Гистерезис что означает: Гистерезис - это... Что такое Гистерезис? - specable.ru

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

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-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

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 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

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 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

Гистерезис — справочник студента — МБОУ «Школа №16» г. Ростов-на-Дону

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.

Источник: https://www.asutpp.ru/gisterezis.html

Гистерезис для инженеров. Петля гистерезиса. Прерванные процессы на петле гистерезиса. Смена направления процесса

Гистерезис для инженеров. Петля гистерезиса. Прерванные процессы на петле гистерезиса. Смена направления процесса.

Гистерезис по определению, это свойство систем, которые не сразу следуют приложенным силам. Реакция этих систем зависит от сил, действовавших ранее, то есть системы зависят от собственной истории.

Рисунок 1. Классическая петля гистерезиса.

По пунктам:

казалось бы, что любая выявленная на широком интервале, аналитическая зависимость физических величин вида Y=f(X) при премещении из точки 0(условный ноль, для удобства) в точку 1 является хорошим описанием процесса
но, на самом деле, некоторые процессы всегда в одну сторону идут по одной кривой, а в другую по другой ( сходясь в конечных точках) — напоминает ежедневный путь на работу и обратно верно?
эти явления и получили название явлений «классического гистерезиса», к основным из которых относят:
- магнитный гистерезис
- сегнетоэлектрический гистерезис
- упругий гистерезис
- многие другие
мы же рассмотрим и явления классического гистерезиса и огромный класс явлений, которые, на первый взгляд, являются явлениями гистерезиса, но показывают совершенно самостоятельное поведение, назовем их «инженерный гистерезис»
подробные описания явлений классического гистерезиса широко доступны и не являются предметом рассмотрения

Что такое «инженерный гистерезис»? В отличие от классического гистерезиса «инженерный гистерезис» обусловлен не остаточными явлениями в системе при смене направления процесса, а резким изменением свойств системы в точках начала и конца процесса (например, при срабатывании автоматики, меняющем коммутацию/геометрию/логику и др. внутри системы).

Проиллюстрируем разницу. Рисунки 2 и 3 показывают полные кривые гистерезиса для классического и инженерного гистерезисов. При движении из точки 0 в точку 1 при отличий нет. Но!

Рассмотрим вопрос о том, как ведет себя система, обладающая гистерезисом по каким-то свойствам (характеристикам) в том случае, если процесс перемещения из точки начала процесса в точку конца будет прерван где-то посередине.


Рисунок 2. Классический гистерезис. Смена направления процесса.	Рисунок 3. «Инженерный гистерезис». Смена направления процесса.

Обратите внимание! В классическом гистерезисе смена направления процесса образует новую петлю гистерезиса. В «инженерном гистерезисе» при недостижении крайних точек процесса ничего подобного не происходит. К чему это приведет?

Рисунок 4. Прерваный процесс на петле «инженерного гистерезиса».

Контрольный параметр Y для работы автоматики зависит от рабочего параметра Р, и на первый вид эта зависимость — гистерезис, хоть это и не так на самом деле
В зависимости от того, на каком из участков процесса находится рабочая точка сейчас эта зависимость носит различный характер
При аварии или обрыве питания, в зависимости от настроек работы системы «по умолчанию» для промежуточных точек между уровнями включения и выключения автоматики повторный запуск наверняка приведет к нештатным относительно контрольного параметра значениям рабочего параметра
Требуется определенное внимание инженера при перезапуске процесса к тому на каком из этапов процесса произошел сбой
Иногда требуются специальные решения для защиты логики системы от неверной интерпретации состояния системы
Проблема особенно характерна для систем с дискретным (релейным) регулированием, но не только для них
Данный процесс, строго говоря, вообще гистерезисом не является и употребление термина может вызывать недопонимание при общении с другими инженерами и, особенно, с инженерами-учеными
другое прочее

Источник: https://tehtab.ru/Guide/GuideTricks/TAU/HysteresisOverview/

Гистерезис

Так как сегнетоэлектрик обладает доменной структурой, дипольный момент кристалла сегнетоэлектрика в отсутствии диэлектрика равен нулю, вследствие взаимной компенсации дипольных моментов отдельных доменов. В целом, получается, что домен не поляризован.

При наложении поля происходит частичное изменение ориентации доменов и увеличение одних доменов, уменьшение других. Это приводит к возникновению в кристалле поляризации ($overrightarrow{P}$). Зависимость поляризации от напряженности поля представляет рис.1.

Рис. 1

Сначала рост поляризации идет вдоль кривой ОА. В точке $А$ векторы поляризации всех доменов оказываются ориентированными параллельно полю $overrightarrow{E}$.

Начиная с этой точки рост поляризации идет за счет индуцированной поляризации $overrightarrow{P_i}sim overrightarrow{E}$, линия ОА переходит в участок AD (прямолинейный).

При продолжении этого участка до пересечения с осью ординат, он отсечет на ней отрезок, его длина равна спонтанной поляризации $P_S$.

При уменьшении напряженности электрического поля, уменьшение поляризации пойдет не по той же кривой в обратную сторону, а по новой кривой $DAB’A’D’$, которая расположена выше. Это и есть диэлектрический гистерезис сегнетоэлектрика.

Процесс изменение ориентации и увеличение доменов в электрическом поле задерживается. Получается, что $overrightarrow{P}$ не однозначно определен полем $overrightarrow{E}$, а зависит от «истории» сегнетоэлектрика.

Если изменять поле в обратном порядке, то зависимость поляризации от напряженности будет изображена нижней кривой $D’A’BAD$, симметричной с кривой $D’A’B’AD$ относительно начала координат О.

Так, получается замкнутая кривая $AB’A’BA$, которая носит название диэлектрической петли гистерезиса. Аналогично можно получить петли для электрической индукции. Если по оси ординат откладывать электрическое смещение ($overrightarrow{D}$):

[overrightarrow{D}={varepsilon }_0overrightarrow{E}+overrightarrow{P}left(1
ight). ]

Петля гистерезиса для индукции отличается только масштабом от кривых $P=P(E)$, так как в сегнетоэлектриках $Ell D$, то первым слагаемым в (1) можно пренебречь.

Стрелки на кривой (рис.1) показывают направление движения точки по кривой при изменении напряженности поля. Отрезок ОС характеризует остаточную поляризованность, то есть ту, которую образец сегнетоэлектрика имеет тогда, когда напряженность поля обратилась в ноль.

Отрезок $OB’$ характеризует напряженность, имеющую противоположное поляризованности направление, при котором данный сегнетоэлектрик полностью теряет свою поляризацию. Чем больше величина отрезка ОС, тем значительнее остаточная поляризация сегнетоэлектрика.

Чем больше размер $OB’$, тем лучше остаточная поляризация удерживается сегнетоэлектриком.

Петля гистерезиса

Петлю гистерезиса легко получить на экране осциллографа. С этой целью соединяют последовательно два конденсатора, пространство между обкладками одного из них заполнено сегнетоэлектриком (его емкость назовем $C_s$). Для питания используют переменный ток от генератора. Так как конденсаторы соединены последовательно, то заряды на их обкладках равны и одинаковы индукции:

[D_0=D left(2
ight),]

где $D_0$ — индукция поля в конденсаторе с обычным диэлектриком, $D$ — индукция поля в конденсаторе с сегнетоэлектриком.

Так как для обычного конденсатора диэлектрическая проницаемость постоянна, то напряжение на обычном конденсаторе пропорционально индукции.

Если подать на горизонтально отклоняющие пластины осциллографа напряжение с конденсатора с сегнетоэлектриком, а на вертикально отклоняющие пластины — с обычного конденсатора, то на экране осциллографа будет воспроизведена петля гистерезиса.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Пример 1

Задание: Объясните, почему говорят, что явление гистерезиса позволяет иллюстрировать роль доменов в поляризации сегнетоэлектрика?
Решение:
Существование доменов в сегнетоэлектрике обуславливает его нелинейные свойства. В первую очередь это нелинейная зависимость поляризации ($overrightarrow{P}$) от напряженности внешнего поля ($overrightarrow{E}$):

[overrightarrow{P}={varkappa left(overrightarrow{E}
ight)varepsilon }_0overrightarrow{E}left(1.1
ight),]

где $varkappa left(overrightarrow{E}
ight)$ — диэлектрическая восприимчивость зависит от напряженности внешнего поля. Именно нелинейная зависимость поляризации от внешнего поля приводит в электрических полях к гистерезису.

Рассмотрим подробнее рис. 1. В небольших полях (отрезок $OA_1$) поляризация еще линейно зависит от напряженности, домены к поляризации еще не подключились. На участке $A_1A$ идет интенсивный рост поляризации при увеличении напряженности поля, что связано с нелинейным процессом переориентации доменов вдоль направления внешнего поля. В точке А все домены ориентированы по полю.

Дальнейшее возрастание поляризации при росте напряженности внешнего поля идет линейно и оно не связано с доменной структурой. Оно идет за счет индуцированной полем поляризации. Уменьшение напряженности поля начиная от точки А повторяет в обратном порядке процесс первичной поляризации.

Наличие остаточной поляризации говорит о том, что сегнетоэлектрик пытается сохранить ориентацию доменов в одном направлении. Приложение поля с обратным направлением ведет к уменьшению поляризации сегнетоэлектрика вплоть до нуля.

При дальнейшем повышении напряженности обратного поля происходит переполяризация доменов (изменение знака) и в дальнейшем насыщению (участок $A’D’$), то есть ориентации всех доменов по полю, но в противоположном с участком AD направлении.

Пример 2

Задание: Объясните, почему явление гистерезиса можно наблюдать в ходе опыта, который проводят, используя схему с осциллографом, которая представлена на рис.2. Между обкладками одного плоского конденсатора сегнетоэлектрик, его емкость $C_S$.

Пространство между обкладками второго конденсатора (С) заполнено обычным диэлектриком. Питается схема от генератора, который создает гармонически изменяющуюся разность потенциалов на обкладках конденсаторов.

Площади обкладок конденсаторов равны, расстояния между обкладками конденсаторов, также равны.

Рис. 2

Решение:

Разность потенциалов распределяется между конденсатором, который содержит сегнетоэлектрик ($С_S$) и воздушным конденсатором $C$. Площади обкладок конденсаторов равны, расстояния между обкладками равно $d$. В таком случае напряженности полей в конденсаторах равны:

[E=frac{sigma }{{varepsilon }_1{varepsilon }_0}left(2.1
ight) и] [E_S=frac{{sigma }_S}{{{varepsilon }_Svarepsilon }_0}left(2.2
ight),]

где $sigma , {sigma }_S$- поверхностные плотности распределения зарядов на обкладках конденсаторов, ${varepsilon }_1$- диэлектрическая проницаемость обычного диэлектрика, ${varepsilon }_S$ — диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика.
Мы знаем, что у последовательно соединенных конденсаторов заряды на обкладках будут равны, а так как у этих конденсаторов одинаковы их геометрические параметры, то можно записать, что:
Следовательно, разности потенциалов между обкладками:
Найдем отношение $frac{U_S}{U}$, получим:
Если напряжение U подать на горизонтальную развертку осциллографа, а $U_S$ — на вертикальную, то можно записать, что:

[sigma = {sigma }_Sleft(2.3
ight).] [U=Ed=frac{sigma d}{{{varepsilon }_1varepsilon }_0}left(2.4
ight) и ] [U_S=E_Sd=frac{sigma d}{{varepsilon }_S{varepsilon }_0}left(2.5
ight).] [frac{U_S}{U}=frac{уd}{varepsilon_S varepsilon_0}:frac{уd}{{varepsilon_1 varepsilon}_0}=frac{varepsilon_1}{varepsilon_S} left(2.6
ight).] [tgvarphi =frac{U_S}{U}=frac{{varepsilon }_1{varepsilon }_0E}{{varepsilon }_S{varepsilon }_0E}left(2.7
ight).]

Рис. 3

Таким образом, при изменении напряженности $(E)$, на экране осциллографа будет прочерчена кривая, абсцисса точек которой в определенном масштабе ${varepsilon }_SE$, а ордината ${varepsilon }_0{varepsilon }_1E=D$ в том же масштабе. Получается, что на экране осциллографа вычерчивается кривая гистерезиса.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/elektrostatika/gisterezis/

Магнитный гистерезис: описание явления, гистерезисная петля

В данной статье мы рассмотрим явление под названием магнитный гистерезис, которое связано со свойствами намагничивания материала, благодаря которому он сначала намагничивается, а затем размагничивается. Рассмотрим кривые намагничивания, сохраняемость, а так же магнитную петлю гистерезиса.

Описание явления магнитного гистерезиса

Мы знаем, что магнитный поток, создаваемый электромагнитной катушкой, представляет собой величину магнитного поля или силовых линий, создаваемых в данной области, и что его чаще называют «плотностью потока», обозначенным символ B с единицей измерения Тесла, Т.

Мы также знаем из предыдущих уроков, что магнитная сила электромагнита зависит от числа витков катушки, тока, протекающего через катушку, или от типа используемого материала сердечника, и если мы увеличим либо ток, либо число оказывается, мы можем увеличить напряженность магнитного поля H.

Ранее относительная проницаемость, символ µ r, определялась как отношение абсолютной проницаемости µ и проницаемости свободного пространства µ o(вакуум), и это задавалось как постоянная величина.

Однако взаимосвязь между плотностью потока B и напряженностью магнитного поля H может быть определена тем фактом, что относительная проницаемость µ r не является постоянной величиной, а функцией интенсивности магнитного поля, что дает плотность магнитного потока как: B = M H .

Тогда плотность магнитного потока в материале будет увеличена в большей степени в результате его относительной проницаемости для материала по сравнению с плотностью магнитного потока в вакууме, µ o H, а для катушки с воздушной сердцевиной это соотношение определяется как:

Таким образом, для ферромагнитных материалов отношение плотности потока к напряженности поля ( B / H ) не является постоянным, а изменяется в зависимости от плотности потока.

Тем не менее, для катушек с воздушной сердцевиной или любой сердцевины с немагнитной средой, такой как дерево или пластмасса, это отношение можно считать постоянной величиной, и эта постоянная известна как μ o , проницаемость свободного пространства ( μ o = 4.π.10 -7 ч / м ).

Построив значения плотности потока ( B ) против напряженности поля, ( Н ) мы можем произвести набор кривых , называемых Кривые намагничивания, кривые магнитного гистерезиса или более обычно BH кривые для каждого типа основного используемого материала.

Намагниченность или кривая B-H

Набор кривых намагничивания выше, представляет пример взаимосвязи между B и H для сердечников из мягкого железа и стали, но каждый тип материала сердечника будет иметь свой собственный набор кривых магнитного гистерезиса. Вы можете заметить, что плотность потока увеличивается пропорционально напряженности поля до тех пор, пока она не достигнет определенного значения, если оно больше не может становиться почти равным и постоянным, поскольку напряженность поля продолжает увеличиваться.

Это связано с тем, что существует ограничение на количество плотности потока, которое может генерироваться ядром, поскольку все домены в железе идеально выровнены.

