Hysterese

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 23. juni 2022; checks kræver 4 redigeringer .

Hysterese ( græsk ὑστέρησις - forsinkelse, forsinkelse) er en egenskab ved systemer ( fysisk , biologisk osv.), hvis øjeblikkelige reaktion på påvirkningen på dem afhænger blandt andet af deres nuværende tilstand og adfærden hos system over et tidsinterval er i høj grad bestemt af dets baggrund. Hysterese er karakteriseret ved fænomenet "mætning" såvel som de ulige baner mellem de ekstreme tilstande (derfor tilstedeværelsen af en spidsvinklet løkke på graferne). Dette begreb bør ikke forveksles med inertien af systemernes adfærd, som betegner systemets monotone modstand mod en ændring i dets tilstand.

I fysik

Af størst interesse er magnetisk hysterese, ferroelektrisk hysterese og elastisk hysterese.

Magnetisk hysterese

Magnetisk hysterese er et fænomen af afhængigheden af magnetiseringsvektoren M og den magnetiske induktionsvektor B i et stof, ikke kun af styrken H af det påførte ydre felt, men også af forhistorien af den givne prøve. Magnetisk hysterese manifesterer sig normalt i ferromagneter - Fe , Co , Ni og legeringer baseret på dem. Magnetisk hysterese forklarer eksistensen af permanente magneter .

Afhængighederne M ( H ) og B ( H ) har form af en løkke, hvis lodrette sving afhænger af bredden af intervallet af ændringer i feltstyrken H . Ved mættes værdien af M , og derfor går kurven M ( H ) til vandret, og B ( H ) - til den skrå (const + ) sektion. Da det normalt er const , hældningen af kurven B ( H ) ved høj | h | viser sig at være lille, og vi kan indføre en "mætningsinduktion" B R , selvom væksten strengt taget fortsætter. $H\to \pm \infty$ $\mu _{0}H$ $\gg \mu _{0}H$

Fænomenet magnetisk hysterese opstår ikke kun, når feltet H ændrer sig i størrelse og fortegn, men også når det roterer (magnetisk rotationshysterese), hvilket svarer til en forsinkelse (forsinkelse) i at ændre retningen af M med en ændring i retningen af H. Den magnetiske rotationshysterese opstår også, når prøven roteres i forhold til en fast retning H .

Teorien om hysterese-fænomenet tager højde for prøvens specifikke magnetiske domænestruktur og dens ændringer under magnetisering og magnetiseringsvending. Disse ændringer skyldes forskydningen af domænevægge og væksten af nogle domæner på bekostning af andre, samt udfoldelsen af magnetiseringsvektoren i domæner under påvirkning af et eksternt magnetfelt. Alt, hvad der forsinker disse processer og fremmer magneternes indtræden i metastabile tilstande, kan forårsage magnetisk hysterese.

I enkeltdomæne ferromagnetiske partikler (i partikler af små størrelser, hvor dannelsen af domæner er energetisk ugunstig), kan kun rotationsprocesser M forekomme . Disse processer hindres af magnetisk anisotropi af forskellig oprindelse (anisotropien af selve krystallen, anisotropien af partikelformen og anisotropien af elastiske spændinger). På grund af anisotropien synes M at blive holdt af et eller andet indre felt (det effektive felt af magnetisk anisotropi ) langs en af de lette magnetiseringsakser, der svarer til energiminimum. Magnetisk hysterese opstår på grund af det faktum, at to retninger M (langs og modsat) af denne akse i en magnetisk enakset prøve eller flere ækvivalente (i energi) M retninger i en magnetisk enakset prøve svarer til tilstande adskilt fra hinanden af en potentialbarriere ( proportional med ). Når enkeltdomæne-partikler remagnetiseres, roterer vektoren M i retning af H ved en række på hinanden følgende irreversible hop . Sådanne rotationer kan forekomme både homogent og inhomogent i volumen. Med ensartet rotation er M tvangskraften . Mere universel er mekanismen for inhomogen rotation M . Det har dog størst indflydelse på tilfældet, når partikelformens anisotropi spiller hovedrollen. I dette tilfælde kan det effektive felt af formanisotropi være væsentligt mindre. $H_{A}$ $H_{A}$ $H_{c}\ca. H_{A}$ $H_{c}$ $H_{c}$

Ferroelektrisk hysterese

Ferroelektrisk hysterese er en tvetydig sløjfe-lignende afhængighed af polariseringen af ferroelektriske stoffer på et eksternt elektrisk felt under dets cykliske ændring. Ferroelektriske krystaller har spontan (spontan, det vil sige opstået i fravær af et eksternt elektrisk felt) elektrisk polarisering i et bestemt temperaturområde . Polarisationsretningen kan ændres af et elektrisk felt. I dette tilfælde er afhængigheden ( ) i den polære fase tvetydig, værdien ved givet afhænger af forhistorien, det vil sige, hvad det elektriske felt var i de foregående tidspunkter. Hovedparametrene for den ferroelektriske hysterese er: $P$ $E$ $P_c$ $P$ $E$ $P$ $E$

resterende polarisering af krystallen , kl ${\displaystyle P_{r))$ $E=0$
feltværdi (tvangsfelt), ved hvilken repolarisering sker ${\displaystyle E_{Kt))$

Elastisk hysterese

I elasticitetsteorien observeres fænomenet hysterese i opførselen af elastiske materialer, som under påvirkning af høje tryk er i stand til at fastholde deformationen og miste den under påvirkning af modtryk (for eksempel ved at trække en komprimeret stang). På mange måder er det dette fænomen, der forklarer anisotropien af de mekaniske egenskaber af smedede produkter, såvel som deres høje mekaniske kvaliteter.

