1tom - 0430.htm
ш
a
_ Лит.: Ландау Л. Д., Л и ф ш и ц Е. М., Электроди-∙у ~| намика сплошных сред, 2 изд., М., 1982; С ив у х и н Д. В., Д^ Общий курс финики, 2 изд., 1т, 4], М., 19S5; Сиротин Ю, И., Шасколъская ДО. П., Основы кристаллофизики, 2 изд., М., 1970; К и з R л ь В. А., Оптическая активность и дисим-метрия живых систем, «УФН», 1980, т, 131, с. 209;Вайн-штейн С. И,, Зельдович Я. Б., Р у з м a flit и н А. А., Турбулентное динамо в астрофизике, М., 1980,
В. В. Кочаровский, Вл. В. Качар окский.
ГИСТЕРЕЗИС (от греч. hysteresis ≈ отставание, запаздывание), явление, к-рое состоит в том, что физ. величина, характеризующая состояние тела (напр., намагниченность), неоднозначно зависит от фил. величины, характеризующей внеш. условия (напр., маги. поля). Г. имеет место в тех случаях, когда состояние тела в данный момент времени определяется инепт. условиями не только в тот же, по и в предшествующие моменты времени. Неоднозначная зависимость величин наблюдается в любых процессах, т. к. для из. менения состояния тела всегда требуется определ. время (время релаксации) и реакция тола отста╦т от вызывающих е╦ причин. Такое отставание тем меньше, чем медленнее изменяются внеш. условия. Однако для нек-рых процессов отставание при замедлении изменения внеш. условий не уменьшается. В этих случаях неоднозначную зависимость величин наз, гистерезис-поп, а само явление Г. Наблюдается Г. в разл. веществах и при разных физ. процессах. Наибольший интерес представляют гистерезис магнитный, гистерезис сег-нетоэлект.рический и гистерезис упругий.
ГИСТЕРЕЗИС МАГНИТНЫЙ ≈ неоднозначная (необратимая) зависимость намагниченности М магнитоупо-рядочешюго вещества (м а г н е т и к ат напр. ферро-иди ферримагнетика) от внеш. магн. поля Н при его циклич. изменении (увеличении и уменьшении). Общей причиной существования Г. м. является наличие в оп-редел. интервале изменения Л среди состоянии магпс~ тика, отвечающих минимуму термодинамического потенциала, метастабильных состояний (наряду со стабильными) и необратимых переходов между ними. Г. м. можно также рассматривать как проявление магн. ориентационных фазовых переходов первого рода, для
К-рых прямой и обратный переходы между фазами в зависимости от Н происходят, в силу указанной мета-стабильности состояний, при разл. значениях Н.
На рис. схематически показана типичная зависимость
Петли гистерезиса: j ≈ максимальная, г ≈ частного цикла, G ≈ кривая намагничивания, Ь и с≈кривые перемагничиванил, Мо ≈ остаточная намагниченность, Не ≈ коэрцитивная сила, MS ≈ намагниченность насыщения.