Любое дальнейшее увеличение не будет влиять на значение M , и точка на графике, где плотность потока достигает своего предела, называется магнитным насыщением, также известным как насыщение сердечника, и в нашем простом примере выше точки насыщения стальной кривой начинается примерно с 3000 ампер-витков на метр.

Насыщение происходит потому, что, как мы помним из предыдущей статьи по магнетизму, который включал теорию Вебера, случайное расположение структуры молекулы в материале ядра изменяется, когда крошечные молекулярные магниты в материале становятся «выстроенными».

По мере увеличения напряженности магнитного поля ( H ) эти молекулярные магниты становятся все более и более выровненными, пока они не достигнут идеального выравнивания, создавая максимальную плотность потока, и любое увеличение напряженности магнитного поля из-за увеличения электрического тока, протекающего через катушку, будет иметь мало или вообще не будет иметь эффекта.

Сохраняемость (способность сохранять остаточный магнетизм)

Предположим, что у нас есть электромагнитная катушка с высокой напряженностью поля из-за тока, протекающего через нее, и что материал ферромагнитного сердечника достиг своей точки насыщения, максимальной плотности потока. Если мы теперь откроем переключатель и удалим ток намагничивания, протекающий через катушку, мы ожидаем, что магнитное поле вокруг катушки исчезнет, когда магнитный поток уменьшится до нуля.

Однако магнитный поток не исчезает полностью, поскольку материал электромагнитного сердечника все еще сохраняет часть своего магнетизма, даже когда ток прекращает течь в катушке.

Эта способность к катушке, чтобы сохранить часть своего магнетизма внутри сердечника после процесса намагничивания остановилось называются сохраняемость или остаточной намагниченности, в то время как величина плотности потока все еще остается в ядре, называется остаточным магнетизмом B R .

Причиной этого является то, что некоторые из крошечных молекулярных магнитов не возвращаются к совершенно случайному образцу и все же указывают в направлении исходного поля намагничивания, давая им своего рода «память». Некоторые ферромагнитные материалы обладают высокой удельной удерживаемостью (магнитной твердостью), что делает их превосходными для изготовления постоянных магнитов.

В то время как другие ферромагнитные материалы имеют низкую способность удерживать (магнитно-мягкие), что делает их идеальными для использования в электромагнитах, соленоидах или реле.

Один из способов уменьшить эту остаточную плотность потока до нуля — изменить направление тока, протекающего через катушку, путем изменения значения H, напряженности магнитного поля, отрицательной.

Этот эффект называется коэрцитивной силой H C .

Если этот обратный ток увеличивается еще больше, то плотность потока будет также увеличиваться в обратном направлении, пока ферромагнитный сердечник не достигнет насыщения снова, но в обратном направлении от предыдущего. Снижая ток намагничивания I снова до нуля создаст аналогичную величину остаточного магнетизма, но в обратном направлении.

Затем путем постоянного изменения направления тока намагничивания через катушку с положительного направления на отрицательное направление, как в случае с источником переменного тока, можно создать петлю магнитного гистерезиса ферромагнитного сердечника.

Магнитная петля гистерезиса

Магнитная петля гистерезиса выше, показывает поведение ферромагнитного сердечника графически в виде соотношения между B и H является нелинейным. Начиная с немагнитного сердечника, и B, и H будут в нуле, точка 0 на кривой намагничивания.

Если ток намагничивания I увеличивается в положительном направлении до некоторого значения, напряженность магнитного поля H линейно увеличивается с I,и плотность потока B также будет увеличиваться, как показано кривой из точки 0 в точку a, когда она движется к насыщению.

Теперь, если ток намагничивания в катушке уменьшается до нуля, магнитное поле, циркулирующее вокруг сердечника, также уменьшается до нуля. Однако магнитный поток катушек не достигнет нуля из-за остаточного магнетизма, присутствующего в сердечнике, и это показано на кривой от точки а к точке b .

Чтобы уменьшить плотность потока в точке b до нуля, необходимо обратить ток, протекающий через катушку. Сила намагничивания, которая должна применяться для обнуления остаточной плотности потока, называется «Коэрцитивной силой». Эта коэрцитивная сила меняет магнитное поле, перестраивая молекулярные магниты, пока ядро не станет немагнитным в точке с .

Увеличение этого обратного тока вызывает намагничивание сердечника в противоположном направлении, и дальнейшее увеличение этого тока намагничивания приведет к тому, что сердечник достигнет своей точки насыщения, но в противоположном направлении, точки d на кривой.

Эта точка симметрична точке b . Если ток намагничивания снова уменьшится до нуля, остаточный намагниченность, присутствующая в сердечнике, будет равна предыдущему значению, но в точке е будет обратной .

Снова изменение направления тока намагничивания, протекающего через катушку на этот раз в положительном направлении, приведет к тому, что магнитный поток достигнет нуля, точка f на кривой, и, как и прежде, дальнейшее увеличение тока намагничивания в положительном направлении приведет к насыщению сердечника в точке а .

Затем кривая B-H следует по пути a-b-c-d-e-f-a, когда ток намагничивания, протекающий через катушку, чередуется между положительным и отрицательным значением, таким как цикл переменного напряжения. Этот путь называется магнитной петлей гистерезиса.

Эффект магнитного гистерезиса показывает, что процесс намагничивания ферромагнитного сердечника и, следовательно, плотность потока зависят от того, на какую часть кривой намагничивается ферромагнитный сердечник, поскольку это зависит от прошлых цепей, придающих сердечнику форму «памяти». Тогда ферромагнитные материалы имеют память, потому что они остаются намагниченными после того, как внешнее магнитное поле было удалено.

Однако мягкие ферромагнитные материалы, такие как железная или кремниевая сталь, имеют очень узкие петли магнитного гистерезиса, что приводит к очень небольшим количествам остаточного магнетизма, что делает их идеальными для использования в реле, соленоидах и трансформаторах, поскольку они могут легко намагничиваться и размагничиваться.

Поскольку для преодоления этого остаточного магнетизма необходимо применять коэрцитивную силу, необходимо выполнить работу по замыканию петли гистерезиса, чтобы используемая энергия рассеивалась в виде тепла в магнитном материале. Это тепло известно как потеря гистерезиса, величина потери зависит от значения материала коэрцитивной силы.

Добавляя добавки к металлическому железу, такие как кремний, можно получить материалы с очень малой коэрцитивной силой, которые имеют очень узкую петлю гистерезиса. Материалы с узкими петлями гистерезиса легко намагничиваются и размагничиваются и известны как магнитомягкие материалы.

Магнитные петли гистерезиса для мягких и твердых материалов

Магнитный гистерезис приводит к рассеиванию потраченной энергии в виде тепла, причем энергия теряется пропорционально площади петли магнитного гистерезиса. Потери гистерезиса всегда будут проблемой в трансформаторах переменного тока, где ток постоянно меняет направление, и, таким образом, магнитные полюсы в сердечнике будут вызывать потери, потому что они постоянно меняют направление.

Вращающиеся катушки в машинах постоянного тока также будут нести гистерезисные потери, поскольку они попеременно проходят севернее южных магнитных полюсов.

Как указывалось ранее, форма петли гистерезиса зависит от природы используемого железа или стали, и в случае железа, которое подвергается массивным изменениям магнетизма, например, сердечники трансформатора, важно, чтобы петля гистерезиса B-H была как можно меньше.

В следующей статье об электромагнетизме мы рассмотрим закон электромагнитной индукции Фарадея и увидим, что, перемещая проводной проводник в стационарном магнитном поле, можно вызвать электрический ток в проводнике, образующий простой генератор.

Источник: https://meanders.ru/chto-takoe-magnitnyj-gisterezis-krivye-magnitnogo-namagnichivanija.shtml

Что такое гистерезис в температурах и давлениях?

Что такое гистерезис в температурах и давлениях?
Если говорить глобально…

Гистере́зис (в переводе с греческого — отстающий) — свойство систем (физических, логических, 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.

Кстати

Многие устройства по регулировке и контролю температуры систем отопления имеют настройку не только температуры, но и обязательную настройку гистерезиса, которая позволяет уменьшить количество переключения в единицу времени между двумя положениями: Вкл / Выкл. Гистерезис также позволяет повысить точность регулировки температуры уменьшением гистерезиса.

На сегодняшний день в основном существует только дуальный гистерезис, имеющий только два положения.
К примеру, мы рассмотрим два варианта:
1. Температурный гистерезис – для логики темростатов
2. Гистерезис давления – реле включения / отключения насосов
Как известно у них имеется только два варианта: Вкл / Выкл.
Данное понятие можно разделить на две составляющее:

1. Обозначить этим термином само явление, что существует гистерезис. Например, что данная система обладает гистерезисом.

2. Обозначить значение гистерезиса. Например, сказать, что гистерезис равен 2 градусам.

Исходя из этого

Гистерезисом называется или величина, при котором сигнал меняется на противоположный сигнал. Или сам эффект при котором, действие переключения на противоположный сигнал осуществляется с некоторой задержкой по величине влияния. (Например, при достижение нормы температуры и превышение этой нормы сигнал изменится не сразу, а по достижению той самой величины гистерезиса).

График температурного гистерезиса

Пример для термостата

Термостат настроен на 25 градусов с гистерезисом 2 градуса.

Предположим что температура помещения 20 градусов. Когда температура достигнет 27 градусов термостат переходит в положение отключения. После этого температура помещения будет падать. Когда температура достигнет 23 градусов, то термостат переходит в положение включения. Цикл замыкается.

Пример для реле давления
Реле настроено на два порога: Порог включения 1,2 Bar, порог отключения 3 Bar
Гистерезис при этом будет равен 0,9 Bar. (3-1,2)/2=0,9

Когда давление составляет 1 Bar, реле замыкает контакт. Когда давление достигает 3 Bar, реле размыкает контакт. Когда давление достигает 1,2 Bar, реле вновь замыкает контакт. Цикл повторяется.

Вот собственно так и нужно понимать логику гистерезиса.

Если бы давление включение и отключения имели одно значение, то гистерезиса бы не было. То есть если порог включения равен порогу отключения, то в такой системе отсутствует гистерезис.

А поскольку комнатные термостаты обладают разными порогами включения и отключения, то такая система обладает гистерезисом. Гистерезис в свою очередь позволяет реже производить переключение между двумя положениями: Вкл / Выкл. Но чем больше гистерезис, тем выше скачкообразное изменение температуры.

Существуют другие графики гистерезисов. Например, магнитный гистерезис

Пишите комментарии!

Источник: http://infosantehnik.ru/str/54.html

Диэлектрический гистерезис

Полярные диэлектрики способные спонтанно поляризоваться в определенном интервале температур, называют сегнетоэлектриками.

Относительная диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков очень большая порядка $varepsilon sim {10}^4$. Она зависит от напряженности внешнего электрического поля, при этом функциональная зависимость не является однозначной. Величина $varepsilon $ у сегнетоэлектрика зависит от истории изменения напряженности до достижения рассматриваемого значения.

Примером сегнетоэлектрика, у которого были обнаружены свойства этого класса веществ, является сегнетова соль.

Сегнетоэлектрик имеет доменную структуру. При отсутствии внешнего электрического поля дипольный момент кристалла сегнетоэлектрика равен нулю, так как отдельные дипольные моменты доменов хаотически ориентированы. Во внешнем электрическом поле часть диполей переориентируются, часть увеличивается за счет других диполей. Этот процесс ведет к появлению в веществе поляризации ($overline{P}$).

Зависимость величины вектора поляризации от внешнего электрического поля для сегнетоэлектрика

Связь между вектором поляризации и напряженностью электрического поля ($P(E)$), в которое помещен сегнетоэлектрик, изображает кривая на рис.1.

Неполяризованный диэлектрик помещаем в электрическое поле ($P=0;;E=0$) (точка О на рис.1), постепенно увеличиваем его напряженность. Рост величины $left|overline{P}
ight|$ идет вдоль отрезка кривой $OA$.

В точке $A$ поляризация образца такова, что в этом состоянии векторы поляризации всех отдельных доменов ориентированы вдоль поля.

Начиная от точки $A,$ поляризованность диэлектрика увеличивается из-за индуцированной поляризации (поляризация за счет электронного и ионного смещения). На прямолинейном отрезке $AA’$ величина поляризации прямо пропорциональна величине напряженности поля.

Если продолжить отрезок $AA’$ до пересечения с осью $P$, то отрезок $OP_c$ равен величине спонтанной поляризации. Из наклона ветви насыщения ($AA’$) можно найти электрическую проницаемость кристалла вдоль полярной оси.

Рассмотрим поведение поляризации при уменьшении напряженности поля. Уменьшаем $E$ (от точки $A’$). В этом случае модуль
поляризации будет уменьшаться, следуя по кривой $A’ACB_1. $Данная кривая находится выше, чем кривая, по которой происходила поляризация сегнетоэлектрика.

Получаем, что процедура смены ориентации и изменения размеров доменов в поле опаздывает. В том стоит явление гистерезиса. Вектор поляризации не является однозначно определенным напряженностью внешнего поля, а связан с предысторией вещества. Дойдя до $E=0,$ изменим направление поля на противоположное и вновь станем увеличивать $E$.

Получим отрезок кривой: $B_1A_1{A’}_1$.

Если от точки ${A’}_1$ начать вновь уменьшать напряженность электрического поля, то изменение поляризации идет по кривой ${A’}_1A_1C_1B$.

От точки $B$ вновь увеличиваем напряженность и получаем кривую ${A’}_1A_1C_1BAA’$ которая симметрична кривой $A’ACB_1A_1{A’}_1$ по отношению к точке О.

В результате имеем замкнутую кривую, которая носит название петли гистерезиса.

Петля гистерезиса для электрического смещения

Так как диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика зависит от напряженности ($varepsilon (E)$), следовательно, величина вектора электрического смещения не линейна по отношению к напряженности электрического поля, так как:
А раз связь между $varepsilon $ и $E $является неоднозначной, то неоднозначна зависимость $D$ от $E$.
Кроме того, мы помним, что вектор электрического смещения определен как:

[D=varepsilon Eleft(1
ight).] [overline{D}={varepsilon }_0overline{E}+overline{P}left(2
ight). ]

Для сегнетоэлектриков (в виду больших $varepsilon $) $Ell D$, пренебрегая первым слагаемым в выражении (2), становится очевидно, то если строить кривую $D(E)$, то мы получим рис.

2, который от кривой $P(E)$ только масштабом. extit{}

Зависимость смещения от напряженности внешнего поля имеет вид, показанный на рис.2.

Стрелками на кривой рис.1 изображено направление изменения напряженности электрического поля. Отрезок $OL$ — показывает величину остаточной поляризации вещества (при $E=0$).

Величина отрезка $OM$ равна величине напряженности электрического поля, направленного против вектора $overline{P}$ которое нужно создать для деполяризации сегнетоэлектрика. В тоске $M$ остаточная поляризация образца равна нулю.

Чем длиннее отрезок $OM$, тем лучше сегнетоэлектрик удерживает поляризацию.

Возникновение петли гистерезиса вызвано затратами энергии на превращение метастабильных полей в каждом цикле изменения поля. Площадь петли пропорциональна энергии, которая рассеивается в сегнетоэлектрическом теле как тепло.

