагнитные явления.

Упругий Г. как проявление отличия реального упругого тела от идеально упругого наблюдается у всех твёрдых тел, даже при весьма низких темп-рах. Упругий Г. является причиной затухания свободных колебаний упругих тел, затухания в них звука, уменьшения коэф. восстановления при неупругом ударе и др. В общем случае отклонение упругости от идеальной включается в понятие внутреннего трения.

Гистерезис в электротехнике и электронике: что это такое

В электротехнике есть разные приборы, принцип работы которых основан на электромагнитных явлениях. Где есть сердечник, на котором намотана катушка из проводящего материала, например, меди, наблюдаются взаимодействия за счёт магнитных полей. Это реле, пускатели, контакторы, электродвигатели и магниты. Среди характеристик сердечников есть такая характеристика как гистерезис. В этой статье мы рассмотрим, что это такое, а также какаие польза и вред от данного явления.

Определение понятия

У слова «Гистерезис» греческие корни, оно переводится как запаздывающий или отстающий. Этот термин используется в разных сферах науки и техники. В общем смысле понятие гистерезис отличает различное поведение системы при противоположных воздействиях.

Это можно сказать и более простыми словами. Допустим есть какая-то система, на которую можно влиять в нескольких направлениях. Если при воздействии на неё в прямом направлении, после прекращения система не возвращается в исходное состояние, а устанавливается в промежуточном – тогда чтобы вернуть в исходное состояние нужно воздействовать уже в другом направлении с какой-то силой. В этом случае система обладает гистерезисом.

Иногда это явление используется в полезных целях, например, для создания элементов, которые срабатывают при определённых пороговых значениях воздействующих сил и для регуляторов. В других случаях гистерезис несёт пагубное влияние, рассмотрим это на практике.

Гистерезис в электротехнике

В электротехнике гистерезис – это важная характеристика для материалов, из которых изготавливаются сердечники электрических машин и аппаратов. Прежде чем приступать к объяснениям, давайте рассмотрим кривую намагничивания сердечника.

Изображение на графике подобного вида называют также петлей гистерезиса.

Важно! В данном случае речь идет о гистерезисе феромагнетиков, здесь это нелинейная зависимость внутренней магнитной индукции материала от величины внешней магнитной индукции, которая зависит от предыдущего состояния элемента.

При протекании тока через проводник вокруг последнего возникает магнитное и электрическое поле. Если смотать провод в катушку и пропустить через него ток, то получится электромагнит. Если поместить внутрь катушки сердечник, то её индуктивность увеличится, как и силы, возникающие вокруг неё.

Отчего зависит гистерезис? Соответственно сердечник изготавливается из металла, от его типа зависят его характеристики и кривая намагничивания.

Если использовать, например, каленную сталь, то гистерезис будет шире. При выборе так называемых магнитомягких материалов – график сузится. Что это значит и для чего это нужно?

Дело в том, что при работе такой катушки в цепи переменного тока ток протекает то в одном, то в другом направлении. В результате и магнитные силы, полюса постоянно переворачивается. В катушке без сердечника это происходит в принципе одновременно, но с сердечником дела обстоят иначе. Он постепенно намагничивается, его магнитная индукция возрастает и постепенно доходит до почти горизонтального участка графика, который называется участком насыщения.

После этого, если вы начнете изменять направление тока и магнитного поля, сердечник должен будет перемагнитится. Но если просто отключить ток и тем самым убрать источник магнитного поля, сердечник все равно останется намагниченным, хоть и не так сильно. На следующем графике это точка «А». Чтобы его размагнитить до исходного состояния нужно создать уже отрицательную напряженность магнитного поля. Это точка «Б». Соответственно ток в катушке должен протекать в обратном направлении.

Значение напряженности магнитного поля для полного размагничивания сердечника называется коэрцитивной силой и чем она меньше, тем лучше в данном случае.

Перемагничивание в обратном направлении будет проходить аналогично, но уже по нижней ветви петли. То есть при работе в цепи переменного тока часть энергии будет затрачиваться на перемагничивание сердечника. Это ведёт к тому что КПД электродвигателя и трансформатора снижается. Соответственно это приводит к его нагреву.

Важно! Чем меньше гистерезис и коэрцитивная сила, тем меньше потери на перемагничивание сердечника.

Кроме выше описанного гистерезис характерен и для работы реле и других электромагнитных коммутационных приборов. Например, ток отключения и включения. Когда реле выключено, чтобы оно сработало нужно приложить определённый ток. При этом ток его удержания во включенном состоянии может быть намного ниже тока включения. Оно отключится только тогда, когда ток опустится ниже тока удержания.

Гистерезис в электронике

В электронных устройствах гистерезис несёт в основном полезные функции. Допустим это используется в пороговых элементах, например, компараторах и триггерах Шмидта. Ниже вы видите график его состояний:

Это нужно в тех случаях, чтобы устройство сработало при достижении сигнала X, после чего сигнал может начать уменьшаться и устройство не отключилось до тех пор, пока сигнал не упадет до уровня Y. Такое решение используется для подавления дребезга контакта, помех и случайных всплесков, а также в различных регуляторах.

Например, термостат или регулятор температуры. Обычно его принцип действия заключается в том, чтобы отключить нагревательный (или охладительный) прибор в тот момент, когда температура в помещении или другом месте достигла заданного уровня.

Рассмотрим два варианта работы кратко и просто:

Без гистерезиса. Включение и отключение при заданной температуре. При этом здесь есть нюансы. Если вы установили регулятор температуры на 22 градуса и обогреваете комнату до этого уровня, то как только в комнате будет 22 он выключится, а когда вновь опустится до 21 – включится. Это не всегда правильное решение, потому что ваш управляемый прибор будет слишком часто включаться и отключаться. К тому же в большинстве бытовых и многих производственных задачах нет нужды настолько четкой поддержки температуры.
С гистерезисом. Чтобы сделать некий зазор в допустимом диапазоне регулируемых параметров применяют гистерезис. То есть, если вы установили температуру в 22 градуса, то, как только она будет достигнута, обогреватель отключится. Допустим, что гистерезис в регуляторе установлен на зазор в 3 градуса, то обогреватель вновь заработает только тогда, когда температура воздуха опустится до 19 градусов.

Иногда этот зазор регулируется на ваше усмотрение. В простых исполнениях используются биметаллические пластины.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео, в котором рассказывается, что такое гистерезис и как его можно использовать:

Мы рассмотрели явление и применение гистерезиса в электрике. Итог следующий: в электроприводе и трансформаторах он несет пагубный эффект, а в электронике и разнообразных регуляторах находит и полезное применение. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Материалы по теме:

Что такое петля гистерезиса? — Вольтик.ру

Биологические и физические системы способны мгновенно откликаться на приложенное к ним воздействие. Если рассмотреть это явление на временной оси координат, то становится заметно, что отклик зависит от предыстории системы и ее текущего состояния. График, который наглядно демонстрирует это свойство систем, получил название петли гистерезиса, которая отличается остроугольной формой.

Оригинальная форма петли обусловлена эффектом насыщения и неравномерностью траектории между соседними расстояниями. Эффект гистерезиса имеет кардинальные отличия от инерционности, с которой его часто путают, забывая о том, что монотонное сопротивление существенно отличается от мгновенного сопротивления на воздействие.

Петля гистерезиса является циклом, в ходе которого часть свойств системы используются независимо от воздействий, а часть – отправляется на повторную проверку.

В физике наиболее часто системы сталкиваются со следующими видами гистерезиса:

Магнитный – отражает зависимость между векторами напряжения магнитного поля и намагничивания в веществе. Это явление объясняет существование постоянных магнитов.
Сепнгетоэлектрический – зависимость между поляризацией сегнетоэлектриков и изменения внешнего электрического поля.
Упругий – зависимость деформации упругих материалов от воздействия высоких давлений. Это явление лежит в основе великолепных механических характеристик изделий из кованого метала.

Упругий гистерезис встречается двух основных видов – статический и динамический. В первом случае петля будет равномерной, во втором – постоянно меняющейся.

В электротехнике широко применяются устройства, в основе которых лежат магнитные взаимодействия. Наиболее распространение получили магнитные носители данных. Понимание гистерезиса необходимо для подавления в них шумов, таких как быстрые колебания или дребезжание контактов.

В большинстве электронных приборов наблюдается явление теплового гистерезиса. В процессе работы устройства нагреваются, а после охлаждения ряд характеристик уже не могут принять первоначальные явления.

Так, в процессе нагрева происходит расширение микросхем и печатных плат, полупроводниковых кристаллов. В результате развивается механическое напряжение, воздействие которого на элементы системы сохраняется после остывания. Особенно ярко тепловой гистерезис проявляется в высокоточных источниках опорного напряжения.

Магнитный гистерезис — это… Что такое Магнитный гистерезис?

Петля гистерезиса. Подобная зависимость величин характерна для всех видов гистерезиса

Гистере́зис (греч. ὑστέρησις — «отстающий») — свойство систем (обычно физических), которые не сразу следуют приложенным силам. Реакция этих систем зависит от сил, действовавших ранее, то есть системы зависят от собственной истории.

В физике

Наибольший интерес представляют магнитный гистерезис, сегнетоэлектрический гистерезис и упругий гистерезис.

Магнитный гистерезис

Магнитный гистерезис — явление зависимости вектора намагничивания и вектора напряженности магнитного поля в веществе не только от приложенного внешнего поля, но и от предыстории данного образца. Магнитный гистерезис обычно проявляется в ферромагнетиках — Fe, Co, Ni и сплавах на их основе. Именно магнитным гистерезисом объясняется существование постоянных магнитов.

Явление магнитного гистерезиса наблюдается не только при изменении поля H по величине и знаку, но также и при его вращении (гистерезис магнитного вращения), что соответствует отставанию (задержке) в изменении направления M с изменением направления H. Гистерезис магнитного вращения возникает также при вращении образца относительно фиксированного направления H.

Теория явления гистерезиса учитывает конкретную магнитную доменную структуру образца и её изменения в ходе намагничивания и перемагничивания. Эти изменения обусловлены смещением доменных границ и ростом одних доменов за счёт других, а также вращением вектора намагниченности в доменах под действием внешнего магнитного поля. Всё, что задерживает эти процессы и способствует попаданию магнетиков в метастабильные состояния, может служить причиной магнитного гистерезиса.

