Hystereze

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 23. června 2022; kontroly vyžadují 4 úpravy .

Hystereze ( řecky ὑστέρησις - zpoždění, zpoždění) je vlastnost systémů ( fyzických , biologických atd.), jejichž okamžitá reakce na dopad, který na ně působí, závisí mimo jiné na jejich aktuálním stavu a chování systému. systém v časovém intervalu je do značné míry určen jeho pozadím. Hystereze je charakterizována fenoménem "saturace", stejně jako nestejnými trajektoriemi mezi extrémními stavy (proto přítomnost ostroúhlé smyčky na grafech). Tento pojem by neměl být zaměňován se setrvačností chování systémů, která označuje monotónní odpor systému vůči změně jeho stavu.

Ve fyzice

Největší zájem je o magnetickou hysterezi, feroelektrickou hysterezi a elastickou hysterezi.

Magnetická hystereze

Magnetická hystereze je jev závislosti vektoru magnetizace M a vektoru magnetické indukce B v látce nejen na síle H působícího vnějšího pole, ale také na prehistorii daného vzorku. Magnetická hystereze se obvykle projevuje u feromagnetik - Fe , Co , Ni a slitin na nich založených. Magnetická hystereze vysvětluje existenci permanentních magnetů .

Závislosti M ( H ) a B ( H ) mají tvar smyčky, jejíž vertikální výkyv závisí na šířce rozsahu změn intenzity pole H . V , hodnota M saturuje, a proto křivka M ( H ) jde do vodorovné a B ( H ) - do nakloněné (const + ) sekce. Protože je obvykle konst , sklon křivky B ( H ) při vysoké | h | se ukáže být malý a můžeme zavést „indukci saturace“ B R , i když, přísně vzato, růst pokračuje. $H\to \pm \infty$ $\mu _{0}H$ $\gg \mu _{0}H$

K fenoménu magnetické hystereze dochází nejen při změně velikosti a znaménka pole H , ale také při jeho rotaci (magnetická rotační hystereze), což odpovídá zpoždění (zpoždění) při změně směru M se změnou směru H. Hystereze magnetické rotace také vzniká, když se vzorek otáčí vzhledem k pevnému směru H.

Teorie jevu hystereze zohledňuje specifickou strukturu magnetické domény vzorku a její změny během magnetizace a převrácení magnetizace. Tyto změny jsou způsobeny přemístěním doménových stěn a růstem některých domén na úkor jiných, stejně jako rozvinutím magnetizačního vektoru v doménách působením vnějšího magnetického pole. Vše, co zpomaluje tyto procesy a podporuje vstup magnetů do metastabilních stavů, může způsobit magnetickou hysterezi.

V jednodoménových feromagnetických částicích (v částicích malých velikostí, u kterých je tvorba domén energeticky nevýhodná) může docházet pouze k rotačním procesům M . Těmto procesům brání magnetická anizotropie různého původu (anizotropie samotného krystalu, anizotropie tvaru částice a anizotropie elastických napětí). V důsledku anizotropie se zdá, že M je drženo nějakým vnitřním polem (efektivní pole magnetické anizotropie ) podél jedné z os snadné magnetizace odpovídající minimu energie. Magnetická hystereze vzniká v důsledku skutečnosti, že dva směry M (podél a protilehlé) této osy v magneticky jednoosém vzorku nebo několik ekvivalentních (energeticky) M směrů v magneticky jednoosém vzorku odpovídají stavům odděleným od sebe potenciálovou bariérou ( úměrné ). Když jsou částice s jednou doménou remagnetizovány, vektor M rotuje ve směru H řadou po sobě jdoucích nevratných skoků . Takové rotace mohou probíhat jak homogenně, tak objemově nehomogenně. Při rovnoměrném otáčení je M donucovací síla . Univerzálnější je mechanismus nehomogenní rotace M . Největší vliv má však na případ, kdy hlavní roli hraje anizotropie tvaru částice. V tomto případě může být efektivní pole tvarové anizotropie podstatně menší. $H_{A}$ $H_{A}$ $H_{c}\přibližně H_{A}$ $H_{c}$ $H_{c}$

Feroelektrická hystereze

Feroelektrická hystereze je nejednoznačná smyčková závislost polarizace feroelektrik na vnějším elektrickém poli při jeho cyklické změně. Feroelektrické krystaly mají spontánní (spontánní, tj. vznikající při absenci vnějšího elektrického pole) elektrickou polarizaci v určitém teplotním rozsahu . Směr polarizace lze měnit elektrickým polem. V tomto případě je závislost ( ) v polární fázi nejednoznačná, hodnota at závisí na prehistorii, tedy na tom, jaké bylo elektrické pole v předchozích časových okamžicích. Hlavní parametry feroelektrické hystereze jsou: $P$ $E$ $P_c$ $P$ $E$ $P$ $E$

zbytková polarizace krystalu , at ${\displaystyle P_{r))$ $E=0$
hodnota pole (koercitivní pole), při kterém dochází k repolarizaci ${\displaystyle E_{Kt))$

Elastická hystereze

V teorii pružnosti je fenomén hystereze pozorován v chování elastických materiálů, které jsou pod vlivem vysokých tlaků schopny udržet deformaci a ztratit ji vlivem protitlaku (např. stlačená tyč). V mnoha ohledech je to právě tento jev, který vysvětluje anizotropii mechanických vlastností kovaných výrobků a také jejich vysoké mechanické vlastnosti.