Примеры задач с решением

Пример 1

Задание. Укажите точки на кривой гистерезиса, в которых происходит переполяризация диэлектрика (рис.3).

Решение. При некоторой величине напряженности внешнего поля, которую называют напряженностью коэрцитивного поля, поляризация изменяет свое направление, переходя через ноль. В этих точках графика происходит переполяризация вещества. На графике петли гистерезиса таких точек две, это точки $C и K$. Длины отрезков $OC и OK$ равны величине коэрцитивного поля. extit{}

Пример 2

Задание. Каков общепринятый критерий выделяющий сегнетоэлектрики? Как оценивают параметры сегнетоэлектриков, используя петли гистерезиса?

Решение. Критерий, который используют при отнесении диэлектрика к сегнетоэлектрикам, является наличие петли гистерезиса $P(E)$, характеризующей реакцию сегнетоэлектрика на напряженность внешнего электрического поля, в которое он помещается.

Данную петлю чаще всего наблюдают при помощи осциллографа. Последовательно с испытуемым образцом диэлектрика соединяют конденсатор, имеющий большую емкость.

При помощи напряжения на эталонном конденсаторе определяют заряд, который проходит через исследуемый диэлектрик (это же напряжение приложено к входу осциллографа). На другой вход осциллографа подают переменное напряжение.

Если рассматриваемый образец диэлектрика не является сегнетоэлектриком, то на экране осциллографа мы увидим прямую линию. При наличии сегнетоэлектрика на экране получим петлю гистерезиса.

Петли гистерезиса используют для оценки спонтанной поляризации вещества Для этого проводят экстраполяцию участка насыщения до оси ординат, получают модуль спонтанной поляризации ($P_c$) (рис.1 точка $C’$). Точка пресечения петли с осью $P $(рис.1 точка C).

) дает размер остаточной поляризации. Если провести перпендикуляр от наибольшего значения поляризации к оси ординат, то получают величину полной поляризации. Точка пересечения петли гистерезиса с осью абсцисс показывает величину коэрцитивного поля.

Площадь петли гистерезиса определяет работу поляризации.

Измеряя параметры петли гистерезиса при разных температурах находят зависимость поляризации от температуры. При изменении температуры сегнетоэлектрика можно наблюдать исчезновение петли гистерезиса, так определить температуру точки Кюри.

Читать дальше: задачи и методы термодинамики.

Источник: https://www.webmath.ru/poleznoe/fizika/fizika_160_dijelektricheskij_gisterezis.php

Гистерезис в физике, теория и примеры

В физике понятие гистерезис обозначает явление, в котором параметр, определяющий состояние тела (вещества), проявляет неоднозначную зависимость от физической величины, характеризующей внешние условия (изменение внешних условий).

Гистерезис наблюдают в случае, если состояние вещества в настоящий момент времени зависит не только от внешних условий сейчас, но и связано с предысторией состояний тела. Для того чтобы изменить состояние тела всегда необходимо время (время релаксации). Чем медленнее производится процесс изменения внешних условий, тем меньше отставание в реакции.

Для некоторых процессов замедление процесса изменений не уменьшает отставание. В таких случаях говорят о явлении гистерезиса.

Явление гистерезиса может проявляться не только в физике, но и в технике, биологии, экономике, социологии и т.д.

В физике наиболее часто имеют дело с гистерезисом магнитным, сегнетоэлектрическим и упругим.

Магнитный гистерезис

Намагниченность магнетиков, например, железа зависит не только от того какова напряженность магнитного поля в данный момент, но и от того в каком поле он находился до этого.

Так, если взять кусок железа не намагниченного, поместить его в магнитном поле, увеличивать напряженность внешнего магнитного поля и измерять намагниченность железа, намагниченность будет постепенно расти, сначала резко, затем медленнее и при некоторых величинах напряженности поля перестанет увеличиваться. Железо достигает магнитного насыщения, при этом все элементарные токи ориентированы.

Получив насыщение, будем ослаблять внешнее магнитное поле. Намагниченность вещества станет уменьшаться, но этот процесс пойдет медленнее, чем происходил рост. Железо будет сохранять остаточную намагниченность при напряженности магнитного поля равном нулю. Для размагничивания железа требуется приложить внешнее магнитное поле, которое будет направлено в противоположную строну.

Намагниченность железа зависит не только от того какова напряженность поля в рассматриваемый момент времени, но и предыстории состояний вещества. Графической характеристикой явления магнитного гистерезиса является петля гистерезиса.

Сегнетоэлектрический гистерезис

Если сегнетоэлектрик помещают в электрическое поле, сначала поляризация резко увеличивается, затем происходит насыщение. При уменьшении поля поляризация уменьшается медленнее, чем росла.

В процессе уменьшения поля проявляется явление остаточной поляризации (при напряженности поля равной нулю, поляризация отличается от нуля).

Явление сегнетоэлектрическое гистерезиса характеризуют при помощи замкнутой кривой, которую называют петлей гистерезиса.

Упругий гистерезис

Упругий гистерезис – это проявление явления внутреннего трения.

Если создается циклическая нагрузка и разгрузка тела, то графически диаграмма напряжений – деформаций изображается как петля гистерезиса.

Причиной возникновения упругого гистерезиса является появление в некоторых отдельных элементах тела местных пластических деформаций, которые создают в окружающем их пространстве остаточные напряжения.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/fizika/gisterezis/

что такое простыми словами, явление гистерезиса

Для различных физических, химических, экономических и даже социальных явлений свойственен эффект запаздывания реакции. Данное явление возникает в следствии реакции на определенное раздражение, действие или воздействие. Статья даст подробное описание, что такое гистерезис. Опишет самые распространенные его варианты, влияние этого эффекта в электротехнике и электронике.

Определение

Если давать определение простыми словами, то гистерезис как явление — это реакция предмета, поверхности или целой системы на воздействие со стороны некоего раздражителя. Предмет воздействия, как правило, реагирует на раздражитель с запозданием. Также учитывается его актуальное состояние. В результате реакции, предмет может вернуться в свое первоначальное состояние. Обе кривые петли гистерезиса замкнуты и показывают, как ход ответной реакции, так и время замедления.

Петля

Для расчета данного явления, его влияния на определенную систему или предмет используется петля гистерезиса. Она представляет собой график, на который наложена кривая первоначального состояния системы и хода ее ответной реакции на возбуждение.

Эффект гистерезиса может быть различным: иметь как полезные, так и отрицательные свойства. Данное явление учитывается в различных сферах: это может быть физика, экономика и даже социология. В физике гистерезис обязательно учитывается при расчетах различных величин, взаимодействии сил, мощностей и магнитных полей. Самыми распространенными типами гистерезиса являются:

Магнитный.
Упругий.
Сегнетоэлектрический.

Далее более подробно будет описан каждый тип этого явления.

Упругий

Явление упругого гистерезиса свойственно для различных металлов. Понятным языком это можно объяснить так.

Металлический стержень стоит на опоре одним своим концом. Металл в данный момент находится в спокойном состоянии, при этом обладает собственной деформационной упругостью. На свободный конец стержня приложим определенное давление, например, при помощи пресса. В металле, под воздействием нарастающего давления, начнут проявляться следующие свойства:

Первичное возрастание силы упругости.
Скачок величины упругости до максимальных значений.
Снижение силы противодействия в результате превышения максимальных характеристик упругости.

Если продолжать увеличивать давление, оно сможет согнуть, сломать или раскрошить стержень. Если прервать процесс воздействия на стержень, это приведет к следующему:

К скачку динамического напряжения на стержень в сторону снижения давления.
Общее снижение нагрузки.

После того как нагрузка будет снята, стержень вернет свои первоначальные характеристики. В зависимости от типа металла, характеристики могут вернуться полностью или частично. Если металл относится к вязкоупругим, его гистерезисная петля будет иметь узкую структуру, по причине неполного возврата металла к первоначальному состоянию

Упругий гистерезис может быть двух видов:

Статический тип. Свойственен для вязкоупругой или неупругой деформации. Такая деформация не в состоянии полностью восстановить параметры упругости и напряжение при полном или частичном снятии нагрузок. Например, стержень под нагрузкой сгибается и не может восстановить свое состояние после окончания воздействия.
Динамический тип. При таком гистерезисе нагрузка на систему не способна достичь предела ее характеристики упругости, даже если воздействие имеет циклический характер. Причины гистерезиса такого типа могут быть различные, например, это могут быть силы магнитной или термической упругости.
Упругий гистерезис сильно зависим от состава исходного вещества и способности микрочастиц менять свою дислокацию при изменении давления или нагрузки.

Магнитный

Часто возникающий гистерезис в электротехнике — это магнитный. В этой сфере используются элементы со свойством намагничивания/размагничивания. Различные трансформаторы, катушки индуктивности имеют ферромагнитные сердечники, от материала которых зависит сила магнитного поля элемента. Для изучения влияния различных по свойствам материалов сердечников используются ферромагнитные петли гистерезиса. Также при помощи петли можно изучить нелинейную зависимость внутренних магнитных индукций от внешнего магнитного поля.

При протекании переменного тока через катушку возникает эффект отставания намагничивания. Связано это с тем, что после размыкания цепи (обесточивания), ферромагнитный сердечник не размагничивается полностью, а сохраняет часть намагничивания с ориентацией полюса.

Для изменения полярности сердечника его потребуется перемагнитить заново. Для этого потребуется изменить направленность тока, преодолеть коэрцитивную силу и затратить немного больше энергии. Преодоление коэрцитивной силы и рост энергии приведет к нагреву сердечника. Все эти силы и затраты приводят к эффекту потерь гистерезиса. У подобных ферромагнетиков петля гистерезиса будет более широкой.

Материалы ферромагнетики различают по способности быстрой смены остаточного намагничивания:

Магнитомягкие. Такие сердечники можно встретить в трансформаторе, дросселе. Им свойственна более узкая петля гистерезиса.
Магнитотвердые. Используются для элементов памяти или магнитов. Им свойственна широкая петля на графике, большая потеря гистерезиса и нагрев при перемагничивании.

Намагничивание сердечников выражается не только в их способности удерживать магнитное поле с определенным полюсом. На такие элементы также влияет направленность вращения полей, которые приводят к сдвигам временных характеристик намагничивания.

Для магнитного гистерезиса также характерно наличие двойной петли. Этот эффект полностью зависит от способности удерживать остаточный магнетизм. Первая наружная петля обозначает максимальный гистерезис, а внутренняя петля является петлей частотного цикла.

Свойства магнитного гистерезиса используются в электротехнике для создания электрических двигателей, коммутационного оборудования, различных магнитных реле.

Сегнетоэлектрический

У диэлектрических материалов нет свободных зарядов. Их электроны привязаны к атомам и неспособны к перемещению. При воздействии на диэлектрик сильного магнитного поля, его заряды поляризуются и изменяют ориентацию на противоположную. Чем выше поле, тем выше вектор поляризации. Он растет нелинейно. У диэлектрика есть порог поляризации, при достижении которого возникает диэлектрический или сегнетоэлектрический гистерезис.

На величину поляризации часто влияет повышение температуры диэлектрика. При достижении определенной температуры (зависит от свойств материала) начинается самопроизвольная и неконтролируемая поляризация, которая не зависит от внешних электрических полей.

Электрический

В электронике используется такое понятие как электрический гистерезис. Для этой сферы данное явление имеет полезное и вредное свойство.

Полезный гистерезис

Гистерезис в электронике используется при создании электронных термостатов. Такие устройства работают по принципу включения или отключения при достижении определенного условия. Например, если разница установлена на 2 градуса, а температурный режим на 20 градусов, то терморегулятор включится при достижении 18 градусов, а отключится когда температура станет 22 градуса. Такой подход помогает значительно снизить расход электрической энергии при постоянной работе обогревателя.

Также этот эффект применяется при работе триггеров. Гистерезис помогает осуществлять точное включение без влияния помех, перепадов напряжения или магнитных полей.

Это явление способно проявляться на биметаллических пластинах. Такие элементы способны терять и восполнять упругость своей структуры при смене температуры. При нагреве материала возникает тепловое расширение, которое изменяет механическое напряжение всей структуры. В результате контакт размыкается. После остывания, структура пластины принимает исходный размер, возвращает первоначальное свое механическое напряжение и замыкает контакт. Такие терморегуляторы часто устанавливаются в нагревательных приборах (печи, утюги, чайники). Момент между нагреванием и остыванием называется температурным зазором. Он устанавливается только в зависимости от способности вещества расширяться и сужаться при определенной температуре.

Погрешность

В электронике гистерезис может и навредить работе некоторых приборов. Такой эффект называется погрешность (ошибка) гистерезиса. Часто такой эффект можно наблюдать у датчика движения. Например, при движении объекта из точки А к точке Б датчик срабатывает в течение 1 секунды. А при движении в обратном направлении с сохранением траектории, датчик включается с замедлением 2 секунды. Причина этого явления кроется в разности выходных сигналов для входных сигналов, которые отличаются величиной при убывании и возрастании. При перемещении из точки А к точке Б величина входящего сигнала имеет разницу 30 МБ от величины того же сигнала при перемещении в обратном направлении. При учете чувствительности датчика 15 МБ/мм, гистерезис составит 3 мм. Разница величины сигнала зависит от изменения температуры воздуха, внешних помех, эффекта трения или дребезга контактов.

Заключение

Гистерезис — это важное физическое явление. Его можно использовать для повышения характеристик различных проводников, ферромагнитных сердечников, конструирования более совершенных электрических элементов. Для электроприводов, трансформаторов и дросселей такой эффект будет вреден. Приходится искать материалы с меньшей зависимостью от сторонних воздействий. В электронике гистерезис только полезен. С его помощью осуществляется автоматический контроль различных процессов.

Видео по теме

Что такое петля гистерезиса

Гистерезис – это свойство биологических, физических и прочих систем, в которых мгновенный отклик на воздействия зависит от их текущего состояния, а на интервале времени поведение системы определяется ее предысторией. Петлей гистерезиса называется график, демонстрирующий это свойство.Наличие остроугольной петли на графике обусловливается неодинаковостью траекторий между соседними расстояниями, а также эффектом «насыщения». Гистерезис часто путают с инерционностью, однако это не одно и то же. Инерционность – это такая модель поведения, которая обозначает постоянное, однородное и монотонное сопротивление системы изменениям ее состояния.

Гистерезис в физике

В физике это свойство систем представлено тремя основными разновидностями: магнитным, сегнетоэлектрическим и упругим гистерезисом.

Магнитный гистерезис – явление, которое отражает зависимость вектора напряженности магнитного поля и вектора намагничивания в веществе. Причем как от приложенного внешнего поля, так и от предыстории конкретного образца. Существование постоянных магнитов обуславливается именно этим явлением.

Модель петли представляет собой определенный цикл, который некоторые свойства отправляет на повторную проверку и согласование, а некоторые использует дальше. Избирательный характер зависит от свойств конкретной системы.

Сегнетоэлектрический гистерезис – изменяющаяся зависимость поляризации сегнетоэлектриков от циклического изменения внешнего электрического поля.