В однодоменных ферромагнитных частицах (в частицах малых размеров, в которых образование доменов энергетически невыгодно) могут идти только процессы вращения M. Этим процессам препятствует магнитная анизотропия различного происхождения (анизотропия самого кристалла, анизотропия формы частиц и анизотропия упругих напряжений). Благодаря анизотропии, M как бы удерживается некоторым внутренним полем H_A (эффективным полем магнитной анизотропии) вдоль одной из осей лёгкого намагничивания, соответствующей минимуму энергии. Магнитный гистерезис возникает из-за того, что два направления M (по и против) этой оси в магнитоодноосном образце или несколько эквивалентных (по энергии) направлений М в магнитомногоосном образце соответствуют состояниям, отделённым друг от друга потенциальным барьером (пропорциональным H_A). При перемагничивании однодоменных частиц вектор M рядом последовательных необратимых скачков поворачивается в направлении H, Такие повороты могут происходить как однородно, так и неоднородно по объёму. При однородном вращении M коэрцитивная сила . Более универсальным является механизм неоднородного вращения M. Однако наибольшее влияние на H_c он оказывает в случае, когда основную роль играет анизотропия формы частиц. При этом H_c может быть существенно меньше эффективного поля анизотропии формы.

В электронике и электротехнике используются устройства, обладающие магнитным — различные магнитные носители информации, или электрическим гистерезисом, например, триггер Шмитта или гистерезисный двигатель.

Сегнетоэлектрический гистерезис

Сегнетоэлектрический гистерезис — неоднозначная петлеобразная зависимость поляризации P сегнетоэлектриков от внешнего электрического поля E при его циклическом изменении. Сегнетоэлектрические кристаллы обладают в определенном температурном интервале спонтанной (самопроизвольной, то есть возникающей в отсутствие внешнего электрического поля) электрической поляризацией P_c. Направление поляризации может быть изменено электрическим полем. При этом зависимость P(E) в полярной фазе неоднозначна, значение P при данном E зависит от предистории, то есть от того, каким было электрическое поле в предшествующие моменты времени. Основные параметры сегнетоэлектрического гистерезиса:

остаточная поляризация кристалла P_ост, при E = 0
значение поля E_Kt(коэрцитивное поле) при котором происходит переполяризация

Упругий гистерезис

В теории упругости явление гистерезиса наблюдается в поведении упругих материалов, которые под воздействием больших давлений способны сохранять деформацию и утрачивать её при воздействии обратного давления (например, вытягивание сжатого стержня). Во многом именно это явление объясняет анизотропию механических характеристик кованых изделий, а также их высокие механические качества.

Различают два вида упругого гистерезиса — динамический и статический.

Динамический гистерезис наблюдают при циклически изменяющихся напряжениях, максимальная амплитуда которых существенно ниже предела упругости. Причиной этого вида гистерезиса является неупругость либо вязкоупругость. При неупругости, помимо чисто упругой деформации (отвечающей закону Гука), имеется составляющая, которая полностью исчезает при снятии напряжений, но с некоторым запаздыванием, а при вязкоупругости эта составляющая полностью со временем не исчезает. Как при неупругом, так и вязкоупругом поведении величина ΔU — энергия упругой деформации не зависит от амплитуды деформации и меняется с частотой изменения нагрузки. Также динамический гистерезис возникает в результате термоупругости, магнитоупругих явлений и изменения положения точечных дефектов и растворённых атомов в кристаллической решётке тела под влиянием приложенных напряжений.

В биологии

Гистерезисные свойства характерны для скелетных мышц млекопитающих.

В почвоведении

Основная гидрофизическая характеристика почвы обладает гистерезисом.

В гидрологии

Зависимость Q=f(H) — связь расходов и уровней воды в реках — имеет петлеобразную форму.

В экономике

Некоторые экономические системы проявляют признаки гистерезиса: например, могут потребоваться значительные усилия, чтобы начать экспорт в какой-либо отрасли, но для его поддержания на постоянном уровне — небольшие.

В теории игр эффект гистерезиса проявляется в том, что небольшие отличия по одному или нескольким параметрам приводят две системы в противоположные стабильные равновесия, например, «хорошее» — доверие, честность и высокое благосостояние; и «плохое» — воровство, недоверие, коррупция и бедность. Несмотря на небольшие первоначальные различия, системы требуют огромных усилий для перехода из одного равновесия в другое.

Эффект гистерезиса — состояние безработицы; достигнув достаточно высокого уровня, она может в определенной мере самовоспроизводиться и удерживаться на нем. Экономические причины гистерезиса (долгосрочной негибкости рынка труда) неоднозначны. Некоторые институциональные факторы ведут к гистерезису. Например, социальное страхование, особенно страхование по безработице, может через налоговую систему снижать спрос фирм на рабочую силу в официальной экономике. Безработица может вести к потере человеческого капитала и к «помечиванию» тех, кто долгое время остается безработным. Профсоюзы могут вести переговоры с целью поддерживать благосостояние их настоящих членов, игнорируя интересы аутсайдеров, оказавшихся безработными. Фиксированные издержки, связанные со сменой должности, места работы или отрасли, также могут приводит к гистерезису. Наконец, возможны трудности при различении реальных и кажущихся явлений гистерезиса, когда конечное состояние системы определяется, ее текущей динамикой или ее начальным состоянием. В первом случае гистерезис отражает наше незнание: добавив недостающие переменные и информацию, можно более полно описать эволюцию изучаемой системы. Др. интерпретация явления гистерезиса — простое существование нескольких состояний равновесия, когда невидимые воздействия перемещают экономику из одного состояния равновесия в др.

Математические модели гистерезиса

Появление математических моделей гистерезисных явлений обуславливалось достаточно богатым набором прикладных задач (прежде всего в теории автоматического регулирования), в которых носители гистерезиса нельзя рассматривать изолированно, поскольку они являлись частью некоторой системы. Создание математической теории гистерезиса относится к 60-м годам XX-го века, когда в Воронежском университете начал работать семинар под руководством М. А. Красносельского, «гистерезисной» тематики. Позднее, в 1983 году появилась монография ^[1], в которой различные гистерезисные явления получили формальное описание в рамках теории систем: гистерезисные преобразователи трактовались как операторы, зависящие от своего начального состояния как от параметра, определенные на достаточно богатом функциональном пространстве(напр. пространстве непрерывных функций), действующие в некоторое функциональное пространство.

Свойства

Простое параметрическое описание различных петель гистерезиса можно найти в работе^[2]. Замена гармонических функций на прямоугольные, треугольные или трапецеидальные импульсы позволяет получить кусочно-линейные петли гистерезиса, часто встречающиеся в дискретной автоматике.

Литература

↑ М.А. Красносельский,А.В.Покровский. Системы с гистерезисом М., Наука, 1983. 271 стр.
↑ R. V. Lapshin, “Analytical model for the approximation of hysteresis loop and its application to the scanning tunneling microscope”, Review of Scientific Instruments, volume 66, number 9, pages 4718-4730, 1995.(англ.)

См. также

Обменное смещение — как особенность петель гистерезиса.

Wikimedia Foundation. 2010.

Гистерезис — это… Что такое Гистерезис?

Рис. 1. Петля гистерезиса. Подобная зависимость величин характерна для всех видов гистерезиса

Гистере́зис (греч. ὑστέρησις — отстающий) — свойство систем (физических, биологических и т. д.), мгновенный отклик которых на приложенные к ним воздействия зависит в том числе и от их текущего состояния, а поведение системы на интервале времени во многом определяется её предысторией. Для гистерезиса характерно явление «насыщения», а также неодинаковость траекторий между крайними состояниями (отсюда наличие остроугольной петли на графиках). Не следует путать это понятие с инерционностью поведения систем, которое обозначает монотонное сопротивление системы изменению её состояния.

В физике

Магнитный гистерезис

В однодоменных ферромагнитных частицах (в частицах малых размеров, в которых образование доменов энергетически невыгодно) могут идти только процессы вращения M. Этим процессам препятствует магнитная анизотропия различного происхождения (анизотропия самого кристалла, анизотропия формы частиц и анизотропия упругих напряжений). Благодаря анизотропии, M как-будто удерживается некоторым внутренним полем (эффективным полем магнитной анизотропии) вдоль одной из осей лёгкого намагничивания, соответствующей минимуму энергии. Магнитный гистерезис возникает из-за того, что два направления M (по и против) этой оси в магнитоодноосном образце или несколько эквивалентных (по энергии) направлений М в магнитомногоосном образце соответствуют состояниям, отделённым друг от друга потенциальным барьером (пропорциональным ). При перемагничивании однодоменных частиц вектор M рядом последовательных необратимых скачков поворачивается в направлении H. Такие повороты могут происходить как однородно, так и неоднородно по объёму. При однородном вращении M коэрцитивная сила . Более универсальным является механизм неоднородного вращения M. Однако наибольшее влияние на он оказывает в случае, когда основную роль играет анизотропия формы частиц. При этом может быть существенно меньше эффективного поля анизотропии формы.

Сегнетоэлектрический гистерезис

Сегнетоэлектрический гистерезис — неоднозначная петлеобразная зависимость поляризации P сегнетоэлектриков от внешнего электрического поля E при его циклическом изменении. Сегнетоэлектрические кристаллы обладают в определенном температурном интервале спонтанной (самопроизвольной, то есть возникающей в отсутствие внешнего электрического поля) электрической поляризацией P_c. Направление поляризации может быть изменено электрическим полем. При этом зависимость P(E) в полярной фазе неоднозначна, значение P при данном E зависит от предыстории, то есть от того, каким было электрическое поле в предшествующие моменты времени. Основные параметры сегнетоэлектрического гистерезиса:

остаточная поляризация кристалла P_ост, при E = 0
значение поля E_Kt(коэрцитивное поле) при котором происходит переполяризация

Упругий гистерезис

Различают два вида упругого гистерезиса — динамический и статический.

Динамический гистерезис наблюдают при циклически изменяющихся напряжениях, максимальная амплитуда которых существенно ниже предела упругости. Причиной этого вида гистерезиса является неупругость либо вязкоупругость. При неупругости, помимо чисто упругой деформации (отвечающей закону Гука), имеется составляющая, которая полностью исчезает при снятии напряжений, но с некоторым запаздыванием, а при вязкоупругости эта составляющая со временем исчезает не полностью. Как при неупругом, так и вязкоупругом поведении величина — энергия упругой деформации — не зависит от амплитуды деформации и меняется с частотой изменения нагрузки. Также динамический гистерезис возникает в результате термоупругости, магнитоупругих явлений и изменения положения точечных дефектов и растворённых атомов в кристаллической решётке тела под влиянием приложенных напряжений.

