Language
Country/Area
No result found
Почему у магнитов такая удивительная память? Исследуйте тайну гистерезиса!
Гистерезис возникает, когда состояние системы зависит от ее истории. Например, в данном магнитном поле магнитный момент магнита может иметь более одного значения в зависимости от того, как поле изменялось в прошлом. Часто эту историческую зависимость можно представить в виде цикла или кривой гистерезиса, где значение одной переменной изменяется в зависимости от направления изменения другой переменной. Эта способность памяти лежит в основе памяти жестких дисков, а также отвечает за сохранение прошлой напряженности магнитного поля Земли.
Магнитный гистерезис не ограничивается ферритами и диэлектрическими материалами; он также встречается во многих природных явлениях, таких как деформация резиновых лент и сплавов с эффектом памяти формы.
Магнитный гистерезис можно наблюдать в различных областях, включая физику, химию, технику, биологию и экономику. Гистерезис также встречается во многих искусственных системах, таких как термостаты и триггеры Шмитта, где он предотвращает ненужные частые переключения. Наличие гистерезиса допускает существование динамической задержки между входом и выходом в данной системе, что называется гистерезисом, зависящим от скорости. Однако такие явления, как петли магнитного гистерезиса, в основном не зависят от скорости, что делает возможной постоянную память.
В моделях гистерезиса, таких как модель изогнутой оси и модель Боу-Вена, можно описать общие характеристики гистерезиса, в то время как некоторые эмпирические модели нацелены на конкретные явления, например, модель Джайлса-Атертона для ферромагнетизма.
Термин «гистерезис» происходит от греческого слова «ὑστέρησις», что буквально означает «недостаток» или «задержка». Термин был впервые введен Джеймсом Альфредом Юингом в 1881 году для описания поведения магнитных материалов. Со временем многие исследователи изучали описание гистерезиса в механических системах, особенно в ранних работах Джеймса Клерка Максвелла. Последующее изучение модели гистерезиса также привлекло внимание известных ученых, таких как Ференц Присах, Луи Нил и Дуглас Хью Эверетт, которые изучали гистерезис, связанный с магнетизмом и адсорбцией. Копайте глубже.
Типы гистерезиса
Гистерезис можно разделить на две категории: зависящий от скорости и независимый от скорости. Зависимый от скорости гистерезис отражает запаздывающую связь между входом и выходом. Например, синусоидальный входной сигнал X(t) создает синусоидальный выходной сигнал с задержкой по фазе Y(t).
С другой стороны, независимый от скорости гистерезис означает, что память системы о ее прошлых состояниях не ослабевает со временем. Это означает, что если переменная X(t) изменяется циклически, выходной сигнал Y(t) может иметь другое значение при возвращении в исходное состояние в зависимости от пути процесса X(t), а не от скорости изменения.
Многие авторы ограничивают термин «гистерезис» гистерезисом, независимым от скорости.
Области применения
В системах управления гистерезис можно использовать для фильтрации сигналов, чтобы выходной отклик системы не был слишком резким. Например, термостат включает нагреватель, когда температура падает до определенного уровня, но не выключает его, пока температура не поднимется до другого порогового значения; в схемах гистерезис намеренно добавляется для предотвращения излишне быстрого переключения. Эту технологию можно использовать для компенсации колебаний переключающих контактов, а также применять для обработки зашумленных сигналов.
В дизайне пользовательского интерфейса гистерезис помогает сделать состояние интерфейса отстающим от ввода пользователя. Даже после изменения ввода пользователя интерфейс останется в своем текущем состоянии в течение некоторого времени, что делает его более удобным для пользователя . Гладкий.
Применение гистерезиса в материалах
Например, в ферромагнитных материалах при приложении внешнего магнитного поля атомные поля выравниваются с ним, и даже когда внешнее поле снимается, часть выравнивания сохраняется, что является одной из причин, по которой жесткие диски на основе магнитной памяти. Для размагничивания материала требуется тепло или обратное магнитное поле.
Это уникальное явление памяти существует не только в конструкции жестких дисков, но также широко используется в других носителях информации и электронных компонентах, демонстрируя многообразие гистерезиса и его важность в современных технологиях.
Этот глубокий взгляд на явление гистерезиса поднимает вопрос о том, как будущие устройства памяти могут использовать эти естественные явления для создания более эффективных форм памяти по мере развития технологий.