Existují dva typy elastické hystereze – dynamická a statická.

Dynamická hystereze je pozorována při cyklicky se měnících napětích, jejichž maximální amplituda je výrazně pod mezí pružnosti. Důvodem tohoto typu hystereze je neelasticita nebo viskoelasticita . U neelasticity existuje kromě čistě elastické deformace (odpovídající Hookeovu zákonu ) složka, která po odstranění napětí úplně zmizí, ale s určitým zpožděním a u viskoelasticity tato složka časem zcela nezmizí. Pro neelastické i viskoelastické chování není veličina — energie pružné deformace — závislá na amplitudě deformace a mění se s frekvencí změny zatížení. Také dynamická hystereze vzniká v důsledku termoelasticity, magnetoelastických jevů a změn polohy bodových defektů a rozpuštěných atomů v krystalové mřížce tělesa pod vlivem působících napětí. $\Delta U$

V elektronice a elektrotechnice

V elektronice a elektrotechnice se používají zařízení, která mají magnetickou hysterezi - různá magnetická paměťová média, nebo elektrickou hysterezi, například Schmittova spoušť nebo hysterezní motor .

Hystereze slouží k potlačení šumu (rychlé oscilace, odskoky kontaktů ) v okamžiku spínání logických signálů.

U elektronických zařízení všeho druhu je pozorován fenomén tepelné hystereze : po zahřátí zařízení a jeho následném ochlazení na výchozí teplotu se jeho parametry nevrátí na výchozí hodnoty. Vlivem nestejné tepelné roztažnosti polovodičových krystalů, držáků krystalů, pouzder mikroobvodů a desek plošných spojů vzniká v krystalech mechanická pnutí , která přetrvávají i po ochlazení. Fenomén tepelné hystereze je nejvíce patrný u přesných napěťových referencí , používaných při měření analogově-digitálních převodníků . V moderních mikroobvodech je relativní posun referenčního napětí v důsledku tepelné hystereze řádově 10-100 ppm [1] .

V biologii

Hysterezní vlastnosti jsou charakteristické pro kosterní svaly savců.

V populační ekologii systém predátor-kořist vykazuje hysterezi a/nebo zpoždění v numerické odezvě dravce (viz populační vlny ).

V pedologii a geologii

Hlavní hydrofyzikální charakteristika půdy má hysterezi.

Prakticky zajímavé je také zpoždění změn teploty půdy v různých hloubkách od kolísání teploty vzduchu. Na podzim a na začátku zimy, kdy teplota vzduchu klesne pod nulu, teplo akumulované půdou během teplého období stále zůstává v půdě. To vytváří příznivé podmínky pro využití zemních tepelných čerpadel pro vytápění.

V hydrologii

Závislost Q=f(H) - vztah mezi průtoky a hladinami vody v řekách - má tvar smyčky.

V ekonomii

Některé ekonomiky vykazují známky hystereze: například zahájení exportu v odvětví může vyžadovat značné úsilí , ale jen malé úsilí udržet jej na konstantní úrovni.

V teorii her se hysterezní efekt projevuje v tom, že malé rozdíly v jednom nebo více parametrech přivádějí dva systémy do protilehlých stabilních rovnováh, například "dobré" - důvěra, poctivost a vysoký blahobyt ; a „špatné“ – krádeže, nedůvěra, korupce a chudoba. Navzdory malým počátečním rozdílům vyžadují systémy obrovské úsilí, aby přešly z jedné rovnováhy do druhé.

Hysterezní efekt je stav nezaměstnanosti. Po dosažení dostatečně vysoké úrovně se může do určité míry reprodukovat a zůstat na ní. Ekonomické důvody hystereze (dlouhodobá nepružnost trhu práce) jsou nejednoznačné. Některé institucionální faktory vedou k hysterezi. Například sociální pojištění, zejména pojištění v nezaměstnanosti, může snížit poptávku firem po práci ve formální ekonomice prostřednictvím daňového systému.

Nezaměstnanost může vést ke ztrátě lidského kapitálu a k „označování“ těch, kteří zůstávají dlouhodobě nezaměstnaní. Odbory mohou vyjednávat o zachování blahobytu svých současných členů a ignorovat zájmy lidí zvenčí, kteří se ocitli nezaměstnaní. Fixní náklady spojené se změnou pozic, zaměstnání nebo odvětví mohou také vést k hysterezi.