В электронике и электротехнике

В электронике и электротехнике используются устройства, обладающие магнитным гистерезисом — различные магнитные носители информации, или электрическим гистерезисом, например, триггер Шмитта или гистерезисный двигатель.

Гистерезис используется для подавления шумов (быстрых колебаний, дребезга контактов) в момент переключения логических сигналов.

В электронных приборах всех видов наблюдается явление теплового гистерезиса: после нагрева прибора и его последующего охлаждения до начальной температуры его параметры не возвращаются к начальным значениям. Из-за неодинакового теплового расширения кристаллов полупроводников, кристаллодержателей, корпусов микросхем и печатных плат в кристаллах возникают механические напряжения, которые сохраняются и после охлаждения. Явление теплового гистерезиса наиболее заметно в прецизионных источниках опорного напряжения, используемых в измерительных аналого-цифровых преобразователях. В современных микросхемах относительный сдвиг опорного напряжения вследствие теплового гистерезиса составляют порядка 10-100 ppm^[1].

В биологии

Гистерезисные свойства характерны для скелетных мышц млекопитающих.

В почвоведении

Основная гидрофизическая характеристика почвы обладает гистерезисом.

В гидрологии

Зависимость Q=f(H) — связь расходов и уровней воды в реках — имеет петлеобразную форму.

В экономике

Эффект гистерезиса — состояние безработицы; достигнув достаточно высокого уровня, она может в определенной мере самовоспроизводиться и удерживаться на нем. Экономические причины гистерезиса (долгосрочной негибкости рынка труда) неоднозначны. Некоторые институциональные факторы ведут к гистерезису. Например, социальное страхование, особенно страхование по безработице, может через налоговую систему снижать спрос фирм на рабочую силу в официальной экономике. Безработица может вести к потере человеческого капитала и к «помечиванию» тех, кто долгое время остается безработным. Профсоюзы могут вести переговоры с целью поддерживать благосостояние их настоящих членов, игнорируя интересы аутсайдеров, оказавшихся безработными. Фиксированные издержки, связанные со сменой должности, места работы или отрасли, также могут приводить к гистерезису. Наконец, возможны трудности при различении реальных и кажущихся явлений гистерезиса, когда конечное состояние системы определяется ее текущей динамикой или ее начальным состоянием. В первом случае гистерезис отражает наше незнание: добавив недостающие переменные и информацию, можно более полно описать эволюцию изучаемой системы. Др. интерпретация явления гистерезиса — простое существование нескольких состояний равновесия, когда невидимые воздействия перемещают экономику из одного состояния равновесия в др.

В социологии

Проверить информацию.

Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье.
На странице обсуждения должны быть пояснения.

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 12 мая 2011.

Формирование общественного мнения и управление им никогда не осуществляется мгновенно. Всегда есть какая-то задержка. Это связано с полным или частичным отказом от стереотипного традиционного мышления и необходимостью «поддаться» в определенных случаях переубеждению и следованию новым взглядам, которые формируются определенными субъектами. В качестве субъектов формирования общественного мнения и управления им могут выступать государство, партии, общественные организации, их лидеры, руководители и управленцы различного уровня и др.

В характере формирования общественного мнения важно учитывать два существенных обстоятельства.^[2]

Одно из них указывает на взаимосвязь приложенных усилий субъектом влияния и достигнутым результатом. Уровень затраченной субъектом просветительской и пропагандистской работы можно соотносить с уровнем «намагниченности» (степенью вовлеченности в новую идею) объекта—носителя общественного мнения, социальную группу, коллектив, социальную общность или общество в целом; при этом может обнаружиться некоторое отставание объекта от субъекта. Переубеждение, в том числе с предполагаемыми деструктивными последствиями, далеко не всегда проходит успешно. Оно зависит от собственных моральных ценностей, обычаев, традиций, характера предыдущего воспитания, от этических норм, доминирующих в обществе и т. д.

Второе обстоятельство связано с тем, что новый этап формирования общественного мнения можно соотносить с историей объекта, его опытом, его оценкой теми, кто ранее выступал объектом формирования общественного мнения. При этом можно обнаружить, что «точка отсчета» времени формирования общественного мнения смещается относительно прежней, что является характеристикой самой системы и ее текущего состояния.

Литература по теме

В философии

Жиль Делёз использует понятие гистерезиса при характеристике монадологии Лейбница.

Математические модели гистерезиса

Появление математических моделей гистерезисных явлений обуславливалось достаточно богатым набором прикладных задач (прежде всего в теории автоматического регулирования), в которых носители гистерезиса нельзя рассматривать изолированно, поскольку они являлись частью некоторой системы. Создание математической теории гистерезиса относится к 60-м годам XX-го века^{[источник не указан 652 дня]}, когда в Воронежском университете начал работать семинар под руководством М. А. Красносельского, «гистерезисной» тематики. Позднее, в 1983 году появилась монография ^[3], в которой различные гистерезисные явления получили формальное описание в рамках теории систем: гистерезисные преобразователи трактовались как операторы, зависящие от своего начального состояния как от параметра, определённые на достаточно богатом функциональном пространстве (например, в пространстве непрерывных функций), действующие в некотором функциональном пространстве. Простое параметрическое описание различных петель гистерезиса можно найти в работе ^[4] (замена в данной модели гармонических функций на прямоугольные, треугольные или трапецеидальные импульсы позволяет также получить кусочно-линейные петли гистерезисы, которые часто встречаются в дискретной автоматике, см. пример на Рис. 2).

Литература

В. А. Костицын, «Опыт математической теории гистерезиса», Матем. сб., 32:1 (1924), 192—202.

Примечания

что это такое, кратко и понятно

Некоторые физические и другие системы с запаздыванием отвечают на различные воздействия, приложенные к ним. При этом отклик на воздействие во многом зависит от текущего состояния системы и определяется предысторией настоящего состояния. Для описания таких явлений применяется термин – гистерезис, что в переводе с греческого означает отставание.

Что такое гистерезис?

Говоря простым и понятным языком – гистерезис это ответная, запоздалая реакция некой системы на определённый раздражитель (воздействие). При устранении причины, вызвавшей ответную реакцию системы, либо в результате противоположного действия, она полностью или частично возвращается к первоначальному состоянию. Причём для такого явления характерно то, что поведение системы между крайними состояниями не одинаково. То есть: характеристики перехода от первоначального состояния и обратно – сильно отличаются.

Явление гистерезиса наблюдается:

в физике;
электротехнике и радиоэлектронике;
биологии;
геологии;
гидрологии;
экономике;
социологии.

Гистерезис может иметь как полезное, так и пагубное влияние на происходящие процессы. Это отчётливо просматривается в электротехнике и электронике, о чём речь пойдёт ниже.

Динамический гистерезис

Рассмотрим явление запаздывания ответной реакции во времени на примере механической деформации. Предположим у нас есть металлический стержень, обладающий упругой деформацией. Приложим к одному концу стержня силу, направленную в сторону другого конца, который покоится на опоре. Например, поставим стержень под пресс.

По мере возрастания давления, тело будет сжиматься. В зависимости от механических характеристик металла, реакция стержня на приложенную силу (напряжение) будет проявляться по-разному: вначале сила упругости постепенно будет возрастать, потом она резко устремится к пороговому значению. Достигнув порогового значения, сила упругого напряжения уже не сможет противодействовать возрастающему нагружению.

Если увеличивать силу давления, то в стержне произойдут необратимые изменения – он, либо изменит свою форму, либо разрушится. Но мы не будем доводить наш эксперимент до такого состояния. Начнём уменьшать силу давления. Реакция напряжения при этом будет меняться зеркально: вначале резко понизится, потом постепенно будет стремиться к нулю, по мере разгрузки.

Отставание процесса развития деформации во времени, под действием приложенного механического напряжения вследствие упругого гистерезиса описывается динамической петлей (см. рис. 2). Явление обусловлено особенностями перемещений дислокаций микрочастиц вещества.

Различают упругий гистерезис двух видов:

Динамический, при котором напряжения изменяются циклически, а максимальная амплитуда напряжений не достигает пределов упругости.
Статический, характерный для вязкоупругих или неупругих деформаций. При таких деформациях полностью, либо частично исчезают напряжения при снятии нагрузки.

Причиной динамического гистерезиса являются также силы термоупругости и магнитоупругости.

Петля гистерезиса

Кривая, характеризующая ход зависимости ответной реакции системы от приложенного воздействия называется петлёй гистерезиса (показана на рис. 1).

Рис. 1. Петля гистерезиса

Все петли, характеризующие циклический гистерезис, состоят из одной или нескольких замкнутых линий различной формы. Если после завершения цикла система не возвращается в первоначальное состояние, (например, при вязкоупругой деформации), то динамическая петля имеет вид кривой, показанной на рисунке 2.

Рис. 2. Динамическая петля

Анализ гистерезисных петель позволяет очень точно определить поведение системы в результате внешнего воздействия на неё.

Гистерезис в электротехнике

Важными характеристиками сердечников электромагнитов и других электрических машин являются параметры намагничивания ферромагнитных материалов, из которых они изготавливаются. Исследовать эти материалы помогают петли ферромагнетиков. В данном случае прослеживается нелинейная зависимость внутренней магнитной индукции от величины внешних магнитных полей.

На процесс намагничивания (перемагничивания) влияет предыдущее состояние ферромагнетика. Кроме того, кривая намагничивания зависит от типа ферромагнитного образца, из которого состоит сердечник.

Если по катушке с сердечником циркулирует переменный ток, то намагничивания образца приводит к отставанию намагничивания. В результате намагничивания сердечника происходит сдвиг фаз в цепи с индуктивной нагрузкой. Ширина петли гистерезиса при этом зависит от гистерезисных свойств ферромагнетиков, применяемых в сердечнике.

Это объясняется тем, что при изменении полярности тока, ферромагнетик какое-то время сохраняет приобретённую ориентацию полюсов. Для переориентации этих полюсов требуется время и дополнительная энергия, которая израсходуется на нагревание вещества, что приводит к гистерезисным потерям. По величине потерь материалы подразделяются на магнитомягкие и магнитотвёрдые (см. рис. 3).