Der er to typer elastisk hysterese - dynamisk og statisk.

Dynamisk hysterese observeres ved cyklisk skiftende spændinger, hvis maksimale amplitude er væsentligt under den elastiske grænse. Årsagen til denne type hysterese er uelasticitet eller viskoelasticitet . Med uelasticitet er der udover ren elastisk deformation (svarende til Hookes lov ), en komponent, der helt forsvinder, når spændinger fjernes, men med en vis forsinkelse, og med viskoelasticitet forsvinder denne komponent ikke helt med tiden. For både uelastisk og viskoelastisk adfærd afhænger mængden - energien af elastisk deformation - ikke af deformationsamplituden og ændres med frekvensen af belastningsændringen. Dynamisk hysterese opstår også som følge af termoelasticitet, magnetoelastiske fænomener og ændringer i positionen af punktdefekter og opløste atomer i kroppens krystalgitter under påvirkning af påførte spændinger. $\Delta U$

I elektronik og elektroteknik

Inden for elektronik og elektroteknik bruges enheder, der har magnetisk hysterese - forskellige magnetiske lagringsmedier, eller elektrisk hysterese, for eksempel en Schmitt-trigger eller en hysteresemotor .

Hysterese bruges til at undertrykke støj (hurtige svingninger, kontaktbounce ) i det øjeblik, hvor logiske signaler skiftes.

I elektroniske enheder af enhver art observeres fænomenet termisk hysterese : efter opvarmning af enheden og dens efterfølgende afkøling til den oprindelige temperatur vender dens parametre ikke tilbage til de oprindelige værdier. På grund af den ulige termiske udvidelse af halvlederkrystaller, krystalholdere, mikrokredsløbspakker og printplader opstår der mekaniske spændinger i krystallerne , som vedvarer selv efter afkøling. Fænomenet termisk hysterese er mest mærkbart i præcise spændingsreferencer , der bruges til måling af analog-til-digital-omformere . I moderne mikrokredsløb er den relative forskydning af referencespændingen på grund af termisk hysterese i størrelsesordenen 10-100 ppm [1] .

I biologi

Hystereseegenskaber er karakteristiske for pattedyrskeletmuskler.

I populationsøkologien udviser rovdyr-bytte-systemet hysterese og/eller forsinkelse i rovdyrets numeriske respons (se befolkningsbølger ).

I jordbundsvidenskab og geologi

Jordens vigtigste hydrofysiske karakteristika har hysterese.

Af praktisk interesse er også forsinkelsen i ændringer i jordtemperaturen i forskellige dybder fra udsving i lufttemperaturen. I efteråret og den tidlige vinter, når lufttemperaturen falder til under nul, forbliver den varme, som jorden akkumulerer i den varme årstid, stadig i jorden. Dette skaber gunstige betingelser for anvendelse af jordvarmepumper til opvarmning.

I hydrologi

Afhængighed Q=f(H) - forholdet mellem strømningshastigheder og vandstande i floder - har en løkkelignende form.

I økonomi

Nogle økonomier viser tegn på hysterese: for eksempel kan det kræve en betydelig indsats at begynde at eksportere i en industri, men en lille indsats for at holde den på et konstant niveau.

I spilteorien kommer hystereseeffekten til udtryk i, at små forskelle i en eller flere parametre bringer to systemer i modsat stabil ligevægt, for eksempel "god" - tillid, ærlighed og høj velfærd ; og "dårligt" - tyveri, mistillid, korruption og fattigdom. På trods af små indledende forskelle kræver systemer en enorm indsats for at bevæge sig fra en ligevægt til en anden.

Hystereseeffekten er arbejdsløshedstilstanden. Efter at have nået et tilstrækkeligt højt niveau, kan det til en vis grad reproducere sig selv og blive på det. De økonomiske årsager til hysterese (langsigtet ufleksibilitet på arbejdsmarkedet) er tvetydige. Nogle institutionelle faktorer fører til hysterese. For eksempel kan socialforsikringer, især arbejdsløshedsforsikringer, reducere virksomhedernes efterspørgsel efter arbejdskraft i den formelle økonomi gennem skattesystemet.

