Histerese

Histerese é uma propriedade de (geralmente ) que não seguem imediatamente as forças se aplicaram lhes, mas reagem lentamente, ou não retornam completamente a seu estado original: isto é, sistemas cujos os estados dependem de seu history imediato. Por exemplo, se você empurrar em uma parte de putty suporá uma forma nova, e quando você remove sua mão que não retorne a sua forma original, ou ao menos não imediatamente e não inteiramente. O termo deriva-se do grego antigo meaning ' deficiência ' da palavra. O fenômeno foi identificado, e o termo foi inventado, pelo senhor James Alfred Ewing em 1890.

Os fenômenos da histerese ocorrem dentro e ferromagnetic materiais, as.well.as no elástico e eletromagnético comportamento dos materiais, em que uma retardação ocorre entre a aplicação e a remoção de a ou campo e seu efeito subseqüente. A histerese elétrica ocorre ao aplicar variar , e histerese elástica ocorre em resposta a uma força variar.

Se o deslocamento de um sistema com histerese for traçado em um gráfico de encontro à força aplicada, a curva resultante está no formulário de um laço. No contraste, a curva para um sistema sem histerese é uma única, não necessariamente reto, linha. Embora o laço da histerese dependa das propriedades físicas do material, não há nenhuma descrição teórica completa que explica o fenômeno. A família de laços da histerese, dos resultados de variar aplicado diferente tensões ou as forças, dão forma a um espaço closed em três dimensões, chamadas hysteroid.

A histerese foi vista inicialmente como somente problematic, mas é considerada agora ser da importância grande na tecnologia. Um exemplo da aplicação desta propriedade é ao construir memória permanente para computadores.

A teoria matemática moderna dos sistemas com histerese foi desenvolvida nos 1970s, por um grupo dos matemáticos russian, que fosse conduzido perto Marque Krasnosel'skii, um dos founders de análise não-linear. Sugeriu uma investigação de fenômenos da histerese usando a teoria de operadores não-lineares.

O termo "histerese" é usado às vezes em outros campos, para o exemplo ou . Nesses casos descreve uma memória ou um efeito do lagging em que a ordem de eventos precedentes pode influenciar a ordem de eventos subseqüentes.

Índices

Definição Informal

O fenômeno da histerese pode conceptual ser explicado como segue. Um sistema pode ser dividido em subsistemas ou domínios, muito maior do que mas ainda microscópico. Tais domínios ocorrem normalmente dentro ferroelectric e ferromagnetic sistemas, desde o indivíduo tende a agrupar com se, dando forma a um pequeno . Cada um do sistema domínios pode ser mostrado para ter a metastable estado. Os domínios metastable podem por sua vez ter dois ou mais substates. Tal a estado metastable os fluctates extensamente do domínio ao domínio, mas a média representam a configuração da energia a mais baixa. histerese são simplesmente a soma de todos os domínios, ou a soma de todos os estados metastable.

Do ponto matemático da vista a histerese é memória do independent da taxa. Para as definições mais formais, mais matemáticas veja a bibliografia.

Histerese magnética

A histerese é sabida bem dentro . Quando um externo é aplicado a um ferromagnet, o ferromagnet absorve algum do campo externo. Mesmo quando o campo externo é removido, o ímã reterá algum campo: tornou-se magnetizado.

Laço da histerese: densidade magnética do fluxo (B) como a função de força do campo magnético (h)

O relacionamento no meio força do campo magnético (h) e densidade magnética do fluxo (B) não é linear em tais materiais. Se o relacionamento entre os dois for traçado para níveis crescentes da força do campo, seguirá uma curva até um ponto onde uns aumentos mais adicionais na força do campo magnético resultem em nenhuma mudança mais adicional na densidade do fluxo. Esta circunstância é chamada saturation magnético.

Se o campo magnético agora for invertido e aumentado linearily, o relacionamento traçado seguirá outra vez uma curva similar para trás para e além da densidade zero do fluxo mas do offset da curva original por uma quantidade chamada densidade remanent do fluxo ou remanence. A causa do offset é o fato que os materiais ferromagnetic tenderão a reter algum do induzido neles e neste tem que ser cada vez superado através dos reversos da substância.

Se este relacionamento for traçado para todas as forças de campo magnético aplicado o resultado é uma sorte de S dado forma laço. ' os thinness' do bocado médio do S descrevem a quantidade de histerese.

Seus efeitos práticos puderam ser, para o exemplo, para fazer com que um relé seja lento liberar devido ao campo magnético restante que continua a atrair armadura quando a corrente elétrica aplicada à bobina se operando for removida.

Esta curva para um material particular influencia o projeto de um circuito magnético.

Este é também um efeito muito importante dentro e outros meios de armazenamento magnéticos gostam . Nestes materiais pareceria óbvio mandar uma polaridade representar a , norte para 1 e sul para 0. Entretanto, se você quiser mudar o armazenamento de um ao outro, o efeito da histerese requê-lo saber o que era já lá, porque o campo needed será diferente em cada caso. A fim evitar este problema, primeira ultrapassagem de gravação dos sistemas o sistema inteiro em um estado sabido usando um processo sabido como . A gravação magnética análoga usa também esta técnica. Os materiais diferentes requerem inclinar diferente, que é porque há um seletor para este na parte dianteira de a maioria .