Упругий гистерезис – поведение упругих материалов, способных сохранять и утрачивать деформацию под воздействием больших давлений. Это явление обуславливает анизотропию механических характеристик и высокие механические качества кованных изделий.

Гистерезис в электронике

В электротехнике и электронике свойством гистерезиса пользуются устройства, которые используют различные магнитные взаимодействия. Например, магнитные носители информации или триггер Шмитта.

Это свойство необходимо знать, чтобы использовать его для подавления шумов в момент переключения определенных логических сигналов (дребезга контактов, быстрых колебаний).

Упругий гистерезис бывает двух видов: динамический и статический. В первом случае график будет изображать постоянно изменяющуюся петлю, во втором – равномерную.

Во всех приборах электронного типа наблюдается тепловой гистерезис. После того как прибор был нагрет, а затем охлажден, его характеристики не принимают прежнего значения.

Это происходит из-за того, что неодинаковое тепловое расширение корпусов микросхем, кристаллодержателей, печатных плат и кристаллов полупроводников вызывает механическое напряжение, сохраняющееся и после охлаждения.

Наиболее заметно это явление в прецизионных источниках опорного напряжения, которые используются в измерительных преобразователях.

Что такое гистерезис температуры котла

Особенности физического явления

Мы же остановимся именно на гистерезисе в электронной технике, связанным с магнитными процессами в различных веществах. Он показывает, как себя ведет тот или другой материал в электромагнитном поле, а это тем самым позволяет строить графики зависимости и снимать какие-то показания сред, в которых находятся эти самые материалы. Например, этот эффект используется в работе терморегулятора.

Рассматривая более подробно понятие гистерезиса и эффект с ним связанный, можно заметить такую особенность. Вещество, обладающее такой особенностью, способно переходить в насыщение. То есть, это то состояние, при котором оно больше не способно накапливать в себе энергию. А при рассмотрении процесса на примере ферромагнитных материалов энергия выражается намагниченностью, которая возникает благодаря имеющейся магнитной связи между молекулами вещества. А они создают магнитные моменты – диполи, которые в обычном состоянии направлены хаотически.

Намагниченность в данном случае – это принятие магнитными моментами определенного направления. Если же они направлены хаотически, то ферромагнетик считается размагниченным. Но когда диполи направлены в одну сторону, то материал намагничен. По степени намагниченности сердечника катушки можно судить о величине магнитного поля, создаваемого током, протекающим по ней.

Мастерам на все руки будет интересна статья о том, как самостоятельно подключить ходовые огни.

Физический процесс при гистерезисе

Чтобы подробно понять процесс гистерезиса, необходимо досконально изучить следующие понятия:

Магнитное поле – это среда, которая создается линиями магнитной индукции, образованными током, протекающим по проводнику или созданные строго направленными магнитными моментами в постоянном магните.
Вектор магнитной индукции – величина, указывающая направление распространения магнитного поля, обозначается большой буквой В.
Намагниченность – состояние вещества, при котором в нем еще остались направленные магнитные диполи. В физике и электротехнике обозначается буквой М.
Напряженность магнитного поля – величина, характеризующая разницу между В и М, обозначается буквой Н.

Что касается материалов, в которых лучше всего наблюдается эффект гистерезиса, то таковыми являются именно ферромагнетики. Это смесь химических элементов, которая способна намагничиваться за счет направленности магнитных диполей, поэтому обычно в составе имеются такие металлы, как:

железо;
кобальт;
никель;
соединения на их основе.

Чтобы увидеть гистерезис, на катушку с сердечником из ферромагнетика необходимо подать переменное напряжение. При этом от величины его график намагничивания сильно зависеть не будет, потому как эффект зависит напрямую от свойства самого материала и величины магнитной связи между элементами вещества.

Терморегулятор для котла отопления (регулятор температуры)

Основополагающим моментом при рассмотрении понятия гистерезиса в электронике является как раз магнитная индукция В, созданная вокруг катушки при подаче напряжения. Она определяется по стандартной формуле, как произведение магнитной диэлектрической проницаемости вещества к сумме напряженности и намагниченности поля.

Чтобы понять общий принцип эффекта гистерезиса, необходимо воспользоваться графиком. На нем видна петля намагничивания из состояния полной размагниченности. Участок можно обозначить цифрами 0-1. При достаточной величине напряжения и длительности воздействия магнитного поля на материал график доходит до крайней своей точки по указанной траектории. Процесс осуществляется не по прямой, а по кривой с определенным изгибом, который характеризует свойства материала. Чем больше в веществе магнитных связей между молекулами, тем быстрее он выходит в насыщение.

После снятия напряжения с катушки напряженность магнитного поля падает до нуля. Это участок на графике 1-2. При этом материал за счет направленности магнитных моментов остается намагниченным. Но величина намагниченности несколько ниже, чем при насыщении. Если такой эффект наблюдается в веществе, то оно относится к ферромагнетикам, способным накапливать в себе магнитное поле за счет сильных магнитных связей между молекулами вещества.

Со сменой полярности напряжения, подводимого к катушке, процесс размагничивания продолжается по той же кривой до состояния насыщения. Только в этом случае магнитные моменты диполей будут направлены в обратную сторону. С частотой сети процесс будет периодически повторяться, описывая график, получивший название – петля магнитного гистерезиса.

При многократном намагничивании ферромагнетика меньшей, чем при насыщении напряженностью, то можно получить семейство кривых, из которых можно построить общий график, характеризующий состояние вещества от полного размагниченного до полного намагниченного.

Гистерезис в электротехнике

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.

Рис. 3. Классификация магнитных материалов

Рис. 4. Петли гистерезиса под действием изменения напряжённости поля

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

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

Гистерезис в разных материалах

Гистерезис – это комплексное понятие, характеризующее способность вещества накапливать энергию магнитного поля или другой величины за счет имеющихся магнитных связей между молекулами вещества или особенностей работы системы. Но таким эффектом могут обладать не только сплавы железа, кобальта и никеля. Титанат бария даст несколько иной результат, если его поместить в поле с определенной напряженностью.

Так как он является сегнетоэлектриком, то в нем наблюдается диэлектрический гистерезис. Обратная петля гистерезиса образуется при противоположной полярности подводимого к среде напряжения, а величина противоположного поля, действующего на материал, получило название коэрцитивная сила.

При этом величина поля может предшествовать разным напряженностям, что связано с особенностями фактического состояния диполей – магнитных моментов после прошлого намагничивания. Также на процесс влияют различные примеси, содержащиеся в составе материала. Чем их больше, тем труднее сдвинуть стенки диполей, поэтому остается так называемая остаточная намагниченность.

Что влияет на петлю гистерезиса?

Казалось бы, гистерезис – это больше внутренний эффект, который не виден на поверхности материала, но он сильно зависит не только от типа самого материала, но и от качества и вида его механической обработки. Например, железо переходит в насыщение при напряженности равной 1 э, а сплав магнико достигает своей критической точки только при 580 э. Чем больше дефектов на поверхности материала, тем требуется больше напряженность магнитного поля, чтобы вывести его в насыщение.

Подключение комнатного термостата к газовому котлу: руководство по монтажу терморегулятора

В результате намагничивания и размагничивания в материале выделяется тепловая энергия, которая равна площади петли гистерезиса. Также к потерям в ферромагнетике можно отнести действие вихревых токов и магнитной вязкости вещества. Это обычно наблюдается при изменении частоты магнитного поля в большую сторону.

В зависимости от характера поведения ферромагнетика в среде с магнитным полем, различают статический и динамический гистерезис. Первый наблюдается при номинальной частоте напряжения, но с ее ростом площадь графика увеличивается, что приводит и к росту потерь.

Петля гистерезиса

Рис. 1. Петля гистерезиса

Рис. 2. Динамическая петля

Другие свойства

Кроме магнитного гистерезиса, также различают гальвономагнитный и магнитострикционный эффекты. В этих процессах наблюдается изменение электрического сопротивления за счет механической деформации материала. Сегнетоэлектрики под действием деформационных сил способны вырабатывать электрический ток, что объясняется пьезоэлектрическим гистерезисом. Также существует понятие электрооптического и двойного диэлектрического гистерезиса. Последний процесс имеет обычно наибольший интерес, так как сопровождается двойным графиком в зонах, приближающихся к точкам насыщения.

Гистерезис в отоплении

Гистерезис определение относится не только к ферромагнетикам, применяемым в электронике. Такой процесс может происходить и в термодинамике. Например, при организации отопления от газового или электрического котла. Регулирующим компонентом в системе является терморегулятор. Но только контролируемой величиной является температура воды в системе.

При ее снижении до заданного уровня котел включается, начиная подогрев до заданной величины. После чего выключается и процесс повторяется в цикле. Если снять показания температуры при нагреве и остывании системы при каждом цикле включения и выключения отопления, то получиться график в виде петли гистерезиса, который и получил название гистерезис котла.

В таких системах гистерезис выражается в температуре. Например, если он составляет 4°С, а температура теплоносителя установлена 18°С, то котел выключится, когда она достигнет значения 22°С. Таким образом, можно настроить любой приемлемый температурный режим в помещениях. А терморегулятор является, по сути, датчиком температуры или термостатом, который включает или выключает отопления при достижении нижнего и верхнего порога, соответственно.

Рубрики Это интересно

Как зарядить аккумулятор шуруповерта правильно
Торцовочная пила с протяжкой по дереву: устройство, рейтинг
Фуговальный станок по дереву для домашней мастерской
Циркулярный станок по дереву: конструкция и разновидности
Распиловочный станок по дереву: строгальный станок для дома

Автор: · 09.09.2019

Подскажете, пожалуйста, что такое гистерезис температуры? Где используют данное понятие, приведите пример .

Почему часы называют «котлы»: распространенные версии

Перед тем как обратиться непосредственно к вопросу о том, что такое гистерезис температуры, отметим, что hysteresis в переводе с греческого языка означает отстающий, запаздывающий. Это свойство некоторых систем, например, физических, биологических, экономических, инженерных и других, которое состоит в том, что реакция на внешние воздействия зависит не только от текущего состояния, но и определено предысторией состояний системы. Наиболее часто с гистерезисом имеют дело в физике. Его рассматривают в таких формах как:

магнитный гистерезис;
гистерезис сегнетоэлектриков;
упругий гистерезис.

В инженерных технологиях явление гистерезиса рассматривается как свойство физических систем. Таких как, например, термостаты котлов отопления, хронотермостаты, регулирующие температуру теплых полов и др. Температурный гистерезис заложен в логику термостата. Приведем пример. Считаем, что система имеет гистерезис. Гистерезис температуры равен 2 градусам. Тогда гистерезисом может называться величина при которой сигнал изменяется на противоположный или сам эффект перехода на противоположный сигнал, при котором влияние перехода осуществляется с некоторой задержкой. (Так, в момент, когда заданная температура достигнута и превышена, сигнал сменится на противоположный не сразу, а по достижении величины гистерезиса). Допустим, что заданная температура термостата С, при этом гистерезис температуры С. Если температура в помещении С термостат включается. Когда температура в помещении достигнет С термостат перейдет в выключенное состояние. Температура в помещении станет уменьшаться, когда она достигнет значения С термостат включится.

Гистерезис в электронике

—> —>Статистика —>

В случае использования пультов управления для нормальной работы отопительной системы необходимо задавать температуру системы на входе в котел (обратка), на выходе из котла (подача) и гистерезис (уставку гистерезиса) по каждому каналу.

Гистерезис (уставка гистерезиса) – это разница между температурой отключения и последующего включения, задается по каждому каналу в диапазоне от 1 до 9°С. Этот параметр мы рекомендуем выставить в пределах:

— на обратке 2 — 6°С;

Автоматизация на естественной тяге.

Практически все современные котлы можно оснастить регулятором тяги который при помощи металлической цепочки будет изменять положение заслонки, поддерживая заданную температуру теплоносителя. Для этого на котле должен быть специальный разъем с внутренней резьбой в наружной части рубашки. Для термостатического регулятора Regulus RT-3 размер составляет ¾.

Принцип работы термостатического регулятора Regulus RT-3.

При уменьшении температуры ниже заданного значения, срабатывает термостат, головка поворачивается, цепь на рычаге натягивается, поднимая заслонку. Когда температура повысилась до заданного значения, головка поворачивается в обратную сторону и заслонка опускается, тем самым ограничивая доступ воздуха в топку. Таким образом котел работает в заданном Вами диапазоне температур.

Регулятор Regulus RT-3 состоит из погружаемой гильзы (термостата), пластиковой головки на которую нанесены 2 шкалы: для вертикального и горизонтального положения регулятора, рычага и цепочки.

Чтобы установить регулятор тяги, выполните следующие действия:

сначала вкрутите регулятор в разъем котла, предварительно сделав обмотку, чтобы не было утечки воды;
выставьте нужную температуру на шкале пластиковой головки;
установите рычаг с цепочкой;
нагрейте котел до нужной Вам «нижней температуры»;
установите заслонку в положение не закрытое на 1-2 м, и натяните цепочку.

Автоматизировав котел посредством регулятора тяги, Вы получите более «плавную» работу котла. Расход топлива можно уменьшить до 15%. Еще следует отметить энергонезависимость и невысокую цену данного приспособления.

Автоматизация «на турбине»

Практически все модели дорогих и экономичных котлов уже автоматизированы, т.е. оснащены вентилятором и командо-контроллером. Модели бюджетные либо базовые (без дополнительных опций) продаются без автоматики. Можно эксплуатировать котел в «базовой» комплектации, а можно за дополнительные деньги автоматизировать. Нужно ли Вам это, читайте ниже.

Для полного сжигания топлива необходимо определенное количество кислорода. Если кислорода недостаточно, топливо не перегорает полностью, соответственно получаем перерасход, загрязнение колосников и газоходов. Топка котла рассчитана на объем топлива и объем воздуха необходимого для горения. Если топлива загрузили больше, влажность дров высокая, то воздуха для сгорания необходимо больше. Также чем больше воздуха, тем меньше конденсата в котле и дымоходе. Увеличивать топку не выход, поэтому использование вентилятора, как источника принудительной тяги позволяет значительно увеличивать количество поступаемого в топку воздуха.

Оснащая котел вентилятором, получаем следующие преимущества:

полное сгорание топлива;
возможность использования топлива повышенной влажности;
использование некачественного топлива;
уменьшение образования конденсата;
гибкая регулировка мощности.

Выгода в том, что используя вентилятор, мы увеличиваем КПД котла. Но поставив вентилятор, не означает, что котел автоматизирован. Ток на вентилятор пропускают через регулятор температуры (командо-контроллер, блок управления).

Управление работой вентилятора осуществляется через него.

Рассмотрим основные функции, которые выполняет регулятор температуры:

регулировка количества оборотов ( мощности) вентилятора;
снятие и отображение на экране текущей температуры теплоносителя;
включение и выключение вентилятора при заданных пользователем значений температуры;
включение и выключение насоса при заданных пользователем значений температуры.

У разных производителей функции регулятора температуры могут добавляться, например функция регулировки работы насоса контура ГВС, механизм подачи топлива и т. д.

Принцип действия.