Arbejdsløshed kan føre til tab af menneskelig kapital og til "tagging" af dem, der forbliver arbejdsløse i lang tid. Fagforeninger kan forhandle for at opretholde deres nuværende medlemmers velfærd og ignorere interesserne hos udenforstående, der finder sig selv arbejdsløse. Faste omkostninger forbundet med at skifte stilling, job eller branche kan også føre til hysterese.

Endelig kan der være vanskeligheder med at skelne mellem reelle og tilsyneladende hysteresefænomener, når systemets endelige tilstand bestemmes af dets nuværende dynamik eller dets begyndelsestilstand. I det første tilfælde afspejler hysteresen vores uvidenhed: Ved at tilføje de manglende variabler og informationer kan vi mere fuldstændigt beskrive udviklingen af det undersøgte system. En anden fortolkning af fænomenet hysterese er den simple eksistens af flere ligevægtstilstande, når usynlige påvirkninger flytter økonomien fra en ligevægtstilstand til en anden.

I sociologi

Dannelsen og styringen af den offentlige mening er aldrig øjeblikkelig. Der er altid en vis forsinkelse. Dette skyldes den fuldstændige eller delvise afvisning af stereotyp traditionel tænkning og behovet for i visse tilfælde at "bukke under" for at overtale og følge nye synspunkter, der er dannet af bestemte emner. Staten, partier, offentlige organisationer, deres ledere, ledere og ledere på forskellige niveauer osv. kan fungere som emner for dannelsen af den offentlige mening og dens styring.

I karakteren af den offentlige meningsdannelse er det vigtigt at tage højde for to væsentlige forhold [2] .

En af dem angiver forholdet mellem indsatsen fra påvirkningssubjektet og det opnåede resultat. Niveauet af uddannelses- og propagandaarbejde brugt af faget kan korreleres med niveauet af "magnetisering" (graden af involvering i en ny idé) af objektbæreren af den offentlige mening, en social gruppe, et kollektiv, et socialt fællesskab eller samfundet som helhed; i dette tilfælde kan en vis forsinkelse af objektet fra motivet blive detekteret. Overtalelse, herunder dem med formodede destruktive konsekvenser, er ikke altid vellykket. Det afhænger af egne moralske værdier, skikke, traditioner, karakteren af tidligere opdragelse, af de etiske normer, der dominerer i samfundet mv.

Den anden omstændighed er relateret til, at et nyt stadie i dannelsen af den offentlige mening kan korreleres med objektets historie, dets erfaring, dets vurdering af dem, der tidligere har fungeret som genstand for dannelsen af den offentlige mening. Samtidig kan det konstateres, at "referencepunktet" for tidspunktet for den offentlige meningsdannelse er forskudt i forhold til det foregående, hvilket er et kendetegn ved selve systemet og dets nuværende tilstand.

I filosofi

Gilles Deleuze bruger begrebet hysterese til at karakterisere Leibniz ' monadologi .

Matematiske modeller for hysterese

Fremkomsten af matematiske modeller af hysterese-fænomener skyldtes et ret rigt sæt anvendte problemer (primært i teorien om automatisk kontrol), hvor hysteresebærere ikke kan betragtes isoleret, da de var en del af et bestemt system. I 1960'erne begyndte et seminar ledet af M. A. Krasnoselsky at arbejde på Voronezh Universitet , hvor en streng matematisk teori om hysterese blev skabt [3] .

Senere, i 1983, udkom en monografi af M. A. Krasnoselsky og A. V. Pokrovsky [4] , hvori forskellige hysterese-fænomener formelt blev beskrevet inden for rammerne af systemteorien: hysterese-konvertere blev behandlet som operatører, der afhænger af deres begyndelsestilstand som en parameter, defineret på et tilstrækkeligt rigt funktionsrum (f.eks. i rummet af kontinuerlige funktioner), der virker på et eller andet funktionsrum.

Noter

↑ Harrison, L. Current Sources & Voltage References. - Newnes, 2005. - 569 s. — (Elektronik & Elektrisk). — ISBN 9780750677523 . , s. 335
↑ Gorshkov M. K. Offentlig mening. Tutorial. - M. : Politizdat, 1989. - 384 s.
↑ Krasnoselsky M. A., Pokrovsky A. V. Systemer med hysterese. — M.: Nauka, 1983.
↑ Krasnoselsky M. A., Pokrovsky A. V. Systemer med hysterese. — M.: Nauka, 1983. — 271 s.

Litteratur

V. A. Kostitsyn, "Experience in the matematical theory of hysteresis", Matem. Sat., 32:1 (1924), 192-202.
Raddai Raikhlin. Borgerkrig, terror og banditisme. Systematisering af sociologi og social dynamik . Arkiveret 18. februar 2013 på Wayback Machine Crowd Control Sektion
Kapustin VS Introduktion til teorien om social selvorganisering . Emne 11. Fænomenet hysterese i dannelsen af nationale former og metoder til selvorganisering. Moderne paradokser og mysterier om "begyndelsen"

Links

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk norsk Britannica (online)
I bibliografiske kataloger	GND : 4132813-9 J9U : 987007535994605171 LCCN : sh85063849 LNB : 000310307 NKC : ph134814