Рис. 3. Классификация магнитных материалов

Магнитный гистерезис в ферромагнетиках отображает зависимость вектора намагничивания от напряженности электрического поля (см. Рис. 3). Но не только изменение поля по знаку вызывает гистерезис. Вращение поля или (что, то же самое) магнитного образца, также сдвигает временные характеристики намагничивания.

Рис. 4. Петли гистерезиса под действием изменения напряжённости поля

Обратите внимание, что на рисунке изображены двойные петли. Такие петли характерны для магнитного гистерезиса.

В однодоменных ферромагнетиках, которые состоят из очень маленьких частиц, образование доменов не поддерживается (не выгодно с точки зрения энергетических затрат). В таких образцах могут происходить только процессы магнитного вращения.

Рис. 5. Механизм возникновения петли магнитного гистерезиса

В электротехнике гистерезисные свойства используются довольно часто:

в работе электромагнитных реле;
в конструкциях коммутационных приборов;
при создании электромоторов и других силовых механизмов.

Явления диэлектрического гистерезиса

У диэлектриков отсутствуют свободные заряды. Электроны тесно связаны со своими атомами и не могут перемещаться. Другими словами, у диэлектриков спонтанная поляризация. Такие вещества называются сегнетоэлектриками.

Однако под действием электрического поля заряды в диэлектриках поляризуются, то есть изменяют ориентацию в противоположные стороны. С увеличением напряжённости поля абсолютная величина вектора поляризации возрастает по нелинейному принципу. В определённый момент поляризация достигает насыщённости, что вызывает эффект диэлектрического гистерезиса.

На изменение поляризации уходит часть энергии, в виде диэлектрических потерь.

Гистерезис в электронике

При срабатывании различных пороговых элементов, часто применяемых в электронных устройствах, требуется задержка во времени. Например, гистерезис используется в компаратороах или триггерах Шмидта с целью стабилизации работы устройств, которые могут срабатывать в результате помех или случайных всплесков напряжения. Задержка по времени исключает случайные отключения электронных узлов.

На таком принципе работает электронный термостат. При достижении заданного уровня температуры устройство срабатывает. Если бы не было эффекта задерживания, частота срабатываний оказалась бы неоправданно высокой. Изменение температуры на доли градуса приводило бы к отключению термостата.

На практике часто разница в несколько градусов не имеет особого значения. Используя устройства, обладающего тепловым гистерезисом, позволяет оптимизировать процесс поддержания рабочей температуры.

Физические механизмы гистерезиса магнитосопротивления гранулярных ВТСП

Исследованы температурные зависимости электросопротивления при различных величинах и ориентациях магнитного поля и транспортного тока композитов Y_3/4Lu_1/4Ba₂Cu₃O₇ + CuO и Y_3/4Lu_1/4Ba₂Cu₃O₇ + BaPbO₃, представляющих сеть джозефсоновских переходов. Ранее было показано, что указанные композиты демонстрируют значительный магниторезистивный эффект при температуре кипения жидкого азота, что перспективно для практического применения ВТСП-композитов в качестве высочувствительных датчиков магнитного поля. В ходе исследований выявлено, что магнитосопротивление указанных материалов чувствительно к взаимной ориентации транспортного тока и магнитного поля. Обнаружено, что зависящее от угла θ между направлением транспортного тока и магнитного поля магнитосопротивление ведёт себя пропорционально sin²θ. Это указывает на то, что композиты на основе ВТСП, представляющие сеть джозефсоновских переходов, способны регистрировать не только величину, но также и вектор магнитной индукции.

С целью исследования гистерезисного поведения магнитосопротивления гранулярных ВТСП и его взаимосвязи с магнитным гистерезисом проведены измерения магнитосопротивления R(H) и критического тока I_C(Н) композитов из ВТСП
Y_3/4Lu_1/4Ba₂Cu₃O₇ и CuO. В таких композитах реализуется сеть джозефсоновских переходов, причём несверхпроводящий ингредиент выступает в качестве барьеров между ВТСП гранулами. Гистерезисные зависимости магнитосопротивления R(H) исследованы в широком диапазоне плотности транспортного тока j и проанализированы в рамках двухуровневой модели гранулярного сверхпроводника, в которой диссипация происходит в джозефсоновской среде, а магнитный поток может закрепляться как в гранулах, так и в джозефсоновской среде. Экспериментально продемонстрирована взаимосвязь между гистерезисом критического тока I_C(Н) и эволюцией гистерезисной зависимости магнитосопротивления R(H) при варьировании транспортного тока. Исследовано влияние магнитной предыстории на гистерезисное поведение R(H) и появление участка с отрицательным магнитосопротивлением. Впервые показано, что зависимости R(H) характеризуются независящим от транспортного тока параметром — шириной петли гистерезиса R(H). Это проиллюстрировано на рис. 4a, b. На рис. 4a приведены гистерезисные зависимости R(H) образца YBCO + 30CuO при различных значениях транспортного тока I (2, 4, 7, 10 mA – снизу вверх) и различных величинах максимально приложенного поля H_max = 1, 2, 3…7 kOe при T = 4.2 K. А на рис. 4b показана ширина гистерезиса магнитосопротивления ΔH_R=const = H↓ – H↑ при R=const (транспортный ток 2–10 mA ) в зависимости от значений H↓ для данных R(H) образца YBCO + 30CuO рис. 4a. Такое поведение указывает на то, гистерезис магнитосопротивления определяется только магнитным потоком, захваченным в сверхпроводящих гранулах, а влияние захвата магнитного потока в джозефсоновской среде несущественно для гистерезиса транспортных свойств исследованных объектов.

Рис. 4.a Зависимости R(H) образца YBCO + 30CuO при различных значениях транспортного тока I (2, 4, 7, 10 mA – снизу вверх) и различных величинах максимально приложенного поля H_max = 1, 2, 3…7 kOe при T = 4.2 K. Стрелки указывают направление изменения внешнего поля H. Зависимости R(H↑) (поле возрастает) показаны закрытыми символами, а зависимости R(H↓) (поле убывает) – открытыми символами. Штриховые линии поясняют определение значения полевой ширины гистерезиса ΔH_R=const=H↓- H↑,

Рис. 4b Ширина гистерезиса магнитосопротивления ΔH_R=const=H↓ — H↑ при R=const (транспортный ток 2-10 mA ) в зависимости от значений H↓ для данных R(H) образца YBCO + 30CuO на рис. 4.a

Балаев Д.А., Гохфельд Д.М., Дубровский А.А., Попков С.И., Шайхутдинов К.А., Петров М.И., Гистерезис магнитосопротивления гранулярных ВТСП как проявление магнитного потока, захваченного сверхпроводящими гранулами, на примере композитов YBCO + CuO, ЖЭТФ, 2007,Т. 132, выпуск 6, с. 1340-1352.
Balaev D.A., Gokhfeld D.M., Popkov S.I., Shaykhutdinov K.A., Petrov M.I. Hysteretic behavior of the magnetoresistance and the critical current of bulk Y3/4Lu1/4Ba2Cu3O7 + CuO composites in a magnetic field // Physica C. – 2007. – V. 460-462. — № 2. – P. 1307-1308.

Лаборатория сильных магнитных полей

Определение гистерезиса по Merriam-Webster

гистер · э · сис | \ ˌHi-stə-ˈrē-səs \ множественные гистерезисы \ ˌHi- stə- ˈrē- ˌsēz \ физика : замедление эффекта при изменении сил, действующих на тело (как если бы из-за вязкости или внутреннего трения). все манометры должны быть проверены на гистерезис, а также на чувствительность и собственную частоту — H.Д. Грин особенно : — отставание значений результирующей намагниченности в магнитном материале (таком как железо) из-за изменения силы намагничивания.

Гистерезис — обзор | Темы ScienceDirect

Определение характеристик петель гистерезиса

Петли гистерезиса подразделяются на четыре типа.Эти типы получили обозначение h2 – h5 комитетом IUPAC [5]. Рис. 9–12 схематично представлены эти четыре типа.

Рис. 9. Петля гистерезиса типа h2.

Рис. 10. Петля гистерезиса типа h3.

Рис. 11. Петля гистерезиса типа h4.

Рис. 12. Петля гистерезиса типа h5.

Характеристики и традиционная интерпретация этих петель гистерезиса приведены в Таблице 4. Однако для понимания этих форм еще предстоит проделать большую работу.(См., Например, недавнюю публикацию Роха и др. [6]. Они интерпретируют с помощью моделирования, подтверждающего свои выводы, что формы петель, по крайней мере, типа h2 и h3, зависят от двух факторов: (1) разница в размерах между сферическими камерами и соединительными проходами и (2) количество проходов по сравнению с камерами.Неймарк и Равикович [7], с другой стороны, смоделировали адсорбцию в цеолите типа MCM-41 с помощью методов NLDFT. Их вывод заключается в том, что адсорбционная ветвь соответствует спинодальной конденсации, т.е.е. метастабильная ситуация, а ветвь десорбции соответствует равновесной ситуации капиллярной конденсации / испарения. Ковальчик и др. [8], вычислили гистерезис, используя теорию функционала плотности решетки. В основе их работы лежит аналогичное моделирование, выполненное Арновичем и Донохью [9]. Их расчеты демонстрируют петлю гистерезиса типа h2 из-за искривленного движущегося мениска. (Эта последняя публикация дает обширный обзор предыдущей работы.) Хотя некоторые интерпретации даны в Таблице 4, в настоящее время, вероятно, нет единого мнения.