Регулятор температуры – это электронный блок с проводами. Оснащен вилкой для подключения к сети переменного тока. Один из проводов имеет медный наконечник – это так называемая термопара- термостатический передатчик температуры. Наконечник должен быть всегда в соприкосновении с теплоносителем. Это нужно для передачи текущего значения температуры. Следующий провод подключается к насосу, а провод с разъемом к вентилятору. Электронный блок оборудован экраном и кнопками. С помощью кнопок выставляется требуемые значения температуры выключения вентилятора и температуры включения насоса, скорость оборотов вентилятора и другие параметры. Все данные отображаются на экране.

При достижении установленной температуры котла, регулятор температуры выключает вентилятор. При понижении температуры котла ниже установленной на значение гистерезиса котла, регулятор температуры снова включает вентилятор.

Гистерезис температуры котла – это значение, которое показывает разницу между установленной температурой котла и температурой котла, при охлаждении до которой регулятор температуры снова включит вентилятор.

При достижении температуры котла равной установленной Температуре включения насоса, регулятор температуры включает насос центрального отопления. При понижении температуры котла до температуры, ниже установленной Температуры включения насоса на значение Гистерезиса температуры включения насоса, регулятор температуры осуществляет выключение насоса центрального отопления.

Гистерезис температуры включения насоса – это значение, которое показывает разницу между установленной температурой включения насоса центрального отопления и температурой котла, при охлаждении до которой, регулятор температуры выключит насос центрального отопления.

Значение гистерезиса обычно задается заводскими настройками производителя и равно 3-5°С.

Таким образом, пока котел не затух, температура теплоносителя поддерживается в пределах заданного значения.

Использование вентилятора с регулятором температуры позволяет поддерживать постоянную температуру в доме и экономить до 35% топлива.

Единственный недостаток зависимость от электроэнергии.

Внимание! Приобретая автоматику обязательно проконсультируетесь с продавцом, предусмотрен ли монтаж на выбранную Вами модель котла.

Что такое гистерезис температуры?

При выборе дизайна дома большинство людей обращают внимание не только на его архитектуру, но и на возможные затраты на его содержание. Несомненно, наиболее важным фактором в этом отношении является отопление, потому что в нашем климате отопительный сезон часто длится более полугода.

На эти затраты в значительной степени влияют объем здания и технология его строительства — определенно, выбрав энергоэффективный дом, вы можете ограничить потери тепла, что приведет к более низким счетам. Затраты на отопление дома также зависят от правильного выбора системы отопления, а затем и от ее правильной эксплуатации. Помогают в этом современные контроллеры, используемые для определения рабочих параметров котла отопления. Одним из таких параметров, влияющих на потребление энергии (но и тепловой комфорт), является гистерезис.

Функция регулировки гистерезиса позволяет вам определять температуру, при которой нагревательное устройство включается и выключается. Сам гистерезис — печи или ГВС — означает разницу между заданной температурой в установке и фактической температурой, при которой устройство будет активировано для достижения заданной температуры.

С помощью гистерезиса можно регулировать работу нагревательного устройства в соответствии с потребностями, т.е. предотвратить его слишком частое включение, что приводит к более высокому потреблению энергии, или слишком редкое включение, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на эффективности установки.

Что означает гистерезис котла центрального отопления?

По определению, описанному выше, гистерезис котла ЦО — это не что иное, как разница между заданной температурой и температурой возврата в режим работы устройства. Предположим, вы установили заданную температуру котла на 55 o C, а гистерезис на 3 o C.

При достижении температуры 55 o C котел автоматически перейдет в поддерживающий режим. Устройство запустится только тогда, когда фактическая температура упадет до 52 o C, то есть на 3 o C, потому что именно так определялся гистерезис.

Что означает гистерезис ГВС?

Таким же образом можно объяснить, что такое гистерезис ГВС, т.е. котла, который нагревает техническую воду. В этом случае устройство также включится только тогда, когда датчик покажет, что температура упала с заданного значения на определенное значение. Если гистерезис установлен на 5 o C, а заданная температура составляет 55 o C, насос ГВС будет запущен, когда фактическая температура воды упадет до 50 o C.

Однако стоит отметить, что эффективность гистерезиса ГВС зависит от расположения датчика температуры в котле. Вода остывает снизу, поэтому лучше, если датчик будет собирать данные с этой части устройства. Тогда проще решить, как установить гистерезис ГВС, потому что при определенном перепаде температуры в нижней части котла более теплая вода из его верхней части еще некоторое время будет поступать в краны.

В этом случае гистерезис может быть немного больше. В свою очередь, при настройке датчика указывается меньшее значение этого параметра — иначе вода будет слишком остывать и потребует гораздо более продолжительной работы прибора.

Что такое гистерезис в температурах и давлениях?

Если говорить глобально…

Гистере́зис

(в переводе с греческого — отстающий) — свойство систем (физических, логических, 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.

Кстати

На сегодняшний день в основном существует только дуальный гистерезис, имеющий только два положения.

К примеру, мы рассмотрим два варианта:

1. Температурный гистерезис – для логики темростатов

2. Гистерезис давления – реле включения / отключения насосов

Как известно у них имеется только два варианта: Вкл / Выкл.

Данное понятие можно разделить на две составляющее:

2. Обозначить значение гистерезиса. Например, сказать, что гистерезис равен 2 градусам.

Исходя из этого

График температурного гистерезиса

Пример для термостата

Термостат настроен на 25 градусов с гистерезисом 2 градуса.

Пример для реле давления

Реле настроено на два порога: Порог включения 1,2 Bar, порог отключения 3 Bar

Гистерезис при этом будет равен 0,9 Bar. (3-1,2)/2=0,9

Вот собственно так и нужно понимать логику гистерезиса.

Существуют другие графики гистерезисов. Например, магнитный гистерезис

Пишите комментарии!

Серия видеоуроков по частному дому
Часть 1. Где бурить скважину? Часть 2. Обустройство скважины на воду Часть 3. Прокладка трубопровода от скважины до дома Часть 4. Автоматическое водоснабжение
Водоснабжение
Водоснабжение частного дома. Принцип работы. Схема подключения Самовсасывающие поверхностные насосы. Принцип работы. Схема подключения Расчет самовсасывающего насоса Расчет диаметров от центрального водоснабжения Насосная станция водоснабжения Как выбрать насос для скважины? Настройка реле давления Реле давления электрическая схема Принцип работы гидроаккумулятора Уклон канализации на 1 метр СНИП Подключение полотенцесушителя
Схемы отопления
Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления Гидравлический расчет двухтрубной попутной системы отопления Петля Тихельмана Гидравлический расчет однотрубной системы отопления Гидравлический расчет лучевой разводки системы отопления Схема с тепловым насосом и твердотопливным котлом – логика работы Трехходовой клапан от valtec + термоголовка с выносным датчиком Почему плохо греет радиатор отопления в многоквартирном доме Как подключить бойлер к котлу? Варианты и схемы подключения Рециркуляция ГВС. Принцип работы и расчет Вы не правильно делаете расчет гидрострелки и коллекторов Ручной гидравлический расчет отопления Расчет теплого водяного пола и смесительных узлов Трехходовой клапан с сервоприводом для ГВС Расчеты ГВС, БКН. Находим объем, мощность змейки, время прогрева и т.п.
Конструктор водоснабжения и отопления
Уравнение Бернулли Расчет водоснабжения многоквартирных домов
Автоматика
Как работают сервоприводы и трехходовые клапаны Трехходовой клапан для перенаправления движения теплоносителя
Отопление
Расчет тепловой мощности радиаторов отопления Секция радиатора Зарастание и отложения в трубах ухудшают работу системы водоснабжения и отопления Новые насосы работают по-другому… Расчет инфильтрации Расчет температуры в неотапливаемом помещении Расчет пола по грунту Расчет теплоаккумулятора Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла Расчет теплоаккумулятора для накопления тепловой энергии Куда подключить расширительный бак в системе отопления? Сопротивление котла Петля Тихельмана диаметр труб Как подобрать диаметр трубы для отопления Теплоотдача трубы Гравитационное отопление из полипропиленовой трубы Почему не любят однотрубное отопление? Как её полюбить? Умный подбор диаметров в системе отопления Балансировка радиаторов отопления – пошаговое руководство Топ 5 проблем в проектировании систем отопления
Регуляторы тепла
Комнатный термостат — принцип работы
Смесительный узел
Что такое смесительный узел? Виды смесительных узлов для отопления
Характеристики и параметры систем
Местные гидравлические сопротивления. Что такое КМС? Пропускная способность Kvs. Что это такое? Кипение воды под давлением – что будет? Что такое гистерезис в температурах и давлениях? Что такое инфильтрация? Что такое DN, Ду и PN ? Эти параметры нужно знать сантехникам и инженерам обязательно! Гидравлические смыслы, понятия и расчет цепей систем отопления Коэффициент затекания в однотрубной системе отопления Гидравлический парадокс в системе отопления. Загадка № 4
Видео
Отопление Автоматическое управление температурой Простая подпитка системы отопления Теплотехника. Ограждающие конструкции. Теплый водяной пол Насосно смесительный узел Combimix Почему нужно выбрать напольное отопление? Водяной теплый пол VALTEC. Видеосеминар Труба для теплого пола — что выбрать? Теплый водяной пол – теория, достоинства и недостатки Укладка теплого водяного пола — теория и правила Теплые полы в деревянном доме. Сухой теплый пол. Пирог теплого водяного пола – теория и расчет Новость сантехникам и инженерам Сантехники Вы все еще занимаетесь халтурой? Первые итоги разработки новой программы с реалистичной трехмерной графикой Программа теплового расчета. Второй итог разработки Teplo-Raschet 3D Программа по тепловому расчету дома через ограждающие конструкции Итоги разработки новой программы по гидравлическому расчету Первично вторичные кольца системы отопления Один насос на радиаторы и теплый пол Расчет теплопотерь дома — ориентация стены?
Нормативные документы
Нормативные требования при проектировании котельных Сокращенные обозначения
Термины и определения
Цоколь, подвал, этаж Котельные
Документальное водоснабжение
Источники водоснабжения Физические свойства природной воды Химический состав природной воды Бактериальное загрязнение воды Требования, предъявляемые к качеству воды
Сборник вопросов
Можно ли разместить газовую котельную в подвале жилого дома? Можно ли пристроить котельную к жилому дому? Можно ли разместить газовую котельную на крыше жилого дома? Как подразделяются котельные по месту их размещения?
Личные опыты гидравлики и теплотехники
Вступление и знакомство. Часть 1 Гидравлическое сопротивление термостатического клапана Гидравлическое сопротивление колбы — фильтра
Видеокурс Программы для расчетов
Technotronic8 — Программа по гидравлическим и тепловым расчетам Auto-Snab 3D — Гидравлический расчет в трехмерном пространстве
Полезные материалы Полезная литература
Гидростатика и гидродинамика
Задачи по гидравлическому расчету
Потеря напора по прямому участку трубы Как потери напора влияют на расход?
Разное
Водоснабжение частного дома своими руками Автономное водоснабжение Схема автономного водоснабжения Схема автоматического водоснабжения Схема водоснабжения частного дома
Политика конфиденциальности

что это такое, как получить петлю гистерезиса на осциллографе, примеры

Начнем с основного определения.

Определение 1

Диэлектрическим гистерезисом называется явление неоднозначной зависимости поляризованности P→ от напряженности внешнего поля E→ у сегнетоэлектриков при циклических изменениях.

Доменная структура сегнетоэлектрика обусловливает нулевое значение дипольного момента его кристалла в отсутствие диэлектрика. При этом дипольные моменты отдельных доменов взаимно компенсируются, и домен в целом оказывается неполяризованным. Если поля накладываются друг на друга, то ориентация доменов частично изменяется: одни из них увеличиваются, а другие уменьшаются, из-за чего в кристалле возникает поляризация P→. На графике ниже показано, как именно поляризация зависит напряженности поля.

Рисунок 1

Мы видим, что сначала поляризация растет по кривой ОА. После достижения точки векторы поляризации всех доменов меняют ориентацию на параллельную по отношению к полю E→. На этом участке поляризация растет за счет индуцирования Pi→~E→, после чего совершается переход на прямолинейный участок AD. Продолжение этого участка до пересечения с осью Oy образует отрезок, длина которого будет зависеть от спонтанной поляризации PS. Если напряженность электрического поля при этом уменьшится, то направление снижения поляризации пойдет не по той же кривой обратно, а образует новую кривую DAB’A’D’, расположенную выше прежней. Это и есть схематическое изображение диэлектрического гистерезиса сегнетоэлектрика, представляющего собой задержку процесса смены ориентации и увеличение доменов в электрическом поле.

Выходит, что P→ не может быть однозначно определена полем E→, т.к. она сохраняет зависимость от «истории» сегнетоэлектрика. Смена поля в обратном порядке показана нижней кривой D’A’BAD, которая будет симметрична по отношению к D’A’B’AD.

Определение 2

На графике мы видим замкнутую кривую, называемую диэлектрической петлей гистерезиса.

Петли для электрической индукции могут быть получены точно таким же образом. Отложим электрическое смещение D→ по оси Oy и получим следующее:

D→=ε0E→+P→.

Отличия петли гистерезиса для индукции заключаются только в масштабе кривых P=P(E), поскольку во всех сегнетоэлектриках E≪D, значит, мы можем пренебречь первым слагаемым. Стрелки на графике указывают то направление, в котором происходит движение по кривой при смене напряженности поля. На отрезке ОС показана остаточная поляризованность (такая, которая наблюдается у сегнетоэлектрика при падении напряженности поля до нуля). На отрезке OB’ показана напряженность, противоположно направленная по отношению к поляризованности. При такой напряженности поляризация данного сегнетоэлектрика полностью исчезает. Чем длиннее отрезок ОС, тем больше остаточная поляризация; чем больше OB’, тем лучше сегнетоэлектрик удерживает остаточную поляризацию.

Как получить петлю гистерезиса на осциллографе

Если у нас есть осциллограф, то мы можем увидеть петлю гистерезиса на его экране. Для этого нам нужно соединить два конденсатора последовательно и заполнить пространство между обкладками одного из них сегнетоэлектрическим материалом. Обозначим емкость данного конденсатора как Cs. Система будет подключена к генератору переменного тока. Последовательное соединение конденсаторов дает нам одинаковые заряды на их обкладках, а также одинаковые индукции:

D0=D

Здесь показатель D0 обозначает индукцию поля в конденсаторе с обычным диэлектриком, а D — с сегнетоэлектриком. Поскольку значение диэлектрической проницаемости обычного конденсатора является постоянной величиной, то напряжение на обычном конденсаторе будет прямо пропорционально индукции.

Определение 3

Если на горизонтально отклоненные пластины осциллографа подать напряжение с конденсатора с сегнетоэлектриком, а на вертикальные – с обычного конденсатора, то мы увидим на экране петлю гистерезиса.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Примеры существования гистерезиса в разных условиях

Пример 1

Условие: поясните, как именно можно проиллюстрировать роль доменов в поляризации сегнетоэлектрика с помощью явления гистерезиса.