A fim minimizar este efeito e as perdas de poder associou com ele, substâncias ferromagnetic como Stelloy é usado frequentemente. Isto tem uma perda baixa da histerese.

Histerese elétrica

A histerese elétrica ocorre tipicamente dentro ferroelectric material, onde domínios do polarization contribua ao polarization total. O polarization é momento de dipole elétrico (qualquer um C·m-2 ou C·m).

transições Líquido-contínuas da fase

A histerese manifest-se-ar em transições do estado quando temperatura de derretimento e a temperatura congelando-se não concorda. Para o exemplo, derrete em 85 e solidifies o °C 32 a 40. Este é dizer que uma vez que o ágar é derretido em 85 graus, retem um estado líquido até de refrigeração a 40 graus Célsio. Conseqüentemente, das temperaturas de 40 a 85 graus Célsio, o ágar pode ser sólido ou líquido, dependendo que do estado era antes.

Energia

Quando a histerese ocorrer com variáveis extensivas e intensive, o trabalho feito no sistema é a área sob o gráfico da histerese.

Economia

Alguns sinais da mostra dos sistemas econômicos da histerese. Para o exemplo, o desempenho da exportação é sujeito aos efeitos fortes da histerese: pode fazer exame de um impulso grande (IE mudanças sizable nos incentives) para começar exportações de um país, mas uma vez que a transição é feita, não muito pode ser requerido para mantê-las ir.

Um outro exemplo é a noção a que a política antiinflationary conduz a uma taxa de desemprego ' natural ' permanentemente mais elevada, devido ao proposition que as expectativas inflationary são ' pegajosas ' para baixo por causa das rigidezes e das imperfeições do salário no mercado labour.

Projeto da relação de usuário

O campo de projeto da relação de usuário pediu a histerese do termo para consultar às épocas em que o estado da relação de usuário se retarda intencionalmente atrás da entrada aparente do usuário. Para o exemplo, um menu que seja extraído em resposta a a rato-sobre o evento pode remanescer em-tela por um momento breve depois que o rato se moveu fora da região do disparador e da região do menu. Isto permite que o usuário mova o rato diretamente para um artigo no menu, mesmo se a peça desse trajeto direto do rato está fora da região do disparador e da região do menu.

Eletrônica

A histerese pode ser usada filtrar um sinal de modo que a saída reaja lentamente fazendo exame do history recente no cliente. Para o exemplo, um termostato que controla um calefator pode girar o calefator sobre quando a temperatura deixa cair abaixo dos graus de A, mas não o desligar até que a temperatura se levante acima dos graus de B. Então a saída de ligar/desligar do termostato ao calefator quando a temperatura está entre A e B depende do history da temperatura.

Aplicações

A histerese representa estados, e a forma da curva característica é às vezes remiscent de um estado do dois-valor, chamado também a bistable estado. A curva da histerese contem realmente infinita muitos estados, mas uma aplicação simples são deixam as regiões do ponto inicial (geralmente à esquerda e à direita) representam respectivamente sobre e fora dos estados. Nesta maneira, o sistema pode ser considerado como bistable. Anote que mesmo se nenhum campo externo é aplicado, a posição da curva da histerese pôde mudar com tempo: não é necessariamente estacionário, i.e. o sistema não pode permanecer no exato mesmo estado que teve previamente. O sistema pôde necessitar transferência de energia nova ser estacionária.

O efeito da histerese pode ser usado ao conectar circuitos complexos com o so-called dirigir-se passivo da matriz. Este esquema é elogiado como uma técnica que possa ser usada em moderno nanoelectronics, pilhas do electrochrome, efeito da memória, etc.. Neste esquema, os atalhos são feitos entre componentes adjacentes (veja ) e as ajudas da histerese para manter os componentes em um estado particular quando os outros componentes mudarem estados. Isto é, se pode dirigir-se a todas as fileiras ao mesmo tempo em vez de fazer cada um individualmente.

Na economia, a histerese é usada extensivamente na área de mercados labour. De acordo com as teorias baseadas na histerese, os downturns econômicos (recession) resultam no os desempregados tornando-se individuais, perdendo his/her habilidades (desenvolvidas geralmente ' no trabalho '), demotivated/disillusioned, e empregadores podem usar o tempo gastado no desemprego como uma tela. Nas épocas de uma subida ou ' de um crescimento econômico ', os trabalhadores afetados não compartilharão na prosperidade, desempregados long-Term restantes (semanas >52). A histerese foi posta para a frente como uma explanação possível para o desempenho pobre do desemprego de muitas economias nos 1990's. A reforma do mercado labour, e/ou o crescimento econômico forte, não podem conseqüentemente ajudar a este pool de desempregados a longo prazo, e os programas de treinamento alvejados específicos são apresentados assim como uma solução possível da política.

Veja também

  • Remanence
  • Dependência do trajeto
  • Marque Krasnosel'skii e Alexei Pokrovskii, Sistemas com histerese, Springer-Verlag, New York, 1989.
  • Isaak D. Mayergoyz, Modelos matemáticos da histerese e das suas aplicações: Segunda Edição (Electromagnetism), Imprensa Academic, 2003.
  • A ciência da histerese (3-volume ajustado), ed. por Isaak D. Mayergoyz, Giorgio Bertotti, Academic, 2005.

Ligações externas

 

  > Português > en.wikipedia.org (Traduzido por computador no português)