Language
Country/Area
No result found
لماذا تتمتع المغناطيسات بذاكرة مذهلة؟ اكتشف سر الهستيريسيس!
يحدث التخلف العقلي عندما تعتمد حالة النظام على تاريخه. على سبيل المثال، في مجال مغناطيسي معين، قد يكون للعزم المغناطيسي للمغناطيس أكثر من قيمة، اعتمادًا على كيفية تغير المجال في الماضي. في كثير من الأحيان يمكن تمثيل هذا الاعتماد التاريخي من خلال منحنى الدورة أو الهستيريسيس، حيث تتغير قيمة متغير واحد اعتمادًا على اتجاه تغير متغير آخر. تشكل هذه القدرة على الذاكرة الأساس للذاكرة في محركات الأقراص الصلبة، كما أنها مسؤولة عن الاحتفاظ بقوة المجال المغناطيسي للأرض في الماضي.
لا يقتصر التباطؤ المغناطيسي على الفريتات والمواد العازلة؛ بل يحدث أيضًا في العديد من الظواهر الطبيعية مثل تشوه الأربطة المطاطية وسبائك الذاكرة الشكلية.يمكن ملاحظة التباطؤ المغناطيسي في مجالات مختلفة بما في ذلك الفيزياء والكيمياء والهندسة والأحياء والاقتصاد. تم العثور على الهستيريسيس أيضًا في العديد من الأنظمة الاصطناعية، مثل منظمات الحرارة ومحفزات شميت، حيث يمنع التبديل المتكرر غير الضروري. يسمح وجود الهستيريسيس بوجود تأخير ديناميكي بين المدخلات والمخرجات في نظام معين، وهو ما يسمى بالهستيريسيس المعتمد على المعدل. ومع ذلك، فإن الظواهر مثل حلقات الهستيريسيس المغناطيسية لا تعتمد على المعدل في المقام الأول، مما يجعل الذاكرة المستمرة ممكنة.
في نماذج الهستيريسيس مثل نموذج المحور المنحني ونموذج بو-وين، يمكن التقاط الخصائص العامة للهستيريسيس، في حين تستهدف بعض النماذج التجريبية ظواهر محددة، مثل نموذج جيلز-أثيرتون للمغناطيسية الحديدية.
يأتي مصطلح الهستيريسيس من الكلمة اليونانية "ὑστέρησις"، والتي تعني حرفيًا "النقص" أو "التأخير". تم صياغة هذا المصطلح لأول مرة من قبل جيمس ألفريد إيوينج في عام 1881 لوصف سلوك المواد المغناطيسية. مع مرور الوقت، قام العديد من الباحثين بدراسة وصف الهستيريسيس في الأنظمة الميكانيكية، وخاصة في الأعمال المبكرة لجيمس كليرك ماكسويل. كما جذبت الدراسة اللاحقة لنموذج الهستيريسيس انتباه علماء مشهورين مثل فيرينك بريساش ولويس نيل ودوجلاس هيو إيفرت، الذين درسوا الهستيريسيس المرتبط بالمغناطيسية والامتصاص. تعمق أكثر.
أنواع الهستيريسيس
يمكن تقسيم الهستيريسيس إلى فئتين: يعتمد على المعدل ولا يعتمد على المعدل. يعكس التباطؤ المعتمد على المعدل علاقة التأخير بين المدخلات والمخرجات. على سبيل المثال، ينتج مدخل الموجة الجيبية X(t) مخرج موجة جيبية متأخرة الطور Y(t).
من ناحية أخرى، فإن الهستيريسيس المستقل عن المعدل يعني أن ذاكرة النظام لحالاته السابقة لا تتلاشى بمرور الوقت. وهذا يعني أنه إذا تغير المتغير X(t) دوريًا، فقد يظهر الناتج Y(t) قيمة مختلفة عندما يعود إلى حالته الأولية، اعتمادًا على مسار عملية X(t) وليس معدل التغيير.يقوم العديد من المؤلفين بتقييد مصطلح الهستيريسيس إلى الهستيريسيس المستقل عن المعدل.
مجالات التطبيق
في أنظمة التحكم، يمكن استخدام الهستيريسيس لتصفية الإشارات بحيث لا تكون استجابة خرج النظام شديدة للغاية. على سبيل المثال، يقوم منظم الحرارة بتشغيل السخان عندما تنخفض درجة الحرارة إلى مستوى معين، لكنه لا يوقفه حتى ترتفع درجة الحرارة إلى حد آخر؛ في الدوائر، تتم إضافة الهستيريسيس عمدًا إلى الدوائر لمنع التبديل السريع غير الضروري. يمكن استخدام هذه التقنية للتعويض عن تقلبات جهات الاتصال المتغيرة ويمكن أيضًا تطبيقها على معالجة الإشارات الضوضائية.
في تصميم واجهة المستخدم، تساعد خاصية التباطؤ في جعل حالة الواجهة متأخرة عن إدخال المستخدم. وحتى بعد تغيير إدخال المستخدم، ستظل الواجهة في حالتها الحالية لفترة من الوقت، مما يجعلها أكثر سهولة في الاستخدام. . سلس.
تطبيق الهستيريسيس في المواد
على سبيل المثال، في المواد المغناطيسية الحديدية، عندما يتم تطبيق مجال مغناطيسي خارجي، تتوافق المجالات الذرية معه، وحتى عندما تتم إزالة المجال الخارجي، تظل بعض المحاذاة، وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل محركات الأقراص الصلبة تعتمد على الذاكرة المغناطيسية. لإزالة المغناطيسية من المادة، هناك حاجة للحرارة أو مجال مغناطيسي عكسي.
هذه الظاهرة الفريدة للذاكرة لا توجد فقط في تصميم القرص الصلب، بل تُستخدم أيضًا على نطاق واسع في وسائط التخزين الأخرى والمكونات الإلكترونية، مما يدل على تنوع الهستيريسيس وأهميته في التكنولوجيا الحديثة.
إن هذه النظرة المتعمقة لظاهرة الهستيريسيس تثير التساؤل حول كيفية استغلال أجهزة الذاكرة المستقبلية لهذه الظواهر الطبيعية لإنشاء أشكال أكثر كفاءة من الذاكرة مع تقدم التكنولوجيا.