Решение

Сегнетоэлектрик обладает нелинейными свойствами из-за наличия в нем доменов. Нам важно такое свойство, как нелинейная зависимость между поляризацией P→ и напряженностью внешнего поля E→:

P→=χE→ε0E→

Здесь χE→ — показатель, выражающий диэлектрическую восприимчивость, который также зависит от напряженности внешнего поля. Именно эта зависимость ведет к гистерезису в электрическом поле.

Вернемся к иллюстрации, представленной выше. Если взять небольшие поля, например, отрезок OA1, то на нем будет видно, что поляризация зависит от напряженности линейно, поскольку домены в ней еще не участвуют. На A1A также поляризация показывает быстрый рост с увеличением напряженности поля, поскольку процесс переориентации доменов вдоль внешнего поля идет постепенно. После этого мы видим линейное возрастание поляризации, уже не связанное с доменной структурой, которое происходит за счет индуцирования процесса полем. Если мы уменьшим напряжение, то от точки А первичный процесс пойдет в обратном порядке. В сегнетоэлектрике остается поляризация, значит, какое-то время он пытается сохранить прежнюю ориентацию доменов. Если же мы приложим поле с обратным направлением, то поляризация упадет до 0, а если будем продолжать повышать напряженность, то домены переполяризуются (изменят знак), после чего произойдет насыщение A’D’.

Ответ: Насыщение означает, что все домены сориентируются по полю, но в противоположном направлении.

Пример 2

Условие: на рисунке представлена схема опыта с осциллографом. Два конденсатора (один с обычным диэлектриком между обкладками, второй с сегнетоэлектриком) подключены к генератору, создающему гармонически меняющуюся разность потенциалов на обкладках. Расстояния между обкладками и их площадь одинаковы. Поясните, почему в ходе опыта можно наблюдать гистерезис.

Рисунок 2

Решение

Разность потенциалов, указанная в первоначальном условии, будет распределяться между двумя конденсаторами. Обозначим расстояние между обкладками буквой d и запишем выражения, с помощью которых выражается напряженность полей в конденсаторах:

E=σε1ε0 и ES=σsεsε0.

Здесь σ, σS – показатель поверхностной плотности распределения зарядов на обкладках, εS – диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика, а ε1 – проницаемость обычного диэлектрического материала.

Конденсаторы на схеме соединены последовательно, значит, заряды на их обкладках будут равными. Данные конденсаторы имеют одинаковую площадь, значит:

σ=σS.

Запишем, чему будут равны разности потенциалов между обкладками:

U=Ed=σdε1ε0 и Us=Usd=σdεSε0.

Вычислим соотношение USU:

USU=γdεSε0:γdε1ε0=ε1εS.

Если мы подадим на горизонтальную пластину осциллографа напряжение величиной U, а на вертикальную – US, то можно будет записать следующее:

tg φ=USU=ε1ε0Eεsε0E

Рисунок 3

Ответ: Следовательно, при изменениях напряженности на экране осциллографа появится кривая с абсциссой точек в определенном масштабе εSE и ординатой ε0ε1E=D. Это и будет нужная нам кривая гистерезиса.

Что такое гистерезис газового котла отопления и ГВС: кратко и понятно

Современные системы отопления требуют настройки множества параметров, и гистерезис является одним из важнейших из них. Это сказывается не только на тепловом комфорте дома, но и на расходах на отопление. Проверьте, к чему относится этот параметр и как его правильно настроить!

СодержаниеПоказать

Что такое гистерезис температуры?

На эти затраты в значительной степени влияют объем здания и технология его строительства — определенно, выбрав энергоэффективный дом, вы можете ограничить потери тепла, что приведет к более низким счетам.
Затраты на отопление дома также зависят от правильного выбора системы отопления, а затем и от ее правильной эксплуатации. Помогают в этом современные контроллеры, используемые для определения рабочих параметров котла отопления. Одним из таких параметров, влияющих на потребление энергии (но и тепловой комфорт), является гистерезис.

Функция регулировки гистерезиса позволяет вам определять температуру, при которой нагревательное устройство включается и выключается. Сам гистерезис — печи или ГВС — означает разницу между заданной температурой в установке и фактической температурой, при которой устройство будет активировано для достижения заданной температуры.

Что означает гистерезис котла центрального отопления?

По определению, описанному выше, гистерезис котла ЦО — это не что иное, как разница между заданной температурой и температурой возврата в режим работы устройства.
Предположим, вы установили заданную температуру котла на 55 o C, а гистерезис на 3 o C.

Что означает гистерезис ГВС?

Однако стоит отметить, что эффективность гистерезиса ГВС зависит от расположения датчика температуры в котле. Вода остывает снизу, поэтому лучше, если датчик будет собирать данные с этой части устройства. Тогда проще решить, как установить гистерезис ГВС, потому что при определенном перепаде температуры в нижней части котла более теплая вода из его верхней части еще некоторое время будет поступать в краны.

Оптимальный гистерезис котла

Вы уже знаете, что такое гистерезис котла, теперь пора объяснить, каким должно быть его оптимальное значение. Начнем с того, что многие печи имеют заводское значение для этого параметра, и его нельзя изменить.

По возможности соблюдайте общие правила:

больший гистерезис — означает более длительные перерывы в работе устройства и, следовательно, риск чрезмерного охлаждения помещений, нагрева, что потребует соответственно более продолжительной работы котла;
более низкий гистерезис — позволяет поддерживать тепловой комфорт на оптимальном уровне и требует более частой, но и более короткой работы печи.

Частый запуск устройства с низким гистерезисом способствует его более быстрой работе, а также потреблению довольно большого количества энергии для самого запуска. В свою очередь, поддержание высокого гистерезиса вызывает большие колебания температуры, но с другой стороны, такой способ отопления дома считается более экономичным.

Оптимальный гистерезис пеллетной печи

Пеллеты — это твердое топливо в виде прессованной стружки, которая довольно быстро воспламеняется, а затем так же быстро горит. Это следует учитывать при определении оптимального уровня гистерезиса пеллетного котла.
Так какой гистерезис на котле будет лучшим? В этом случае он должен иметь довольно низкое значение — около 2-3 o C. Благодаря этому можно поддерживать нужную температуру и при этом экономить на расходах на отопление. Слишком большие колебания температуры заставят котел потреблять намного больше топлива, чтобы выровнять его до ожидаемого уровня.

Оптимальный гистерезис печи для эко-горошка

Эко-горошек — это топливо из каменного угля или лигнита, которое медленно воспламеняется, но сохраняет тепло в течение длительного времени. Гистерезис печь для угля, как правило, установлена на уровне приблизительно 2 из C, хотя эта величина зависит от многих дополнительных факторов, например. Настройки вентилятора и время остановки и поднос. Неправильная конфигурация может стать причиной, например, выключения печи. По этой причине лучше всего следовать инструкции производителя или спросить у специалиста оптимальную настройку котла.

Гистерезис газового котла

Точно так же сложно определить, какой гистерезис газового котла будет лучшим. Обычно его диапазон довольно узкий и низкий — например, примерно от 0,5 до 1 ° C. Все потому, что слишком высокий гистерезис вызывает большие колебания температуры и снижает тепловой комфорт. Однако слишком частое включение печи приводит к более высокому потреблению энергии, поэтому контроллеры со слишком низким гистерезисом (например, 0,25 o C) не рекомендуются.

Оптимальный гистерезис масляной печи

Диапазон гистерезиса котлов, работающих на жидком топливе, обычно высок, поскольку он может составлять от 1 для C 20 даже для C. В целом, более высокое значение параметра влияет на эффективное использование энергии, но при его настройке необходимо учитывать энергетические показатели здания.

Гистерезис комнатного регулятора

Также имеется гистерезис для комнатного контроллера. Однако в этом случае он обычно устанавливается на заводе и не может быть изменен. Причем обычно он существенно отличается от гистерезиса котла, так как составляет максимум 0,4 или 0,5 o C.

Какой гистерезис используется для теплого пола?

Полы с подогревом обладают высокой тепловой инерцией, а это означает, что пол медленно нагревается и медленно остывает, и поэтому точно контролировать температуру в комнате намного сложнее.

Итак, каков оптимальный гистерезис для теплого пола? Как правило, как можно ниже, ниже 1 ° C, потому что только тогда можно обеспечить относительно стабильную температуру в помещениях.

Гистерезис Определение и значение | Dictionary.com

📓 Уровень средней школы

Показывает уровень в зависимости от сложности слова.

[ his-tuh-ree-sis ]SHOW IPA

/ ˌhɪs təˈri sɪs /ФОНЕТИЧЕСКОЕ ПРАВОПОЛОЖЕНИЕ

📓 Уровень средней школы

Показывает уровень класса в зависимости от сложности слова.

сущ. Физика.

запаздывание реакции тела на изменение действующих на него сил, особенно магнитных. Сравните магнитный гистерезис.

явление, демонстрируемое системой, часто состоящей из ферромагнитного или недостаточно упругого материала, в котором реакция системы на изменения зависит от ее прошлых реакций на изменение.

ВИКТОРИНА

ПРОВЕРЬТЕ СЕБЯ НА HAS VS. ИМЕЮТ!

У вас есть грамматические навыки, чтобы знать, когда использовать «иметь» или «иметь»? Давайте узнаем с помощью этого теста!

Вопрос 1 из 7

Моя бабушка ________ стена со старинными часами с кукушкой.

Происхождение гистерезиса

1795–1805; дефицит hysteresis, состояние отставания или опоздания, следовательно, уступает, эквивалентно hysterē-, вариантная основа слова hystereîn опоздать, отстать, словесное производное от hýsteros отставать + -sis-sis

ДРУГИЕ СЛОВА ОТ hysteresis

hys·ter· et·ic [его-ту-рет-ик], /ˌhɪs təˈrɛt ɪk/, hys·ter·e·si·al [его-tuh-ree-see-uhl], /ˌhɪs təˈri si əl/, прилагательноеhys·ter ·et·i·cal·ly, наречие

Слова рядом с hysteresis

hyster-, hysteralgia, hysteratresia, гистерэктомия, гистерэктомия, гистерезис, петля гистерезиса, потеря гистерезиса, hystereurysis, истерия, истерический

Как использовать гистерезис в предложении

.expandable-content{display:none;}.css-12x6sdt.expandable.content-expanded >.expandable-content {display:block;}]]>

Известным примером гистерезиса является случай с постоянными магнитами.
Замкнутая фигура a c d e a по-разному называется кривой гистерезиса, диаграммой или петлей.
Было также тщательно изучено влияние температуры на гистерезис, и было построено множество петель гистерезиса.
Следовательно, при выполнении цикла происходит растрата энергии, соответствующая тому, что было названо потерями на гистерезис.

ПОСМОТРЕТЬ БОЛЬШЕ ПРИМЕРОВ ПОСМОТРЕТЬ МЕНЬШЕ ПРИМЕРОВ



популярные статьиli{-webkit-flex-basis:49%;-ms-flex-preferred-size:49%;flex-basis:49%;} Только экран @media и (максимальная ширина: 769 пикселей){.css-2jtp0r >li{-webkit-flex-basis:49%;-ms-flex-preferred-size:49%;flex-basis:49%;} }@media только экран и (максимальная ширина: 480 пикселей){.css-2jtp0r >li{-webkit-flex-basis:100%;-ms-flex-preferred-size:100%;flex-basis:100%; }}]]>

Британский словарь определений гистерезиса

гистерезис

/ (ˌhɪstəˈriːsɪs) /

сущ. явление, при котором плотность магнитного потока ферромагнитного материала отстает от изменения напряженности внешнего магнитного поля 0026

C19: от греческого husterēsis идет поздно, от husteros идет после

Английский словарь Коллинза — полное и полное цифровое издание 2012 г. © Уильям Коллинз Сыновья и Ко.Ltd. 1979, 1986 © HarperCollins

Медицинские определения гистерезиса

гистерезис

пл. hys•ter•e•ses (-sēz)

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

Другие слова из слова гистерезис

hyster•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 предыдущих воздействий магнитных полей. Эта «память» о предыдущем воздействии магнетизма является принципом работы аудиокассет и устройств с жесткими дисками.Деформации формы веществ, сохраняющиеся после устранения деформирующей силы, а также такие явления, как переохлаждение, являются примерами гистерезиса.

Другие читают li{-webkit-flex-basis:100%;-ms-flex-preferred-size:100%;flex-basis:100%;}@media only screen and (max-width: 769px){.css -1uttx60 >li{-webkit-flex-basis:100%;-ms-flex-preferred-size:100%;flex-basis:100%;}}@media only screen and (max-width: 480px){.css-1uttx60 >li{-webkit-flex-basis:100%;-ms-flex-preferred-size:100%;flex-basis:100%;}}]]>

определение гистерезиса по The Free Dictionary

hys·ter·e·sis

(hĭs′tə-rē′sĭs) сущ. пл. гистерезы (-sēz)

[греч. husterēsis, недостаток , от husterein, , поздний , от husteros, , поздний ; см. ud- в индоевропейских корнях.]

истерический (-rĕtĭk) прил.

Словарь английского языка American Heritage®, пятое издание. Авторские права © 2016, издательство Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Опубликовано издательством Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

гистерезис

(ˌhɪstəˈriːsɪs) n

(общая физика) физика отставание переменного свойства системы от производимого ею эффекта при изменении этого эффекта, особенно явление, при котором плотность магнитного потока Ферромагнитный материал отстает за меняющимся внешним магнитным полем прочности

[C19: от греческого Husterēsis приехать поздно, от husteros приходит после]

ˌˌysteretically ADV

Collins English Словарь — полное и неограниченное, 12-е издание 2014 © Harpercollins Publishers 1991, 1994, 1998, 2000, 2003, 2006, 2007, 2009, 2011, 2014 гг.

Hys • Ter • E • SIS
(ˌhɪs təri Sɪs)
n.

запаздывание реакции организма на изменения сил, особ. магнитные силы, действующие на него.
[1795–1805; hysterēsis дефицит, состояние отставания или позднего = hysterē-, вариант s. от hystereîn опаздывать, отставать, v. производное от hýsteros отставать + -sis -sis]
hys`ter•etic (-ˈrɛt ɪk) прил.

Random House Словарь Kernerman Webster’s College Dictionary, © 2010 K Dictionaries Ltd.Copyright 2005, 1997, 1991 Random House, Inc. Все права защищены.

ТезаурусАнонимыРодственные словаСинонимы Легенда:

Существительное 1. причина его отставание от 9019-го гистерезиса; особенно явление, при котором магнитная индукция ферромагнитного материала отстает от изменяющегося магнитного поля.0, коллекция клипартов Farlex. © 2003-2012 Принстонский университет, Farlex Inc.

Переводы

Hystereesi

Segulheldni Segulheldni

Isterisi

히히테리 시359

Что такое гистерезис? – Блог Digilent

Гистерезис окружает нас повсюду. Его эффекты можно найти во многих дисциплинах, таких как экономика и биология, но особенно в инженерии и физике.Но что это? Как мы это используем? Давайте немного покопаемся, чтобы узнать.

Согласно Merriam-Webster, гистерезис определяется как «замедление действия при изменении сил, действующих на тело». Также «отставание физического воздействия на тело от его причины».