Таблица 4. Характеристики и интерпретация типов петель гистерезиса

Тип	Характеристики	Обычная интерпретация
h2	Почти вертикальные и параллельные ветви адсорбции и десорбции	Регулярные ровные поры без соединительных каналов
h3	Наклонная ветвь адсорбции и почти вертикальная ветвь десорбции	Поры с узким и широким сечениями и возможными соединительными каналами
h4	Наклонные ветви адсорбции и десорбции, охватывающие широкий диапазон P / P _s с лежащей в основе изотермой типа II	Щелевидные поры, для которых пара адсорбент-адсорбат дает изотерму типа II без пор
h5	Базовая изотерма типа I с большим диапазоном петли гистерезиса	Щелевой- как пора для пара адсорбент-адсорбат типа I

По-видимому, существует относительное давление ( P / P _s ), ниже которого гистерезис не возникает.Согласно Харрису [10], это значение составляет 0,42 для адсорбции азота. Даже для образцов, которые демонстрируют гистерезис выше этого значения, если цикл расширяется до этого значения, произойдет внезапное отключение. Trens et al. [11], коррелировали пересечение ветви десорбции с ветвью адсорбции при низком давлении (называемом «обратимое заполнение пор» или «rpf») с термодинамическими свойствами. В частности, кажется, что оно следует уравнению Клаузиуса – Клапейрона и следует той зависимости, ожидаемой от соотношения соответствующих состояний.Это указывает на то, что rpf характерна для перехода газ – жидкость первого рода. Энтальпия этого перехода несколько выше, чем перехода жидкость-газ в объеме, что не должно вызывать удивления, поскольку взаимодействие твердого тела с адсорбатом должно давать дополнительную энергию.

Еще больше усложняет сравнение различных моделей с экспериментальными данными возможность того, что энергия адсорбции может сдвигаться, и, возможно, воспроизводимым образом, от ветви адсорбции к ветви десорбции.Хотя такой сдвиг не может объяснить весь гистерезис, особенно типы, отличные от h2, он создает проблемы при сравнении смоделированного гистерезиса с наблюдаемым гистерезисом.

Определение гистерезиса на Dictionary.com

[his-tuh-ree-sis] SHOW IPA

/ ˌhɪs təˈri sɪs / PHONETIC RESPELLING

сущ. Физика.

— запаздывание реакции тела на изменения сил, особенно магнитных сил, воздействующих на него. Сравните магнитный гистерезис.

явление, проявляемое системой, часто из ферромагнитного или несовершенно эластичного материала, в которой реакция системы на изменения зависит от ее прошлых реакций на изменения.

ВИКТОРИНА

СПРИНТ НА ФИНИШ С ЭТОЙ ВИКТОРИНОЙ ОЛИМПИАДЫ!

Примите участие в нашей викторине об Олимпийских играх, чтобы узнать, сможете ли вы забрать домой золотую медаль в области знаний об Олимпийских играх.

Вопрос 1 из 10

Где впервые проводились Олимпийские игры?

Происхождение гистерезиса

1795–1805; дефицит hystérēsis, состояние отставания или опоздания, следовательно, неполноценность, эквивалент hysterē-, вариант основы hystereîn to come late, lag behind, глагольная производная от hýsteros, идущая позади + -sis-sis

ДРУГИЕ СЛОВА ОТ гистерезиса

hys · ter · et · ic [his-tuh-ret-ik], / ˌhɪs təˈrɛt ɪk /, hys · ter · e · si · al [his-tuh-ree-see-uhl], / ˌhɪs təˈri si əl /, прилагательноеhys · тер · Et · i · cal·ly, наречие

Слова рядом с гистерезисом

истерия, гистералгия, гистератрезия, гистерэктомия, гистерэктомия, гистерезис, петля гистерезиса, потеря гистерезиса, гистерезис, истерия, истерика

Словарь.com Несокращенный На основе Несокращенного словаря Random House, © Random House, Inc. 2021

Как использовать гистерезис в предложении

.expandable-content {display: none;}. Css-12x6sdt.expandable.content-extended> .expandable-content {display: block;}]]>

Хорошо известный пример гистерезиса представлен случаем постоянных магнитов.
Замкнутая фигура a c d e a по-разному называется кривой гистерезиса, диаграммой или петлей.
Влияние температуры на гистерезис также было тщательно изучено, и было построено множество петель гистерезиса.
Следовательно, при выполнении цикла происходит потеря энергии, соответствующая так называемым гистерезисным потерям.

СМОТРЕТЬ БОЛЬШЕ ПРИМЕРОВ СМОТРЕТЬ МЕНЬШЕ ПРИМЕРОВ



популярных статейli {-webkit-flex-base: 49%; — ms-flex-предпочтительный размер: 49%; flex-base: 49%;} @media only screen и (max-width: 769px) {. css-2jtp0r> li {-webkit-flex-base: 49%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 49%; flex-base: 49%;} } @media only screen и (max-width: 480px) {. css-2jtp0r> li {-webkit-flex-base: 100%; — ms-flex-предпочтительный размер: 100%; flex-base: 100%; }}]]>

Определения гистерезиса в Британском словаре

гистерезис

/ (ˌhɪstəˈriːsɪs) /

существительное

физика запаздывание в переменном свойстве системы по отношению к эффекту, производящему его при изменении этого эффекта, особенно явление, при котором плотность магнитного потока ферромагнитного материала отстает от изменяющейся напряженности внешнего магнитного поля

Производные формы гистерезиса

гистерезис (ˌhɪstəˈrɛtɪk), прилагательное гистерезис, наречие

Слово Происхождение гистерезиса 9 0104

C19: от греческого husterēsis, прибывающего с опозданием, от husteros, следующего после

Collins English Dictionary — Complete & Unabridged 2012 Digital Edition © William Collins Sons & Co.Ltd. 1979, 1986 © HarperCollins Издательство 1998, 2000, 2003, 2005, 2006, 2007, 2009, 2012

Медицинские определения гистерезиса

гистерезис

[hĭs′tə-rē′sĭs]

n. пл. hys • ter • e • ses (-sēz)

Отставание эффекта от его причины, например, когда изменение магнетизма тела отстает от изменений магнитного поля.

Другие слова из гистерезиса

hys′ter • et′ic (-rĕt′ĭk) прил.

Научные определения гистерезиса

гистерезис

[hĭs′tə-rē′sĭs]

Зависимость состояния системы от истории ее состояния. Например, намагниченность такого материала, как железо, зависит не только от магнитного поля, которому он подвергается, но и от предыдущего воздействия магнитных полей. Эта «память» о предыдущем воздействии магнетизма является принципом работы аудиопленок и жестких дисков.Деформации формы веществ, которые сохраняются после снятия деформирующей силы, а также такие явления, как переохлаждение, являются примерами гистерезиса.

Другие читаютli {-webkit-flex-base: 100%; — ms-flex-предпочтительный размер: 100%; flex-base: 100%;} @ media only screen и (max-width: 769px) {. Css -1uttx60> li {-webkit-flex-базис: 100%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 100%; гибкий-базис: 100%;}} @ экран только мультимедиа и (max-width: 480px) {.css-1uttx60> li {-webkit-flex-base: 100%; — ms-flex-предпочтительный размер: 100%; flex-base: 100%;}}]]>

Что такое гистерезис? — Определение и цикл — Видео и стенограмма урока

Типы гистерезиса

Системы с гистерезисом делятся на две категории:

Системы с гистерезисом, зависящим от скорости имеют память последних входов, которая исчезает со временем — если вход перестает изменяться и мы ждем достаточно долго, выход в конечном итоге достигнет того же значения для этого конкретного входа.
Системы с гистерезисом, не зависящим от скорости, сохраняют постоянную память определенных входных шаблонов, и даже значение устойчивого состояния выхода зависит от характера истории входа.

Блок переменного тока демонстрирует гистерезис, не зависящий от скорости — в любой момент времени уставка может быть 77 или 79 градусов, поэтому, если температура 78 градусов, и вы делаете что-то «внешнее», чтобы сохранить это так, например, откройте окно , или включите нагреватель, выключенное / включенное состояние устройства (которое зависит от того, в каком направлении двигалась температура до того, как мы зафиксировали ее на уровне 78 градусов), никогда не изменится.

Если мы описываем нашу систему уравнением y = F ( x ), где x — это вход, y — выход, а F — «система», мы можем сказать, что система со скоростью -зависимый гистерезис имеет F, который использует как текущие, так и недавние значения x , тогда как система с независимым от скорости гистерезисом имеет F, который фактически изменяется в ответ на некоторые входные шаблоны.

Полный класс систем с гистерезисом (зависящий от скорости и независимый от скорости) очень широк.Часто анализ систем, зависящих от скорости, вообще не требует концепции гистерезиса, и некоторые авторы определяют гистерезис только как гистерезис, не зависящий от скорости.

Магнитный гистерезис

Один из наиболее часто встречающихся примеров гистерезиса возникает в системах, включающих магнитные поля: например, трансформаторы, используемые в электрическом оборудовании и распределительных сетях. В таких системах катушка с токоведущим проводом используется для создания магнитного поля, и прохождение этого поля через железный сердечник значительно снижает ток, необходимый для данной напряженности поля.Однако утюг также вносит в систему гистерезис.

Iron облегчает создание магнитного поля, потому что оно ведет себя так, как будто оно содержит большое количество маленьких магнитов, которые могут свободно вращаться: они называются доменами. В ответ на поле катушки некоторые домены выравниваются и увеличивают общее поле. Небольшие токи вращают только несколько доменов, и если мы уберем ток, они быстро расстанутся. В этом диапазоне работы поле линейно пропорционально току, и мы не наблюдаем гистерезиса.

Однако на более высоких уровнях тока домены начинают усиливать друг друга и останутся выровненными, если мы уменьшим или даже полностью удалим ток. Магнитное поле все еще уменьшается с уменьшением тока, но не так быстро, как оно увеличивалось. Отклик поля по отношению к току начинает показывать гистерезис. Мы говорим, что сердечник намагничен. Он сохраняет эту намагниченность постоянно, если мы не нагреем ее до высокой температуры или не подадим ток в противоположном направлении, чтобы вынудить домены не выровняться.Постоянство этого эффекта лежит в основе магнитных хранилищ данных: например, кассет и дисководов компьютеров.

В большинстве силовых приложений мы прикладываем переменный ток к катушке, поэтому сердечник намагничивается сначала в одном направлении, а затем в другом. Новый сердечник запускается без поля, но в установившемся режиме зависимость поля от тока показывает петлю гистерезиса . Область внутри этого контура может использоваться для характеристики потерь мощности, эта часть входной мощности нагревает сердечник, а не достигает выхода системы.

Сводка урока

Гистерезис возникает, когда выход системы зависит от исторических входных значений, а также от текущего входного значения. Системы с гистерезисом можно разделить на , зависящие от скорости, (где система в конечном итоге «забывает» прошлые вводы) или , не зависящие от скорости, (где система постоянно сохраняет эту память). В некоторой литературе определение ограничивается классом, не зависящим от скорости. Магнитные устройства часто показывают гистерезис, который возникает из-за железного сердечника, используемого в системе; в этих системах мы можем использовать петлю гистерезиса для количественной оценки влияния гистерезиса на систему.

