Ci sono isteresi magnetiche, ferroelettriche, dinamiche, elastiche. Si trova anche in biologia, scienze del suolo, economia. Inoltre, l'essenza di questa definizione è quasi la stessa. Ma l'articolo si concentrerà sul magnetico, imparerai di più su questo fenomeno, da cosa dipende e quando si manifesta. Questo fenomeno è studiato nelle università con un focus tecnico, non è incluso nel curriculum scolastico, quindi non tutti lo sanno.
Isteresi magnetica
Questa è una dipendenza irreversibile e ambigua dell'indice di magnetizzazione di una sostanza (e questi sono, di regola, ferromagneti magneticamente ordinati) da un campo magnetico esterno. In questo caso, il campo è in continua evoluzione, in diminuzione o in aumento. La ragione generale dell'esistenza dell'isteresi è la presenza di uno stato instabile e di uno stato stabile al minimo del potenziale termodinamico, e ci sono anche transizioni irreversibili tra di loro. L'isteresi è anche una manifestazione di una transizione di fase orientativa magnetica del primo ordine. Con loro, si verificano transizioni da una fase all' altra a causa di stati metastabili. La caratteristica è un grafico, chiamato "ciclo di isteresi". A volte è anche chiamata "curva di magnetizzazione".
Ciclo di isteresi
Sul grafico di M rispetto a H puoi vedere:
- Dallo stato zero, in cui M=0 e H=0, con un aumento di H, cresce anche M.
- Quando il campo aumenta, la magnetizzazione diventa quasi costante e uguale al valore di saturazione.
- Quando H diminuisce, avviene il cambiamento opposto, ma quando H=0, la magnetizzazione M non sarà uguale a zero. Questo cambiamento può essere visto dalla curva di smagnetizzazione. E quando H=0, M assume un valore pari alla magnetizzazione residua.
- All'aumentare di H nell'intervallo –Hm… +Hm, la magnetizzazione cambia lungo la terza curva.
- Tutte e tre le curve che descrivono i processi sono collegate e formano una specie di anello. È lei che descrive il fenomeno dell'isteresi: i processi di magnetizzazione e smagnetizzazione.
Energia di magnetizzazione
Un loop è considerato asimmetrico nel caso in cui i massimi del campo H1, applicati nella direzione inversa e in avanti, non siano gli stessi. Un loop è stato descritto sopra, che è caratteristico di un lento processo di inversione della magnetizzazione. Con essi vengono preservate le relazioni di quasi equilibrio tra i valori di H e M. È necessario prestare attenzione al fatto cheche durante la magnetizzazione o la smagnetizzazione, M è in ritardo rispetto a H. E questo porta al fatto che tutta l'energia che viene acquisita dal materiale ferromagnetico durante la magnetizzazione non viene completamente trasferita durante il ciclo di smagnetizzazione. E questa differenza sta tutta nel riscaldamento del ferromagnete. E in questo caso il ciclo di isteresi magnetica risulta essere asimmetrico.
Forma ad anello
La forma del circuito dipende da molti parametri: magnetizzazione, intensità di campo, presenza di perdite, ecc. La composizione chimica del ferromagnete, il suo stato strutturale, la temperatura, la natura e la distribuzione dei difetti, la presenza di lavorazioni (termiche, termomagnetiche, meccaniche). Pertanto, l'isteresi dei ferromagneti può essere modificata sottoponendo i materiali a lavorazioni meccaniche. Questo cambia tutte le caratteristiche del materiale.
Perdita di isteresi
Durante la rimagnetizzazione dinamica di un ferromagnete da un campo magnetico alternato, si osservano delle perdite. Inoltre, costituiscono solo una piccola frazione delle perdite magnetiche totali. Se le spire hanno la stessa altezza (stesso valore massimo di magnetizzazione M), l'anello di tipo dinamico è più largo di quello statico. Ciò è dovuto al fatto che a tutte le perdite vengono aggiunte nuove perdite. Queste sono perdite dinamiche, di solito sono associate a correnti parassite, viscosità magnetica. In sintesi, si ottengono perdite di isteresi abbastanza significative.
Ferromagneti a dominio singolo
BSe le particelle hanno dimensioni diverse, avviene il processo di rotazione. Ciò accade perché la formazione di nuovi domini è sfavorevole dal punto di vista energetico. Ma il processo di rotazione delle particelle è ostacolato dall'anisotropia (magnetica). Può avere un'origine diversa: formarsi nel cristallo stesso, insorgere a causa di sollecitazioni elastiche, ecc.). Ma è proprio con l'aiuto di questa anisotropia che la magnetizzazione è trattenuta dal campo interno. Viene anche chiamato campo di anisotropia magnetica efficace. E l'isteresi magnetica sorge a causa del fatto che la magnetizzazione cambia in due direzioni: avanti e indietro. Durante la rimagnetizzazione dei ferromagneti a dominio singolo, si verificano diversi s alti. Il vettore di magnetizzazione M gira verso il campo H. Inoltre, il giro può essere uniforme o non uniforme.
Ferromagneti multidominio
In essi, la curva di magnetizzazione è costruita in modo simile, ma i processi sono diversi. Durante l'inversione della magnetizzazione, i confini del dominio si spostano. Pertanto, una delle cause dell'isteresi potrebbe essere il ritardo negli spostamenti di confine, nonché i s alti irreversibili. A volte (se i ferromagneti hanno un campo abbastanza ampio), l'isteresi magnetica è determinata dal ritardo nella crescita e dalla formazione di nuclei di inversione della magnetizzazione. È da questi nuclei che si forma la struttura del dominio delle sostanze ferromagnetiche.
Teoria dell'isteresi
Va tenuto presente che il fenomeno dell'isteresi magnetica si verifica anche quando il campo H ruota, e non solo quando cambia di segno edimensione. Questa è chiamata isteresi della rotazione magnetica e corrisponde a un cambiamento nella direzione della magnetizzazione M con un cambiamento nella direzione del campo H. Il verificarsi dell'isteresi della rotazione magnetica si osserva anche quando il campione viene ruotato rispetto al campo fisso H.
La curva di magnetizzazione caratterizza anche la struttura magnetica del dominio. La struttura cambia durante il passaggio dei processi di magnetizzazione e inversione della magnetizzazione. I cambiamenti dipendono da quanto si spostano i confini del dominio e dagli effetti di un campo magnetico esterno. Assolutamente tutto ciò che può ritardare tutti i processi sopra descritti mette i ferromagneti in uno stato instabile e provoca l'isteresi magnetica.
Va tenuto presente che l'isteresi dipende da molti parametri. La magnetizzazione cambia sotto l'influenza di fattori esterni: temperatura, stress elastico, quindi si verifica un'isteresi. In questo caso, un'isteresi compare non solo nella magnetizzazione, ma anche in tutte quelle proprietà da cui dipende. Come si può vedere da qui, il fenomeno dell'isteresi può essere osservato non solo durante la magnetizzazione del materiale, ma anche durante altri processi fisici ad esso direttamente o indirettamente associati.