Википедия дает немного другое определение: «зависимость вывода системы не только от ее текущего ввода, но и от ее истории прошлых вводов».
График гистерезиса резкой кривой триггера Шмитта.Алессио Дамато из Викисклада.
Так что же это на самом деле тогда? Я думаю, что лучший способ объяснить это на нескольких примерах.

Все мы знаем, что кусок железа, как и гвоздь, можно намагнитить, приложив соответствующую силу. После намагничивания он остается таким, но его также можно размагнитить, если приложить соответствующую противодействующую силу. Он переходит из одного состояния в другое, помещая его в магнитное поле. Но это не приводит к немедленному изменению ногтя.Атомным диполям требуется время, чтобы изменить свою ориентацию, чтобы выровняться с магнитным полем. Если вы удалите гвоздь до того, как диполи закончат движение, он не будет полностью намагничен, если вообще будет. Если вы оставите его на достаточно долгое время, гвоздь намагнитится и не изменится, если вы не поместите его в магнитное поле с противоположной ориентацией (просто переверните его конец в конец). Нельзя намагнитить гвоздь без посторонней силы или если он уже намагничен, и нельзя его размагнитить без посторонней силы или если он уже размагничен.Гистерезис.

Другим примером является фазовый переход из твердого состояния в жидкое в материале, называемом агаром, который получают из водорослей. Он обычно используется в качестве ингредиента азиатских десертов и в качестве субстрата в чашках Петри для микробиологических исследований. Он также используется на муравьиных фермах в качестве заменителя песка и источника питательных веществ, потому что он прозрачен и позволяет наблюдать за колонией. Он затвердевает при температуре от 32° до 40°C, но плавится при 85°C. Это означает, что при температуре от 40° до 85°C его нынешняя фаза зависит от того, было ли оно ранее твердым или жидким.Если вы расплавите его при 85°C, а затем охладите, то при охлаждении до 60°C он станет жидкостью. Но если он затвердеет при 40°C, он останется твердым и при нагревании до 60°C. Странно, я знаю, но это гистерезис.

Последний пример — термостат в вашем доме. Вы устанавливаете его на любое удобное значение, скажем, 20 ° C (68 ° F), а затем уходите. Система определяет текущую температуру, а затем включает или выключает ее в зависимости от того, нужно ли повысить или понизить температуру в помещении.Допустим, она начинается при 15°C. Он включается и начинает греться. Как только он достигает 20 ° C, он не сразу выключается, а продолжает работать в течение короткого времени и вместо этого поднимает температуру до 21 ° C. Затем он выключается, и комната начинает охлаждаться. Как только он снова достигает 20°C, он не сразу включается, а вместо этого ждет, пока комната не остынет еще на один градус до 19°C. Затем система включается, и цикл начинается снова. Существует задержка реакции на температуру окружающей среды, которая запрограммирована в системе.Это предотвращает быстрое включение и выключение системы при температуре около 20°C.

Так как мы можем его использовать? Конечные автоматы, вероятно, являются самым простым и очевидным примером. Они контролируют большой процент вещей вокруг нас, которые зависят от знания прошлого состояния системы, чтобы определить, что делать дальше. Ваш термостат вполне может использовать последовательную логику в качестве конечного автомата, но, вероятно, самым простым примером является торговый автомат. Когда вы добавляете монеты, он отслеживает, сколько было добавлено, а затем выдает ваш выбор после достижения порога.

Гистерезис — это то, с чем мы сталкиваемся каждый день. Он контролирует, когда выключается индикатор указателя поворота, когда торговый автомат выплевывает шоколадную смесь, отпирает ли код цифрового замка ваш сейф или нет, а также тот факт, что жесткий диск вашего компьютера даже функционирует. Он есть везде, и слава богу.

Что такое гистерезис? — Определение из WhatIs.com

Гистерезис, произносится как его-лест-э-сис, это склонность системы изменяться или реагировать, иногда постоянно, на основе временного воздействия или действия.Происходящее от греческого слова, означающего «остающийся», это явление используется для описания следствия, которое сохраняется даже после устранения причины.

Этот термин был придуман сэром Джеймсом Альфредом Юингом, физиком и инженером из Шотландии, для описания научных компонентов, выполняющих функцию памяти, таких как элементы, магниты и организмы. Теперь применяемый ко многим различным областям, гистерезис может относиться к времени задержки, задержке или постоянству эффекта после действия. Понимание этого явления помогает профессионалам прогнозировать поведение материалов, систем и объектов.

Применение гистерезиса
Вычисления — При добавлении к компьютерным алгоритмам и дизайну пользовательского интерфейса (UI) гистерезис используется для описания запаздывания между пользовательским вводом и выводом. Например, пользователь может навести указатель мыши на объект, который проецирует всплывающее окно, и всплывающее окно может оставаться на экране в течение нескольких секунд, даже если пользователь прокручивает его. Это также функция, реализованная в сервисе автоматического масштабирования Amazon Web Services (AWS).

Схемы — Для цепей необходимо добавить определенный гистерезис, чтобы предотвратить нежелательное быстрое переключение.Когда человек щелкает выключателем, гистерезис — это свойство, которое удерживает выключатель включенным, даже когда человек ушел.

Экономика – Предприятия могут столкнуться с гистерезисом, когда предыдущее действие предсказывает будущие результаты. Это можно увидеть в периоды высокой/низкой безработицы, изменения цен на акции или крупных инвестиций.

Электрические системы – Гистерезис часто применяется в системах управления различными приборами/электроникой для фильтрации выходной скорости.В термостатах вместо автоматической регулировки температуры одним импульсом принцип гистерезиса медленно вносит изменения в окружающую среду, пока цензор не обнаружит желаемый эффект.

Маркетинг- Для специалистов по маркетингу гистерезис может относиться к кампании или рекламной акции, которая вызывает затяжной рост продаж или вовлеченности даже после того, как усилия закончились.

Материалы — При изучении определенных областей материалов гистерезис возникает, когда на объект влияет его прошлое состояние.Например, когда магнит активируется другим магнитом, часть их намагниченного выравнивания останется после разделения. Применительно к давлению внутри воздушных шаров материал объекта по-разному реагирует после того, как его надули или сдули.

Что такое магнитный гистерезис и почему он важен? – Материаловедение и инженерия

Ага, «гистерезис». Не путать с «истерией», которую вы можете почувствовать, когда ваш профессор впервые бросит вам это слово (вероятно, вы впервые услышали его, когда узнали о магнитах).Гистерезис — красивое слово из математики/физики с удивительно простым значением.

Гистерезис означает, что некоторое поведение зависит от истории. Когда на графике отображаются две переменные с гистерезисом, они обычно образуют «петлю гистерезиса».

Наиболее распространенным примером гистерезиса является ферромагнитный гистерезис, который демонстрирует «магнитную память» во взаимосвязи между приложенным магнитным полем и внутренним магнетизмом материала.

Если вы мало что знаете о магнетизме, не беспокойтесь — эта статья расскажет вам все, что вам нужно знать, чтобы понять магнитный гистерезис! И если вы хотите узнать все о магнитных материалах, я написал на эту тему огромный пост, который вы можете найти здесь.

С термодинамической точки зрения гистерезис указывает на необратимое термодинамическое изменение. Это может быть связано со многими вещами, но в случае магнетизма кривая гистерезиса показывает, что работы выполняются
Поскольку мы используем магнитную работу для тонн вещей (таких как память жесткого диска или трансформаторы), магнитный гистерезис очень важно. Кроме того, инженеры классифицируют магниты для различных применений на основе их кривой гистерезиса.

Что такое гистерезис?

Этот пост в основном посвящен магнитному гистерезису, но я знаю, что многие из моих читателей впервые сталкиваются со словом «гистерезис».Разверните поле ниже, чтобы получить общее представление о том, что означает гистерезис, и я вообще не буду упоминать о магнетизме.
Щелкните здесь, чтобы узнать о гистерезисе.
Гистерезис означает, что поведение зависит от истории. Текущее поведение частично зависит от предыдущего поведения.

Когда вы рисуете гистерезис, он образует петлю — мы называем это петлей гистерезиса .

Итак, давайте изобразим на графике то, с чем, я надеюсь, все знакомы: очереди в ресторанах (или очереди).

Представьте, что у вас есть ресторан с определенным уровнем качества блюд — мы отобразим это на оси X. По оси Y откладываем размер линии (очереди).

Можно подумать, что по мере повышения качества продуктов пропорционально увеличивается размер очереди. Однако такое мышление не будет учитывать социальных доказательств .

Оказывается, люди больше доверяют ресторанам, когда у них длинная очередь! Таким образом, в любой момент длина очереди перед рестораном связана с качеством еды , а — с предыдущей длиной очереди.

Представьте, что мы провели эксперимент по изменению качества еды и измерению длины очереди перед рестораном.

Сначала качество еды плохое. Почти никто не приходит. Качество еды повышается, но приходит лишь несколько человек. Как правило, люди не доверяют ресторану без очереди. Не хватает социальных доказательств.

По мере того, как качество еды растет, в какой-то момент в ресторане действительно появляется значительная очередь! Теперь очередь быстро увеличивается, хотя качество еды продолжает расти с той же скоростью.

В конце концов, в ресторане не осталось людей. Все присоединились к очереди, поэтому, как бы ни увеличивалось качество, очередь достигла своего максимального размера.

Но что будет, если мы ухудшим качество еды? Длина линии НЕ будет возвращаться по тому же пути, по которому она шла при повышении качества!

Ресторан начинается с отличного качества блюд и максимальной очереди. По мере снижения качества еды очередь лишь немного уменьшается. Большинство людей все еще видят длинную очередь и остаются там из-за социального доказательства.

По мере снижения качества ресторана очередь будет постоянно сокращаться. Чем меньше становится линия, тем быстрее она сжимается.

Однако, даже когда ресторан снизил качество до исходного значения, длина строки все равно больше, чем была в начале!

При одном и том же качестве продуктов можно иметь две линии разной длины, в зависимости от длины линии в какой-то момент в прошлом.

Это гистерезис!

Что такое магнитный гистерезис?

Ладно, обо всем по порядку.На самом деле это не «магнитный» гистерезис. Это ферромагнитный гистерезис.
Нажмите здесь, чтобы узнать подробности. Хорошо, хорошо, это также может быть ферримагнетик. Я расскажу об этом и других подробностях в своей обширной статье о магнетизме в материалах. Кроме того, вы можете прочитать эту статью, чтобы найти список ферромагнитных и ферримагнитных материалов!
Ферромагнетизм — это то, что большинство людей считают обычным магнетизмом, и это тип магнита, который имеет эту кривую гистерезиса.

На самом деле, все материалы являются магнитными, но поскольку они не ферромагнитны, у них нет кривой гистерезиса, и поэтому они не интересны большинству людей.

Эта статья посвящена кривой гистерезиса, так что не беспокойтесь о диамагнетизме или парамагнетизме. Но просто для иллюстрации вот магнитная кривая для «обычных» парамагнетиков. Вы можете видеть, что это просто линейно, нет гистерезиса.

Как видите, «зависимости от истории» нет. Для каждого значения H существует уникальное значение B. Неважно, увеличиваете ли вы H или уменьшаете H, B всегда будет одним и тем же.

Это кривая B-H или кривая намагничивания.Представьте, что я применяю магнитное поле. Какое магнитное поле будет у моего материала? Вот что говорит нам этот график.

Я не уверен, почему были выбраны именно эти переменные, но H по оси X — это приложенное магнитное поле . Оно может быть положительным или отрицательным (точно так же, как электрическое поле).

H — это просто поле, которое мы создаем сами. Мы можем увеличить положительный H, поднеся магнит к образцу, и мы можем увеличить отрицательный H, поднеся к образцу противоположный полюс магнита.Мы могли бы также использовать электромагнит — это не имеет большого значения. H — это просто магнитное поле, которое мы контролируем и используем для исследования B или M.

На оси Y график имеет B или M. Сейчас я буду использовать B, потому что он более распространен в физике/материаловедении. Если вы хотите узнать больше о том, что на самом деле означают M и B (и их небольшой разнице), вы можете прочитать эту короткую статью, которую я написал.

Если вы просто хотите узнать о гистерезисе, не беспокойтесь об этом. B называется магнитной индукцией или плотностью магнитного потока.Это магнитное поле, создаваемое внутри материала. По сути, это то, какую часть магнитного поля «чувствует» материал.

Итак, вы видите, что к обычному материалу вы прикладываете магнитное поле (H), и материал также подвергается воздействию этого магнитного поля (B). Но тогда, если убрать внешнее магнитное поле, материал тоже потеряет свое поле.

Для ферромагнитного материала материал может «удерживать» или «запоминать» это магнитное поле. Посмотрите на график ниже, который показывает, что происходит, когда вы увеличиваете внешнюю силу намагничивания, а затем уменьшаете ее.
Если вы заметили, этот график выглядит точно так же, как мой график размера очереди в ресторане. Магнитный B подобен количеству людей в очереди, а магнитный H подобен качеству ресторана.

Смотрите, у ферромагнетика могут быть разные значения B, а H равно нулю. Сначала B также равно нулю, но позже оно принимает положительное, отличное от нуля значение. Это зависимость от истории, и это определяющая черта ферромагнетиков.

Почему возникает гистерезис (ферромагнетизм)

В ферромагнетиках при приложении внешнего магнитного поля ферромагнитные домены выравниваются в соответствии с полем.

Это типичное поведение для большинства материалов. Однако ферромагнитные домены настолько сильны, что после того, как они выровнены, они усиливают друг друга, и остаются выровненными даже после отключения приложенного магнитного поля. (Это похоже на мой пример с ресторанами — когда домены выстраиваются в линию, они усиливают друг друга так же, как люди усиливают друг друга с помощью социального доказательства).

Вот почему ферромагнетики имеют зависимость от гистерезиса или предыстории. В зависимости от предыдущего состояния приложенного магнитного поля магнитная индукция материала будет разной.

На самом деле, ферромагнитные домены сохранят свою память даже в присутствии противоположного приложенного магнитного поля — до определенного предела.

Как только отрицательное магнитное поле станет достаточно сильным, чтобы перестроить домены, B будет иметь противоположное значение.

В случае с магнетизмом отрицательное — это просто произвольное определение — это может быть северный или южный полюс магнита, если он противоположен тому направлению, в котором вы начали. По соглашению мы обычно устанавливаем положительный конец как север, а отрицательный конец как юг.

Если снова приложить положительное поле, магнит снова переключится. Циклическое переключение между положительным и отрицательным магнитными полями создает петлю гистерезиса .

Как видите, в зависимости от предыдущего состояния H, которое изменяет выравнивание домена (управление B), B может иметь много разных значений.

B может быть нулем в начальной позиции. Если вы примените и отпустите маленькую H, вы можете получить маленькую B. Применение и отпустите большую H приведет к увеличению B (до предела).То же самое относится и к отрицательным значениям H и B.

Теперь вы знаете, почему ферромагнетики зависят от истории (то есть имеют гистерезис)!

Важные значения контура гистерезиса B-H

Как вы понимаете, разные точки на кривой B-H имеют специальные названия, чтобы ученые и инженеры могли обсуждать статистику и использовать математику.