Магнитный гистерезис — Engineering LibreTexts

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Структура контура гистерезиса
Варианты контуров гистерезиса
Важность контуров гистерезиса
Вопросы
Ответы
Ссылки
Участники и атрибуты

3 представляет собой зависимость силы намагничивания (H) от плотности магнитного потока (B) ферромагнитного материала.Кривизна гистерезиса характерна для типа наблюдаемого материала и может различаться по размеру и форме (то есть узкая или широкая). Петля может быть создана с помощью датчика Холла для измерения величины магнитного поля в различных точках — в присутствии магнитного поля, когда оно удаляется из магнитного поля и когда прикладывается сила, приводящая к магнитному полю. поток обратно к нулю. Эти петли важны для емкости памяти устройств для аудиозаписи или магнитного хранения данных на дисках компьютера.

Структура петли гистерезиса

Варианты петель гистерезиса

Таблица 1.Температура насыщения ферромагнитных материалов Fe, Co и Ni при 0 К.
Металл	Hs [А / м]
Fe	1,75 x 10 ⁶
Co	1,45 x 10 ⁶
Ni	0,51 x 10 ⁶

Важность петель гистерезиса

Петли гистерезиса важны в конструкции нескольких электрических устройств, которые подвержены быстрому изменению магнетизма или требуют хранения в памяти.Магнитомягкие материалы (то есть материалы с меньшими и более узкими областями гистерезиса) и их быстрое изменение магнетизма полезны в электрическом оборудовании, которое требует минимального рассеивания энергии. Трансформаторы и сердечники, используемые в электродвигателях, получают выгоду от использования этих материалов, поскольку они теряют меньше энергии в виде тепла. Твердые магнитные материалы (т. Е. Петли с большей площадью) имеют гораздо более высокую удерживающую способность и коэрцитивную силу. Это приводит к более высокой остаточной намагниченности, полезной в постоянных магнитах, где размагничивание трудно достичь.Жесткие магнитные материалы также используются в устройствах памяти, таких как аудиозаписи, дисководы компьютеров и кредитные карты. Высокая коэрцитивность этих материалов не позволяет легко стереть память.

Вопросы

1. Обозначьте следующую петлю гистерезиса.

2. Какими 3 способами размагнитить ферромагнитный материал?

3. Какой из этих элементов (Fe, Co, Cr, Ni) не будет создавать петлю гистерезиса? Почему?

ответы

1.а) Точка насыщения — Hs

б) Точка удерживания — Br

c) Точка коэрцитивности — Hc

2. Ударьте ферромагнитным материалом о поверхность, чтобы дезориентировать магнитные дипольные моменты, изменить направление петли гистерезиса, нагреть материал выше его критической температуры.

3. Cr не создает петли гистерезиса, потому что он антиферромагнитен. Fe, Co и Ni являются ферромагнитными и поэтому создают петлю гистерезиса.

Список литературы

Хаммель, Рольф Э. Электронные свойства материалов: введение для инженеров. Берлин: Springer-Verlag, 1985. Печать.
Чиказуми, Сошин и К.Д. Грэм. Физика ферромагнетизма. Oxford: Claredon, 1997. Печать.
Раллс, Кеннет М., Томас Х. Кортни и Джон Вульф. Введение в материаловедение и инженерию. Нью-Йорк: Wiley, 1976. Печать.
Бертотти, Джорджо. Гистерезис в магнетизме: для физиков, материаловедов и инженеров. Сан-Диего: Академический, 1998. Печать.

Авторы и авторство

Саманта Дрис (бакалавр материаловедения и инженерии, Калифорнийский университет в Дэвисе | июнь 2016 г.)

гистерезис

Система с гистерезисом демонстрирует зависимость от пути или «память, независимую от скорости». Напротив, рассмотрим детерминированную систему без гистерезиса и без динамики. В этом случае мы можем предсказать выход системы в некоторый момент времени, учитывая только вход системы в этот момент.Если в системе есть гистерезис, то это не так; мы не можем предсказать результат, не глядя на историю ввода. Чтобы предсказать результат, мы должны посмотреть на путь, по которому прошел вход, прежде чем он достиг своего текущего значения. Система с гистерезисом имеет память.

Многие физические системы обладают естественным гистерезисом. Кусок железа, помещенный в магнитное поле, сохраняет некоторую намагниченность даже после удаления внешнего магнитного поля. После намагничивания железо будет оставаться намагниченным бесконечно.Чтобы размагнитить утюг, необходимо приложить магнитное поле в противоположном направлении. Этот эффект используется в коммерческих целях; например, он обеспечивает элемент памяти на жестком диске.

Системы, созданные человеком, иногда намеренно демонстрируют гистерезис. Например, рассмотрим термостат, который управляет печью. Печь либо выключена, либо включена, между ними ничего нет. Термостат — это система; его вход — температура, а его выход — состояние печи.Если мы хотим поддерживать температуру 20 градусов, мы можем настроить термостат на включение печи, когда температура опускается ниже 18 градусов, и выключение, когда температура превышает 22 градуса. Этот термостат имеет гистерезис. Допустим, температура 21 градус. Учитывая эту информацию, мы не можем предсказать, будет ли печь включена или выключена; невозможно предсказать мгновенный выход термостата, зная только его мгновенный вход.

Термин происходит от древнегреческого слова υστέρησις, означающего «недостаток» или «отставание».Он был придуман сэром Джеймсом Альфредом Юингом.

Введение

Явления гистерезиса возникают в магнитных и ферромагнитных материалах, а также при упругом и электромагнитном поведении материалов, в которых возникает задержка между приложением и снятием силы или поля и последующим его воздействием.Электрический гистерезис возникает при приложении переменного электрического поля, а упругий гистерезис возникает в ответ на изменение силы. Термин «гистерезис» иногда используется в других областях, таких как экономика или биология. В таких случаях он описывает эффект запоминания или запаздывания, при котором порядок предыдущих событий может влиять на порядок последующих событий.

Вышеупомянутое слово «запаздывание» не обязательно следует интерпретировать как временное запаздывание. В конце концов, даже относительно простые линейные системы, такие как электрическая цепь, содержащая резисторы и конденсаторы, демонстрируют временную задержку между входом и выходом.Для большинства гистерезисных систем наблюдается очень короткий временной масштаб, когда наблюдается их динамическое поведение и различные связанные с ним временные зависимости. В магнетизме, например, динамические процессы, происходящие в этом очень коротком временном масштабе, называются скачками Баркгаузена. Если наблюдения проводятся в течение очень длительных периодов, можно заметить ползучесть или медленную релаксацию, как правило, в направлении истинного термодинамического равновесия (или других типов равновесия, которые зависят от природы системы). Когда наблюдения проводятся без учета очень быстрых динамических явлений или очень медленных явлений релаксации, система, кажется, демонстрирует необратимое поведение, скорость которого практически не зависит от скорости движущей силы.Это независимое от скорости необратимое поведение — ключевая особенность, которая отличает гистерезис от большинства других динамических процессов во многих системах.

Если смещение системы с гистерезисом отображается на графике в зависимости от приложенной силы, полученная кривая имеет форму петли. Напротив, кривая для системы без гистерезиса представляет собой одиночную, не обязательно прямую линию. Хотя петля гистерезиса зависит от физических свойств материала, полного теоретического описания, объясняющего это явление, не существует.Семейство петель гистерезиса в результате различных приложенных переменных напряжений или сил образует замкнутое пространство в трех измерениях, называемое гистероидом.

Гистерезис изначально считался проблематичным, но теперь считается, что он имеет большое значение в технологии. Например, свойства гистерезиса применяются при создании постоянной памяти для компьютеров: гистерезис позволяет большинству сверхпроводников работать при высоких токах, необходимых для создания сильных магнитных полей. Гистерезис также важен в живых системах.Многие критические процессы, происходящие в живых (или умирающих) клетках, используют гистерезис, чтобы помочь им стабилизировать их против различных эффектов случайных химических колебаний.

Некоторые ранние работы по описанию гистерезиса в механических системах были выполнены Джеймсом Клерком Максвеллом. Впоследствии моделям гистерезиса уделялось значительное внимание в работах Прейзаха (модель гистерезиса Прейзаха), Нила и Эверетта в связи с магнетизмом и поглощением. Простое параметрическое описание различных петель гистерезиса можно найти здесь ^[1] (с моделью замена прямоугольных, треугольных или трапециевидных импульсов вместо гармонических функций также позволяет строить кусочно-линейные петли гистерезиса, часто используемые в дискретной автоматике) .Более формальная математическая теория систем с гистерезисом была разработана в 1970-х годах группой российских математиков под руководством Марка Красносельского, одного из основоположников нелинейного анализа. Он предложил исследовать гистерезисные явления с помощью теории нелинейных операторов.

Неформальное определение

Явление гистерезиса можно концептуально объяснить следующим образом. Систему можно разделить на подсистемы или домены, намного превышающие атомный объем, но все же микроскопические.Такие домены обычно встречаются в сегнетоэлектрических и ферромагнитных системах, поскольку отдельные диполи имеют тенденцию группироваться друг с другом, образуя небольшую изотропную область. Можно показать, что каждый из доменов системы имеет метастабильное состояние. Метастабильные домены, в свою очередь, могут иметь два или более подсостояния. Такое метастабильное состояние широко колеблется от домена к домену, но среднее значение представляет конфигурацию с наименьшей энергией. Гистерезис — это просто сумма всех доменов или сумма всех метастабильных состояний.

С математической точки зрения гистерезис является независимой от скорости памяти . Более формальные математические определения см. В библиографии.

Магнитный гистерезис

Гистерезис хорошо известен в ферромагнитных материалах. Когда к ферромагнетику приложено внешнее магнитное поле, атомные диполи выравниваются по внешнему полю. Даже когда внешнее поле удалено, часть выравнивания будет сохраняться: материал стал намагниченным на .

Связь между напряженностью магнитного поля (H) и плотностью магнитного потока (B) в таких материалах не является линейной. Если соотношение между ними построено для увеличения уровней напряженности поля, оно будет следовать по кривой до точки, где дальнейшее увеличение напряженности магнитного поля не приведет к дальнейшему изменению плотности потока. Это состояние называется магнитным насыщением.