Konečně mohou nastat potíže s rozlišením mezi skutečnými a zdánlivými jevy hystereze, kdy konečný stav systému je určen jeho aktuální dynamikou nebo jeho počátečním stavem. V prvním případě hystereze odráží naši neznalost: přidáním chybějících proměnných a informací můžeme úplněji popsat vývoj zkoumaného systému. Další interpretací fenoménu hystereze je prostá existence několika rovnovážných stavů, kdy neviditelné vlivy posouvají ekonomiku z jednoho rovnovážného stavu do druhého.

V sociologii

Utváření a řízení veřejného mínění není nikdy okamžité. Vždy je nějaké zpoždění. Je to způsobeno úplným nebo částečným odmítnutím stereotypního tradičního myšlení a potřebou v určitých případech „podléhat“ přesvědčování a následování nových názorů, které si určité subjekty vytvářejí. Jako subjekty utváření veřejného mínění a jeho řízení mohou vystupovat stát, strany, veřejné organizace, jejich vůdci, vůdci a manažeři různých úrovní atd.

V povaze utváření veřejného mínění je důležité vzít v úvahu dvě významné okolnosti [2] .

Jeden z nich naznačuje vztah mezi úsilím vynaloženým subjektem vlivu a dosaženým výsledkem. Úroveň vzdělávací a propagandistické práce, kterou subjekt vynakládá, lze korelovat s úrovní „magnetizace“ (míra zapojení do nové myšlenky) objektu-nosiče veřejného mínění, sociální skupiny, kolektivu, sociální komunity. nebo společnost jako celek; v tomto případě může být detekováno určité zpoždění objektu od subjektu. Přesvědčování, včetně těch s domnělými destruktivními následky, není vždy úspěšné. Záleží na vlastních mravních hodnotách, zvycích, tradicích, povaze předchozí výchovy, na etických normách, které ve společnosti dominují atp.

Druhá okolnost souvisí s tím, že novou etapu utváření veřejného mínění lze korelovat s historií objektu, jeho zkušenostmi, jeho hodnocením těmi, kdo dříve jako objekt utváření veřejného mínění působili. Zároveň lze zjistit, že „referenční bod“ doby formování veřejného mínění je oproti předchozímu posunutý, což je charakteristické pro samotný systém a jeho současný stav.

Ve filozofii

Gilles Deleuze používá pojem hystereze při charakterizaci Leibnizovy monadologie .

Matematické modely hystereze

Vznik matematických modelů jevů hystereze byl důsledkem poměrně bohatého souboru aplikovaných problémů (především v teorii automatického řízení), ve kterých nelze nositele hystereze posuzovat izolovaně, protože byly součástí určitého systému. V 60. letech začal na Voroněžské univerzitě pracovat seminář vedený M. A. Krasnoselským , na kterém vznikla rigorózní matematická teorie hystereze [3] .

Později, v roce 1983, vyšla monografie M. A. Krasnoselského a A. V. Pokrovského [4] , ve které byly formálně popsány různé hysterezní jevy v rámci teorie systémů: s hysterezními měniči se zacházelo jako s operátory, které závisí na jejich výchozím stavu jako parametru, definovaném na dostatečně bohatý funkční prostor (např. v prostoru spojitých funkcí), působící na nějaký funkční prostor.

Poznámky

↑ Harrison, L. Current Sources & Voltage References. - Newnes, 2005. - 569 s. — (Elektronika a elektrika). — ISBN 9780750677523 . , str. 335
↑ Gorshkov M. K. Veřejné mínění. Tutorial. - M. : Politizdat, 1989. - 384 s.
↑ Krasnoselsky M. A., Pokrovsky A. V. Systémy s hysterezí. — M.: Nauka, 1983.
↑ Krasnoselsky M. A., Pokrovsky A. V. Systémy s hysterezí. — M.: Nauka, 1983. — 271 s.

Literatura

V. A. Kostitsyn, „Zkušenosti s matematickou teorií hystereze“, Matem. Sat., 32:1 (1924), 192-202.
Raddai Raikhlin. Občanská válka, teror a bandita. Systematizace sociologie a sociální dynamiky . Archivováno 18. února 2013 v sekci Wayback Machine Crowd Control
Kapustin VS Úvod do teorie sociální sebeorganizace . Téma 11. Fenomén hystereze při utváření národních forem a metod sebeorganizace. Moderní paradoxy a záhady "počátku"

Odkazy

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Skvělý norský Britannica (online)
V bibliografických katalozích	GND : 4132813-9 J9U : 987007535994605171 LCCN : sh85063849 LNB : 000310307 NKC : ph134814