Сейчас я буду использовать только английские имена, потому что специфика немного меняется в зависимости от того, строите ли вы график B или M, поэтому, если вы хотите узнать более конкретные имена переменных, вы можете прочитать эту статью.

Итак, мы начинаем с B=0 и H=0, затем циклически переключаемся между положительными и отрицательными значениями H, чтобы получить правильную кривую гистерезиса.

Левый и правый концы петли (a и d) называются точками насыщения . На данный момент все домены выровнены, так что больше нет эффекта гистерезиса. Пока H остается выше точки насыщения, существует только одно значение B для одного значения H — предыдущее значение H больше не имеет значения.

Точка, в которой B пересекает ось y (b и e), называется остаточной намагниченностью, сохраняемой способностью или остаточным магнетизмом .Это говорит нам о том, сколько магнетизма генерируется самим материалом после удаления внешнего поля. В частности, остаточная намагниченность — это значение остаточного магнетизма, которое возникает, если H доводится до точки насыщения.

Если H взять на полпути к точке насыщения и уменьшить обратно до нуля, остаточный магнетизм в этот момент будет ниже теоретического сохраняемости.

Точка пересечения B с осью x (c и f) называется коэрцитивной силой. Коэрцитивная сила — это сила, необходимая для устранения остаточного магнетизма и возврата индуктивности к нулю.

Наклон кривой B-H называется проницаемостью . Это говорит вам, насколько легко материал намагничивается (насколько легко выравниваются домены). Если вы измеряете проницаемость в диапазоне, это «кажущаяся проницаемость». В противном случае «добавочная проницаемость» является производной.

Противоположностью проницаемости является сопротивление . Подобно проводимости и удельному сопротивлению, проницаемость и сопротивление — это два способа описания одного и того же явления.

Площадь внутри кривой гистерезиса представляет собой затраченную энергию или выполненную работу за каждый цикл.Работа зависит от остаточной намагниченности, точки насыщения и коэрцитивной силы материала.

Основываясь на ширине петли гистерезиса (коэрцитивной силе), мы можем количественно определить материал как «твердый» или «мягкий». Твердые и мягкие магниты имеют очень разное применение в технике.

Мягкие и жесткие магниты: применение

Магнитная «мягкость» или «твердость» — это континуум. Однако магниты обычно классифицируются как один или другой в зависимости от их предполагаемого применения.

Твердые магниты используются в качестве постоянных магнитов.Они предназначены для сохранения своей магнитной остаточной намагниченности даже в присутствии противоположных магнитных полей.

Мягкие магниты используются в качестве временных магнитов. Они предназначены для постоянного переключения полярности.

Для хорошего твердого магнита инженерам нужен материал с высокой коэрцитивной силой (и высокой остаточной намагниченностью, потому что это делает магнит сильнее). Это делает область внутри кривой гистерезиса большой, а это означает, что потребуется много работы, чтобы удалить магнетизм из материала.

Поскольку этот тип магнита трудно размагнитить, из него получаются хорошие постоянные магниты. Это вид магнита, который вы прикрепите к холодильнику. Жесткие магниты также используются для компьютерного хранения в памяти жесткого диска.

Жесткие магниты используются в:

Жесткие диски

Магниты на холодильник

Игрушки

Электродвигатели

ЯМР/МРТ сканер тела

Антиблокировочная тормозная система (ABS)

Alnico (типичный состав 35 % Fe, 35 % Co, 15 % Ni, 7 % Al, 4 % Cu, 4 % Ti)

Магниты NdFeB (содержащие магнитную фазу Nd ₂ Fe ₁₄ B)

Самарий-кобальт (SmCo ₅, Sm ₂ Co ₁₇)

Твердые ферриты (BaO.₆ Fe ₂ O ₃ o ₃ o ₃ и sro.6fe ₂ O ₃ o ₃)

8 Grinets
(₃ Fe ₅ o ₁₂, где a = sm, eu, gd , Dy, Ho, Er, Tm и т. д. любой редкоземельный элемент)

Для мягкого магнита инженерам нужен материал с небольшими потерями энергии при циклировании. Это означает, что они должны иметь низкую коэрцитивную силу и небольшую остаточную намагниченность. Однако, поскольку остаточная намагниченность в основном представляет собой силу магнита, материал все же должен иметь достаточно высокую остаточную намагниченность, чтобы выполнять свое предполагаемое применение.К сожалению, принуждение и остаточная память, как правило, идут рука об руку. Материал с низкой коэрцитивной силой, вероятно, также будет иметь низкую остаточную намагниченность.

Например, память жесткого диска зависит от маленьких магнитов, которые «запоминают» свое состояние (поэтому не стоит подносить мощный магнит слишком близко к компьютеру). Эти магниты постоянно переключаются во время записи жесткого диска, поэтому чем меньше площадь на кривой гистерезиса, тем меньше энергии требуется для записи данных.

Тем не менее, данные все еще необходимо прочитать, поэтому остаточная намагниченность не может быть слишком низкой.В случае с жесткими дисками не потерять память важнее, чем тратить энергию, поэтому магниты имеют тенденцию быть жесткими.

Одним из действительно распространенных применений мягких магнитов являются электрические трансформаторы. Они переключают магнитное поле очень быстро, поэтому минимизация потерь энергии является приоритетом.

Мягкие магниты используются в:

Сердечники трансформаторов

Электродвигатели (для усиления магнитного поля)

Магнитное экранирование

Некоторые примеры мягких магнитов:

Ni-Fe сплавы (пермаллой: 80 % Ni, 20 % Fe, мю-металл: 77 % Ni, 16 % Fe, 5 % Cu, 2 % Cr или Mo, супермаллой: 75 % Ni, 20 % Fe , 5 % Mo)

Кремний Сталь – обычно состоит из 1–4 % Si, 96–99 % Fe

Мягкие ферриты (MO.Fe ₂ O ₃ , где M = Ni, Mn, Zn)

Нанокристаллические сплавы типа FINEMET

Да, если вы заметили, железо может быть как магнитом, так и магнитом. Как и большинство свойств, магнетизм может зависеть от микроструктуры. В случае с железом, если вы сделаете зерна очень маленькими (меньше, чем обычный магнитный домен), это будет жесткий магнит. «Обычное» зернистое железо или сталь будут мягче.

Возникает ли гистерезис вне магнетизма?

Да, гистерезис — это фундаментальное понятие в науке, и он встречается во многих местах за пределами магнетизма.В дополнение к ферромагнитным или ферримагнитным кривым индукции гистерезис можно найти в:
Сегнетоэлектрические поляризационные кривые Сегнетоэлектрики на самом деле не имеют ничего общего с железом. Как бы ученые ни называли эту мысль, кривые гистерезиса выглядели точно так же, как кривые ферромагнитного гистерезиса, поэтому он решил назвать их «сегнетоэлектриками». Кривые напряжения-деформации резиновой ленты Вас, наверное, учили, что резинки эластичны, но с научной точки зрения это не совсем так.Когда вы тянете за резинку, она на самом деле не возвращается к своей первоначальной форме. Сплавы с памятью формы Сплавы с памятью формы (SMA) имеют кривые гистерезиса из-за фазового превращения, вызванного напряжением.

Заключительные мысли

Надеюсь, теперь вы знаете о магнитном гистерезисе все! Вы узнали о том, почему появляется петля гистерезиса, и что кривая намагничивания говорит о магните. Вы также узнали, как классифицировать магнит как «твердый» или «мягкий», и почему магнитная мягкость полезна.

Если вы хотите получить графические данные о кривой намагничивания, я рекомендую вам ознакомиться с моей статьей о зависимости магнитной индукции от намагниченности.

Если вы хотите узнать все о магнитных материалах, включая парамагнетизм, диамагнетизм и другие типы, которые я пропустил в этой статье, обязательно ознакомьтесь с моим подробным руководством по магнитным материалам.

Ссылки и дополнительная литература

Если вы хотите узнать больше о различиях между петлями B-H и M-H, не забудьте прочитать этот пост.
Прочтите эту статью, чтобы узнать о магнетизме, и ту, чтобы узнать, какие металлы обладают магнитными свойствами.
Если вы хотите узнать более подробную информацию о жестких и мягких магнитах, эти две страницы из Университета Бирмингема являются отличным ресурсом.

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 длительных экономических событий, таких как экономический крах или рецессия. Например, после рецессии уровень безработицы может продолжать расти, несмотря на экономический рост и техническое завершение рецессии.

Ключевые выводы

Гистерезис в экономике относится к событию в экономике, которое сохраняется в будущем, даже после устранения факторов, приведших к этому событию.

Гистерезис может включать отсроченные последствия безработицы, когда уровень безработицы продолжает расти даже после восстановления экономики.

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

Понимание гистерезиса

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 ощущаются с определенной временной задержкой или задержкой. Один пример можно увидеть с железом: железо сохраняет некоторую намагниченность после того, как оно было подвергнуто воздействию магнитного поля и удалено из него. Гистерезис происходит от греческого слова, означающего приближение или недостаток.

Гистерезис в экономике возникает, когда одно возмущение влияет на ход экономики. Конкретные причины гистерезиса варьируются в зависимости от провоцирующего события. Тем не менее, сохранение рыночного недомогания после того, как событие технически прошло, чаще всего объясняется изменениями отношения участников рынка в связи с событием. Например, после обвала рынка многие инвесторы не хотят реинвестировать имеющиеся у них наличные деньги из-за недавних убытков.Это нежелание приводит к более длительному периоду снижения цен на акции из-за отношения инвесторов, а не из-за фундаментальных рыночных факторов.

Типы гистерезиса

Гистерезис уровня безработицы

Типичным примером гистерезиса являются отсроченные последствия 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, когда два квартала подряд наблюдается сокращение роста, безработица растет.

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

Естественная безработица не является результатом рецессии. Наоборот, это результат естественного потока рабочих на рабочие места и обратно.Естественная безработица объясняет, почему безработные существуют в условиях растущей экспансионистской экономики. Естественная безработица, также называемая естественным уровнем безработицы, представляет людей, в том числе выпускников колледжей или уволенных из-за технологических достижений. Постоянное, вездесущее движение рабочей силы на работу и без работы составляет естественную безработицу. Однако естественная безработица может быть обусловлена как добровольными, так и вынужденными факторами.

Когда рабочие увольняются из-за переезда фабрики или из-за того, что технология заменяет их работу, возникает структурная безработица.Структурная безработица, являющаяся частью естественной безработицы, возникает даже тогда, когда экономика здорова и развивается. Это может быть связано с изменением деловой среды или экономического ландшафта и может длиться много лет. Структурная безработица, как правило, связана с изменениями в бизнесе, такими как переезд заводов за границу, технологические изменения и отсутствие навыков для 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 своего нормального или естественного уровня безработицы, пока циклическая безработица не станет равной нулю. Это идеальный сценарий, конечно. 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 они привыкают к более низкому уровню жизни, люди могут быть менее заинтересованы в достижении ранее желаемого более высокого уровня жизни. Кроме того, по мере того, как все больше людей становятся безработными, быть или оставаться безработным становится более социально приемлемым. После того, как рынок труда нормализуется, некоторые безработные могут не заинтересоваться возвращением на рынок труда. И наконец, что наиболее важно, сами работодатели испытали значительную боль во время экономического спада и, скорее всего, будут требовать больше от оставшихся работников, прежде чем брать на себя более крупные расходы на увеличение своей рабочей силы.

Гистерезис из-за технологии

Гистерезис безработицы можно наблюдать и при переходе предприятий на автоматизацию во время рыночного спада. Рабочие, не обладающие навыками, необходимыми для работы с этим оборудованием или новой установленной технологией, окажутся безработными, когда экономика начнет восстанавливаться. Помимо найма только технически подкованных работников, эти компании в конечном итоге будут нанимать меньше сотрудников, чем до фазы рецессии. По сути, потеря профессиональных навыков вызовет переход работников из стадии циклической безработицы в группу структурной безработицы.Рост структурной безработицы ведет к росту естественной безработицы.

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

Пример гистерезиса

Рецессия, которую пережила Великобритания в 1981 году, является хорошим описанием эффектов гистерезиса. В период рецессии в стране безработица резко выросла с 1,5 млн в 1980 году до 2 млн в 1981 году.После рецессии безработица выросла до более чем 3 миллионов человек в период с 1984 по 1986 год. Беспорядки рецессии привели к структурной безработице, которая сохранялась во время восстановления и с которой стало трудно справиться.

Особые указания

Как предотвратить гистерезис

Экономики, переживающие рецессию и гистерезис, когда 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 кредиты 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 решения долгосрочных проблем, таких как нехватка навыков из-за увольнения рабочих в связи с технологическими достижениями, программы профессионального обучения могут быть полезны для борьбы с гистерезисом.

Что такое гистерезис в электронных схемах

Возможно, вы несколько раз искали информацию о том, что такое гистерезис, в различных сообщениях на разных веб-сайтах, но безрезультатно.

Возможно, вы также попытались найти исчерпывающее и простое объяснение того же самого на различных веб-сайтах.

Однако пояснения, представленные на этих веб-сайтах, довольно длинные и трудные для понимания.

Попробуем на простом примере узнать, что именно означает гистерезис в электронной схеме.

Как работает гистерезис

Для краткого объяснения гистерезиса можно использовать поведение реле по отношению к постоянно приложенному переменному напряжению. Давайте узнаем это с помощью следующего эксперимента:

Возьмите реле на 12 вольт, подключите к нему переменный источник питания и постепенно увеличивайте напряжение от нуля до 12.

Вы обнаружите, что реле срабатывает примерно при 11 вольтах. По логике, если сейчас напряжение упадет ниже этого уровня, реле должно отключиться.

Однако этого не происходит. Практически будет видно, что реле деактивируется только после того, как напряжение упадет значительно ниже 9 вольт.

Эта задержка напряжения между порогами активации и деактивации может быть определена и понята как гистерезис; в данном случае это реле.

Аналогично, все электронные схемы, особенно в одиночной схеме BJT, имеют этот небольшой недостаток, который может создавать трудности при поддержании фиксированных пороговых уровней.

В эффективных электронных схемах уровень гистерезиса сведен к минимуму. Если у вас есть дополнительные сомнения относительно того, что такое гистерезис, не стесняйтесь отвечать своими комментариями.

Гистерезис в операционных усилителях

Наоборот, схемы операционных усилителей имеют тенденцию быть очень четкими и эффективно избегают гистерезиса при выполнении определенной операции.

Возможно, вы сталкивались со многими схемами зарядных устройств на основе операционных усилителей, в которых отсутствие гистерезиса на самом деле становится недостатком, и нам приходится форсировать гистерезис, добавляя резистор обратной связи между выходом и одним из входных контактов операционного усилителя, чтобы включить эффект гистерезиса.

No related posts.

0 comments on “Гистерезис что означает: Гистерезис — это… Что такое Гистерезис?”

Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован.
Comment *
Name *

Email *

Website

Hit enter to search or ESC to close

Рубрики
Новые

Передатчики

Радиолюбителям

Схемы

Электроника

Разное

2019 © Все права защищены. Карта сайта