Если магнитное поле теперь уменьшается линейно, построенная зависимость будет следовать другой кривой обратно к нулевой напряженности поля, в этой точке она будет смещена от исходной кривой на величину, называемую остаточной магнитной индукцией , или остаточной магнитной индукцией.

Если это соотношение построено для всех значений приложенного магнитного поля, результатом будет своего рода S-образная петля . «Толщина» среднего бита S описывает величину гистерезиса, связанного с коэрцитивной силой материала.

Его практические эффекты могут заключаться, например, в замедлении срабатывания реле из-за того, что оставшееся магнитное поле продолжает притягивать якорь при удалении приложенного к рабочей катушке электрического тока.

Эта кривая для конкретного материала влияет на конструкцию магнитной цепи.

Это также очень важный эффект для магнитной ленты и других магнитных носителей информации, таких как жесткие диски. В этих материалах кажется очевидным, что одна полярность представляет немного, скажем, север для 1 и юг для 0. Однако, если вы хотите изменить хранилище с одного на другое, эффект гистерезиса требует, чтобы вы знали, что уже было там. , потому что нужное поле в каждом случае будет другим.Чтобы избежать этой проблемы, записывающие системы сначала переводят всю систему в известное состояние, используя процесс, известный как смещение. Аналоговая магнитная запись также использует этот метод. Различные материалы требуют разного смещения, поэтому на передней панели большинства кассетных магнитофонов есть переключатель для этого.

Чтобы минимизировать этот эффект и связанные с ним потери энергии, используются ферромагнитные вещества с низкой коэрцитивной силой и низкими гистерезисными потерями, такие как пермаллой.

Во многих случаях небольшие петли гистерезиса проходят вокруг точек на плоскости B-H. Петли около начала координат имеют более высокое значение µ. Чем меньше петли, тем более они имеют магнитомягкую (длинную) форму. В частном случае затухающее переменное поле размагничивает любой материал.

Электрический гистерезис

Электрический гистерезис обычно возникает в сегнетоэлектрических материалах, где области поляризации вносят вклад в общую поляризацию. Поляризация — это электрический дипольный момент (либо С · м ^-2, либо C · м).

Фазовые переходы жидкость-твердое тело

Гистерезис проявляется в переходах между состояниями, когда температура плавления и температура замерзания не совпадают. Например, агар плавится при 85 ° C и затвердевает от 32 до 40 ° C. Это означает, что после того, как агар плавится при 85 градусах, он сохраняет жидкое состояние до тех пор, пока не охладится до 40 градусов Цельсия. Следовательно, при температуре от 40 до 85 градусов по Цельсию агар может быть как твердым, так и жидким, в зависимости от того, в каком состоянии он находился раньше.

Гистерезис угла смачивания

Краевой угол смачивания между жидкой и твердой фазами можно измерить динамически.Таким образом, когда из капли удаляется максимальный объем жидкости без уменьшения площади поверхности раздела, измеряется отступающий угол смачивания. Когда объем увеличивается до максимума до того, как увеличивается межфазная площадь, это наступающий угол контакта. Разница между углами смачивания и отвода называется гистерезисом угла смачивания.

Матричный гистерезис потенциала

Взаимосвязь между основным водным потенциалом и содержанием воды является основой кривой водоудержания.Измерения матричного потенциала (Ψ _м) преобразуются в измерения объемного содержания воды (θ) на основе калибровочной кривой для конкретного участка или почвы. Гистерезис является источником погрешности измерения содержания воды. Матричный потенциальный гистерезис возникает из-за различий в поведении смачивания, вызывающих повторное смачивание сухой среды; то есть это зависит от истории насыщения пористой среды. Гистерезисное поведение означает, что, например, при матричном потенциале (Ψ _м) в 5 кПа объемное содержание воды (θ) в матрице мелкозернистого песчаного грунта может составлять от 8% до 25% ^[2] .

Этот тип гистерезиса напрямую влияет на тензиометры. Два других типа датчиков, используемых для измерения потенциала воды в почве, также подвержены влиянию эффектов гистерезиса внутри самого датчика. Блоки сопротивления, как на нейлоновой, так и на гипсовой основе, измеряют матричный потенциал как функцию электрического сопротивления. Связь между электрическим сопротивлением датчика и потенциалом матрицы датчика гистерезисная. Термопары измеряют матричный потенциал как функцию рассеивания тепла.Гистерезис возникает из-за того, что измеренное тепловыделение зависит от содержания воды в датчике, а соотношение содержания воды в датчике и потенциала матрицы является гистерезисным. Начиная с 2002 г., при калибровке датчиков влажности почвы обычно измеряются только кривые десорбции. Несмотря на то, что это может быть источником значительной ошибки, специфический для датчика эффект гистерезиса обычно игнорируется. ^[3]

Энергия

Когда гистерезис возникает с обширными и интенсивными переменными, работа, выполняемая в системе, находится под графиком гистерезиса.

Экономика

В некоторых экономических системах наблюдаются признаки гистерезиса. Например, показатели экспорта подвержены сильному эффекту гистерезиса: может потребоваться большой толчок (т.е. значительные изменения в стимулах), чтобы начать экспорт страны, но после того, как переход будет осуществлен, для его продолжения может потребоваться немногое.

Другим примером является представление о том, что инфляционная политика ведет к постоянно более высокому «естественному» уровню безработицы (НАИРУ) из-за предположения о том, что инфляционные ожидания «устойчивы» к снижению из-за негибкости заработной платы и несовершенства рынка труда.

Многие экономисты также утверждают, что безработица сама по себе подвержена эффектам гистерезиса. Утверждается, что сохранение безработицы является результатом различных факторов, включая дефицит спроса и институты рынка труда.

Гистерезис проявляется в теории игр, например, применительно к качеству, честности или коррупции. Немного разные начальные условия могут привести к противоположным результатам, устойчивому «хорошему» и «плохому» равновесию.

Поведенческие экономисты пытаются измерить выгоду от получения предмета и потерю полезности от потери того же предмета.С большой регулярностью потеря полезности больше, чем прирост полезности, а это означает, что если человек проходит полный цикл приобретения и проигрыша, он может оказаться в худшем положении, чем если бы он или она никогда не получали первоначальной выгоды.

Дизайн пользовательского интерфейса

В области дизайна пользовательского интерфейса термин гистерезис позаимствован для обозначения моментов, когда состояние пользовательского интерфейса намеренно отстает от видимого пользовательского ввода. Например, меню, которое было нарисовано в ответ на событие наведения курсора мыши, может оставаться на экране в течение короткого времени после того, как мышь переместилась из области триггера и области меню.Это позволяет пользователю перемещать мышь непосредственно к пункту меню, даже если часть этого прямого пути мыши находится за пределами как области триггера, так и области меню. Например, щелчок правой кнопкой мыши на рабочем столе в большинстве интерфейсов Windows создает меню, демонстрирующее такое поведение.

Электроника

Гистерезис можно использовать для фильтрации сигналов, чтобы выход реагировал медленно с учетом недавней истории. Например, термостат, управляющий нагревателем, может включать нагреватель, когда температура падает ниже A градусов, но не выключать его, пока температура не поднимется выше B.Таким образом, включение / выключение выхода термостата на нагреватель, когда температура находится между A и B, зависит от истории изменения температуры. Это предотвращает быстрое включение и выключение при отклонении температуры от заданного значения.

Триггер Шмитта — это простая электронная схема, которая также демонстрирует это свойство. Часто некоторая величина гистерезиса намеренно добавляется к электронной схеме (или цифровому алгоритму), чтобы предотвратить нежелательное быстрое переключение. Этот и аналогичные методы используются для компенсации дребезга контактов в переключателях или шума в электрическом сигнале.

Реле с фиксацией использует соленоид для приведения в действие храпового механизма, который удерживает реле в замкнутом состоянии, даже если питание реле прекращается.

Клеточная биология

Клетки, претерпевающие деление клеток, демонстрируют гистерезис в том смысле, что требуется более высокая концентрация циклинов, чтобы переключить их из фазы G2 в митоз, чем для того, чтобы оставаться в митозе после начала. ^[4]

Неврология

Свойство, благодаря которому некоторые нейроны не возвращаются к своему базальному состоянию из стимулированного состояния сразу после удаления стимула, является примером гистерезиса.

Респираторная физиология

Кривая давления-объема на вдохе отличается от кривой давления-объема на выдохе, разница описывается как гистерезис. Объем легких при любом заданном давлении во время вдоха меньше объема легких при любом заданном давлении во время выдоха ^[5].

Приложения

Гистерезис представляет состояния, а форма характеристической кривой иногда напоминает состояние с двумя значениями, также называемое бистабильным состоянием.Кривая гистерезиса действительно содержит бесконечно много состояний, но простое применение — позволить пороговым областям (обычно слева и справа) представлять соответственно включенное и выключенное состояния. Таким образом, систему можно рассматривать как бистабильную. Обратите внимание, что даже если внешнее поле не применяется, положение кривой гистерезиса может измениться со временем: это не обязательно стационарный ; то есть система может не оставаться в том же состоянии, что и раньше.Система может нуждаться в новой передаче энергии, чтобы быть стационарной.

Эффект гистерезиса может использоваться при соединении сложных схем с так называемой пассивной матричной адресацией. Эту схему хвалят как метод, который можно использовать в современной наноэлектронике, электрохромных ячейках, эффекте памяти и т.д. другие компоненты меняют состояние.То есть можно обращаться ко всем строкам одновременно, вместо того, чтобы обрабатывать каждую по отдельности.

В экономике гистерезис широко используется на рынках труда. Согласно теориям, основанным на гистерезисе, экономические спады (рецессия) приводят к тому, что человек становится безработным, теряет свои навыки (обычно развиваются «на работе»), теряет мотивацию / разочарование, и работодатели могут использовать время, проведенное в безработице, как ширму. Во время экономического подъема или «бума» пострадавшие рабочие не будут участвовать в процветании, оставаясь длительно безработными (> 52 недель).Гистерезис был выдвинут в качестве возможного объяснения плохих показателей безработицы во многих странах в 1990-е годы. Таким образом, реформа рынка труда и / или сильный экономический рост не могут помочь этой группе длительно безработных, и поэтому конкретные целевые программы обучения представлены в качестве возможного политического решения.