М от // в ферромагнетике; из состояния М≈0 при //≈0 с увеличением Н значение М раст╦т по кривой а (осн. кривой намагничивания) и в достаточно сильном поле Й^Нт становится практически постоянной и равной намагниченности насыщения Мs. При уменьшении Н от значения Нт обратный ход изменения М (Щ уже не будет описываться кривой а и намагниченность при 7/=0 не верн╦тся к значению Л'/=0. Это изменение описывается кривой Ъ (кривой размагничивания), и при //=0 намагниченность принимает значение Л/ ≈ ≈ Mft (т. п. намагниченность остаточная). Как видно из рис., для полного размагничивания вещевтва (Af = Q) необходимо приложить обратное поле ff= ≈ ffc, паз. коэрцитивной силой. Далее, когда поле достигает значения #=≈ Нт, образец намагничивается до насыщении (М=≈Ms] в обратном направлении. При дальнейшем изменении Н от ≈Нт до ≈П'т намагниченность изменяется вдоль кривой с. Ветви Ли с, получающиеся
м,
при циклич. изменении Н от -\\-Нт до ≈ Нт и обратно, вместе образуют замкнутую кривую, наз. максимальной (или предельной) петл╦й гистерезиса (ПГ). При этом Ъ наз, нисходящей, ас ≈ восходящей ветвями ПГ, При циклич. намагничивании в полях ≈Н^Н^Н^ где Я1<//лз, зависимость М (Н) будет описываться замкнутой кривой (частной ПГ), целиком лежащей внутри макс, ПГ (кривые 2 на рис.). С увеличением И^ частные ПГ расширяются и при Н^^Пm достигают макс, ПГ, Частная ПГ оказывается несимметричной, если макс, поля 7/1т прикладынаемые л прямом к обратном направлениях, неодинаковы. Описанные ПГ характерны для достаточно медленных процессов поремагничи-ваиия, при к-рых сохраняется квазиравновесная связь между М и Н для соответствующих метастабильных состояний, и наз. кваз и статически ми (или просто статическими). Отставание М от Н при намагничивании и размагничивании приводит к тому, что энергия, приобретаемая ферромагнетиком при намагничивании, не полностью отда╦тся при раз. магничивапии. Теряемая за один полный цикл энергия
равна интегралу rnHdM, определяющему площадь
ПГ. В конечном итоге она превращается в теплоту, идущую на нагревание образца. Эти потери магнитные, определяемые статич. ПГ, паз. г и с т е р е. з и с н ы м и.
При динамич. псремагничивании образца перемен, иым магн. полем Н~ гистерезисные потери в общем слу. чае составляют лишь часть полных магн. потерь. При этом зависимость М (Н~) описывается д и н а м и ч е с. к о и ПГ, не совпадающей со статической. Для петель одинаковой высоты (с одинаковым макс. М} динамич. ПГ обычно шире статической. Последнее обусловлено тем, что к квазиравповеспым гистерезисным потерям добавляются динамич. потери, к-рые могут быть свя. заны с магнитной вязкостью, вихревыми токами (в проводниках) и др. явлениями.
Форма ПГ и наиболее важные характеристики Г. м. (потери, Нс, Mff и др.) существенно зависят от хим. состава вещества, его структурного состояния и теноры, от характера и распределения дефектов в образце, а следовательно, и от деталей технологии его приготовления и последующих физ. обработок (тепловой, механической, термомагнитпой и др.). Т- о., варьируя обработку, можно существенно менять гистерезисные характеристики и вместе с ними свойства магн. материалов. Диапазон изменения этих характеристик весьма широк. Так, Нс может принимать значения от 1П~3Э для магнитно.мягких материалов до Ю4 Э для магнит но-тв╦рдых материалов.
Явления Г- м, наблюдаются не только при изменении поля // по величине и знаку, но также и при его вращении (гистерезис магн. вращения), что соответствует отставанию (задержке) в изменении направления М с изменением направления Л. Гистерезис магн. вращения возникает также при вращении образца относительно фиксированного направления Я.
Теория явлений Г. м. учитывает конкретную магнитную доменную структуру образца и е╦ изменения в ходе намагничивания и перемапшчивания. Эти изменения обусловлены смещением доменных границ и ростом одних доменов за сч╦т других, а также вращением вектора намагниченности в доменах под действием внеш. магн. поля. Вс╦, что задерживает эти процессы и способствует попаданию магнетиков в метастабильные состояния, может служить причиной Г. м.
В однодоменных ферромагнитных частицах (в частицах малых размеров, и к-рых образование доменов энергетически невыгодно) могут идти только процессы вращения М, Этим процессам препятствует магнитная анизотропия разл. происхождения (анизотропия самого кристалла, анизотропия формы частиц, анизотропия упругих напряжений и др.)- Благодаря анизотропии, Л/ как бы удерживается нек-рым внутр. полем *!д
")
}