В области аудиоэлектроники шумовой вентиль часто преднамеренно реализует гистерезис, чтобы предотвратить «дребезжание» затвора при подаче сигналов, близких к его пороговому значению.

Подвески для небольших транспортных средств с использованием резины (или других эластомеров) могут выполнять двойную функцию пружинения и демпфирования, поскольку резина, в отличие от металлических пружин, имеет ярко выраженный гистерезис и не возвращает всю поглощенную энергию сжатия при отскоке. В горных велосипедах часто использовалась эластомерная подвеска, как и в оригинальном автомобиле Mini.

См. Также

Remanence
Гистерезис
Зависимость от пути
Люфт (инженерный)
Марк Красносельский и Алексей Покровский, Системы с гистерезисом , Springer-Verlag, Нью-Йорк, 1989. Джон Б. Уэст (2005). Физиология дыхания: основы . Хагерстаун, Мэриленд: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. ISBN 0-7817-5152-7 .

Определение гистерезиса

Что такое гистерезис?

Гистерезис в области экономики относится к событию в экономике, которое сохраняется даже после того, как факторы, которые привели к этому событию, были устранены или иным образом исчерпали себя. Гистерезис часто возникает после экстремальных или продолжительных экономических событий, таких как экономический крах или рецессия.Например, после рецессии уровень безработицы может продолжать расти, несмотря на рост экономики и технический конец рецессии.

Ключевые выводы

Гистерезис в экономике относится к событию в экономике, которое сохраняется в будущем, даже после того, как факторы, которые привели к этому событию, были удалены.
Гистерезис может включать отсроченные эффекты безработицы, когда уровень безработицы продолжает расти даже после восстановления экономики.
Гистерезис может указывать на постоянное изменение рабочей силы из-за потери рабочих навыков, что делает работников менее трудоспособными даже после окончания рецессии.

Что такое гистерезис

Термин гистерезис был введен сэром Джеймсом Альфредом Юингом, шотландским физиком и инженером (1855-1935) для обозначения систем, организмов и полей, обладающих памятью. Другими словами, последствия некоторого ввода проявляются с определенным запаздыванием или задержкой. Один пример можно увидеть с железом: железо сохраняет некоторую намагниченность после того, как оно подверглось воздействию магнитного поля и снято с него.Гистерезис происходит от греческого слова, означающего «нехватка» или «недостаток».

Гистерезис в экономике возникает, когда единственное нарушение влияет на ход экономики. Конкретные причины гистерезиса меняются в зависимости от вызывающего события. Тем не менее, сохранение недомогания рынка после того, как событие технически прошло, чаще всего объясняется изменениями во взглядах участников рынка в связи с событием. Например, после обвала рынка многие инвесторы не хотят реинвестировать наличные деньги из-за недавних убытков.Это нежелание выражается в более длительном периоде падения цен на акции из-за отношения инвесторов, а не фундаментальных факторов рынка.

Типы гистерезиса

Гистерезис уровней безработицы

Распространенным примером гистерезиса являются отсроченные эффекты безработицы, когда уровень безработицы может продолжать расти даже после того, как экономика начала восстанавливаться. Текущий уровень безработицы — это процент от числа людей в экономике, которые ищут работу, но не могут ее найти.Чтобы понять гистерезис безработицы, мы должны сначала изучить типы безработицы. Во время рецессии, которая представляет собой сокращение роста в течение двух кварталов подряд, безработица растет.

Когда происходит рецессия, циклическая безработица возрастает, поскольку экономика испытывает отрицательные темпы роста. Циклическая безработица растет, когда экономика работает плохо, и падает, когда экономика находится в стадии роста.

Естественная безработица не является результатом рецессии. Напротив, это результат естественного перетока рабочих на рабочие места и обратно.Естественная безработица объясняет, почему безработные существуют в растущей, стремительно развивающейся экономике. Естественная безработица, также называемая естественным уровнем безработицы, представляет людей, в том числе выпускников колледжей или лиц, уволенных из-за технического прогресса. Постоянное, вездесущее перемещение рабочей силы на работу и без работы составляет естественную безработицу. Однако естественная безработица может быть вызвана как добровольными, так и вынужденными факторами.

Когда рабочих увольняют из-за переезда завода или из-за того, что технологии заменяют их работу, существует структурная безработица.Структурная безработица, которая является частью естественной безработицы, возникает даже тогда, когда экономика здорова и расширяется. Это может быть связано с изменяющейся деловой средой или экономическим ландшафтом и может длиться многие годы. Структурная безработица обычно возникает из-за изменений в бизнесе, таких как переезд заводов за границу, технологические изменения и отсутствие навыков для создания новых рабочих мест.

Почему возникает гистерезис безработицы

Как указывалось ранее, циклическая безработица вызвана спадом делового цикла.Рабочие теряют работу, когда предприятия проводят увольнения в период, характеризующийся низким спросом и снижением доходов бизнеса. Когда экономика снова войдет в фазу роста, ожидается, что предприятия начнут повторно нанимать безработных и что уровень безработицы в экономике начнет снижаться до нормального или естественного уровня безработицы, пока циклическая безработица не станет нулевой. Конечно, это идеальный сценарий. Однако гистерезис говорит о другом.

Гистерезис утверждает, что по мере роста безработицы все больше людей приспосабливаются к более низкому уровню жизни.По мере того, как люди привыкают к более низкому уровню жизни, они могут терять мотивацию для достижения ранее желаемого более высокого уровня жизни. Кроме того, по мере того, как все больше людей становятся безработными, быть или оставаться безработным становится более приемлемым с социальной точки зрения. После того, как рынок труда вернется в норму, некоторые безработные могут не захотеть вернуться на рынок труда. И, наконец, что наиболее важно, сами работодатели испытали значительные трудности во время экономического спада и с большей вероятностью будут требовать больше от оставшихся работников, прежде чем брать на себя большие расходы по увеличению своей рабочей силы.

Гистерезис, обусловленный технологией

Гистерезис безработицы также можно наблюдать, когда предприятия переходят на автоматизацию во время рыночного спада. Рабочие, не обладающие навыками, необходимыми для работы с этим оборудованием или недавно установленной технологией, окажутся без работы, когда экономика начнет восстанавливаться. Помимо найма только технически подкованных сотрудников, эти компании в конечном итоге будут нанимать меньше сотрудников, чем до фазы спада. Фактически, потеря рабочих навыков вызовет перемещение работников из стадии циклической безработицы в группу структурной безработицы.Рост структурной безработицы приведет к увеличению уровня естественной безработицы.

Гистерезис может указывать на постоянное изменение рабочей силы из-за потери рабочих навыков, что делает работников менее трудоспособными даже после окончания рецессии.

Пример гистерезиса

Рецессия, пережитая Великобританией в 1981 году, хорошо иллюстрирует эффекты гистерезиса. В период рецессии в стране безработица резко выросла с 1,5 миллиона в 1980 году до 2 миллионов в 1981 году.После рецессии в период с 1984 по 1986 год безработица выросла до более чем 3 миллионов человек. Беспорядки, вызванные рецессией, привели к структурной безработице, которая сохранялась во время восстановления и с которой было трудно справиться.

Особые соображения

Как предотвратить гистерезис

Страны, переживающие спад и гистерезис, в которых естественный уровень безработицы растет, обычно используют экономические стимулы для борьбы с возникающей в результате циклической безработицей.Экспансионистская денежно-кредитная политика центральных банков, таких как Федеральная резервная система, может включать снижение процентных ставок, чтобы удешевить ссуды и помочь стимулировать экономику. Экспансионистская фискальная политика может также включать увеличение государственных расходов в регионах или отраслях, которые больше всего страдают от безработицы.

Однако гистерезис — это больше, чем циклическая безработица, и он может сохраняться еще долго после восстановления экономики. Для долгосрочных проблем, таких как отсутствие навыков из-за рабочих, вытесненных технологическим прогрессом, программы профессионального обучения могут быть полезны для борьбы с гистерезисом.

Что такое гистерезис и его основные виды

Магнитный гистерезис и его применение

Сегнетоэлектрический гистерезис и его особенности

Упругий гистерезис в механике материалов

Тепловой гистерезис в электронных устройствах

Гистерезис в электронных схемах и его применение

Физические механизмы возникновения гистерезиса

ГИСТЕРЕЗИС • Большая российская энциклопедия

Гистерезис в электротехнике и электронике: что это такое

Определение понятия

Гистерезис в электротехнике

Гистерезис в электронике

Что такое петля гистерезиса? — Вольтик.ру

Магнитный гистерезис — это… Что такое Магнитный гистерезис?

В физике

Магнитный гистерезис

Сегнетоэлектрический гистерезис

Упругий гистерезис

В биологии

В почвоведении

В гидрологии

В экономике

Математические модели гистерезиса

Свойства

Литература

См. также

Гистерезис — это… Что такое Гистерезис?

В физике

Магнитный гистерезис

Сегнетоэлектрический гистерезис

Упругий гистерезис

В электронике и электротехнике

В биологии

В почвоведении

В гидрологии

В экономике

В социологии

Литература по теме

В философии

Математические модели гистерезиса

Литература

Примечания

что это такое, кратко и понятно

Что такое гистерезис?

Динамический гистерезис

Петля гистерезиса

Гистерезис в электротехнике

Явления диэлектрического гистерезиса

Гистерезис в электронике

Физические механизмы гистерезиса магнитосопротивления гранулярных ВТСП

Определение гистерезиса по Merriam-Webster

Гистерезис — обзор | Темы ScienceDirect

Определение характеристик петель гистерезиса

Определение гистерезиса на Dictionary.com

Происхождение гистерезиса

ДРУГИЕ СЛОВА ОТ гистерезиса

Слова рядом с гистерезисом

Как использовать гистерезис в предложении

Определения гистерезиса в Британском словаре

Производные формы гистерезиса

Слово Происхождение гистерезиса 9 0104

Медицинские определения гистерезиса

Другие слова из гистерезиса

Научные определения гистерезиса

Что такое гистерезис? — Определение и цикл — Видео и стенограмма урока

Типы гистерезиса

Магнитный гистерезис

Сводка урока

Магнитный гистерезис — Engineering LibreTexts

Структура петли гистерезиса

Варианты петель гистерезиса

Важность петель гистерезиса

Вопросы

ответы

Список литературы

Авторы и авторство

гистерезис

Рекомендуемые дополнительные знания

Введение

Неформальное определение