Site Loader

Содержание

Що таке петля гистерезиса | Наука 2022

Гістерезис — це властивість біологічних, фізичних та інших систем, в яких миттєвий відгук на дії залежить від їх поточного стану, а на інтервалі часу поведінка системи визначається її передісторією. Петлею гистерезиса називається графік, що демонструє це властивість.

Що таке петля гистерезиса

Наявність остроугольной петлі на графіку обумовлюється неоднаковістю траєкторій між сусідніми відстанями, а також ефектом «насичення». Гістерезис часто плутають з інерційністю, однак це не одне і те ж. Інерційність — це така модель поведінки, яка позначає постійне, однорідне і монотонне опір системи змінам її стану.

Гістерезис в фізиці

У фізиці це властивість систем представлено трьома основними різновидами: магнітним, сегнетоелектричних і пружним гістерезисом.

Магнітний гістерезис — явище, яке відображає залежність вектора напруженості магнітного поля і вектора намагнічування в речовині. Причому як від прикладеного зовнішнього поля, так і від передісторії конкретного зразка.

Існування постійних магнітів обумовлюється саме цим явищем.

Модель петлі є певний цикл, який деякі властивості відправляє на повторну перевірку і узгодження, а деякі використовує далі. Виборчий характер залежить від властивостей конкретної системи.

Сегнетоелектричної гистерезис — змінюється залежність поляризації сегнетоелектриків від циклічного зміни зовнішнього електричного поля.

Пружний гістерезис — поведінка пружних матеріалів, здатних зберігати і втрачати деформацію під впливом високого тиску. Це явище обумовлює анізотропію механічних характеристик і високі механічні якості кованих виробів.

Гістерезис в електроніці

В електротехніці і електроніці властивістю гистерезиса користуються пристрої, які використовують різні магнітні взаємодії. Наприклад, магнітні носії інформації або тригер Шмітта.

Це властивість необхідно знати, щоб використовувати його для придушення шумів в момент перемикання певних логічних сигналів (брязкоту контактів, швидких коливань).

Пружний гістерезис буває двох видів: динамічний і статичний. У першому випадку графік буде зображувати постійно змінюється петлю, у другому — рівномірну.

У всіх приладах електронного типу спостерігається теплової гистерезис. Після того як прилад був нагрітий, а потім охолоджений, його характеристики не приймають колишнього значення.

Це відбувається через те, що неоднакове теплове розширення корпусів мікросхем, крісталлодержателя, друкованих плат і кристалів напівпровідників викликає механічне напруження, яке зберігається і після охолодження.

Найбільш помітно це явище в прецизійних джерелах опорного напруги, які використовуються у вимірювальних перетворювачах.

Магнітний гістерезис

Явище густини потоку B, що відстає від сили намагнічування H в магнітному матеріалі, відомо як Магнітний гістерезис. Слово гістерезис походить від грецькогоСлово Гістерін означає відставати. Іншими словами, коли магнітний матеріал намагнічується спочатку в одному напрямку, а потім в іншому напрямку, завершуючи один цикл намагніченості, виявлено, що щільність потоку B відстає від прикладеної сили намагніченості H.

Існують різні типи магнітних матеріалівтакі як парамагнітні, діамагнітні, феромагнітні, феромагнітні та антиферомагнітні матеріали. Феромагнітні матеріали в основному відповідають за генерацію петлі гістерезису.

Коли магнітне поле в не застосовуєтьсяФеромагнітний матеріал поводиться як парамагнітний матеріал. Це означає, що на початковій стадії диполь феромагнітного матеріалу не вирівняний, вони розташовуються випадковим чином. Як тільки магнітне поле застосовано до феромагнітного матеріалу, його дипольні моменти узгоджуються в одному конкретному напрямку, як показано на малюнку вище, що призводить до набагато сильніше магнітного поля.

Зміст:

Для розуміння явища магнітногогістерезисом розглядають кільце магнітного матеріалу, рівномірно намотане соленоїдом. Соленоїд підключений до джерела постійного струму через двополюсний двосторонній (D.P.D.T) реверсивний перемикач, як показано на малюнку нижче

Спочатку перемикач знаходиться в положенні 1. Зменшуючи величину R, величина струму в соленоїді поступово зростає, що призводить до поступового збільшення напруженості поля H, щільність потоку також зростає до досягнення точки насичення a, а отримана крива — oa.

Насичення відбувається, коли по збільшенню струму дипольний момент або молекули магнітного матеріалу вирівнюються в одному напрямку.

Тепер шляхом зменшення струму в соленоїді внульова сила намагнічування поступово зменшується до нуля, але величина щільності потоку не буде нульовою, оскільки вона все ще має значення ob при H = 0, тому отримана крива має ab, як показано на малюнку нижче. Щільність обумовлена ​​залишковим магнетизмом.

Петля гістерезису

Залишковий магнетизм

Значення щільності потоку, що утримується магнітним матеріалом, називається залишковим магнетизмом, а потужність утримання відома як ретенційність матеріалу.

Тепер для розмагнічування магнітного кільцяположення реверсивного перемикача DPDT змінюється на положення 2 і, таким чином, напрямок потоку струму в соленоїді змінюється у зворотному напрямку, що призводить до зворотної сили намагнічування H. Коли H збільшується в зворотному напрямку, щільність потоку починає зменшуватися і стає нулем ( B = 0) і крива, показана вище, слідує за контуром bc. Залишковий магнетизм матеріалу видаляється шляхом застосування сили намагнічування, відомої як коерцитивна сила в протилежному напрямку.

Примусова сила

Називається величина сили намагнічування, необхідної для знищення залишкового магнетизму Примусова сила показана рожевим кольором на кривій гістерезису, показаної вище.

Тепер для завершення петлі гістерезисуСила намагнічування H додатково збільшується в зворотному напрямку, поки не досягне точки насичення d, але в негативному напрямку, крива простежує шлях cd. Величина H зводиться до нуля H = 0, а крива отримує шлях де, де oe — залишковий магнетизм, коли крива знаходиться в негативному напрямку.

Положення перемикача знову змінено на 1З положення 2 і струму в соленоїді знову збільшується, як це зроблено в процесі намагнічування і завдяки цьому H збільшується в позитивному напрямку, простежуючи шлях як efa, і, нарешті, петля гістерезису завершується. У кривій знову йде сила намагнічування, також відома як коерцитивна сила, необхідна для видалення залишкового магнетизму oe.

Тут загальна коерцитивна сила, необхідна для протираннявід залишкового магнетизму в один повний цикл позначають пор. З наведеного вище обговорення ясно, що щільність потоку B завжди відстає від сили намагнічування H. Звідси й цикл «Abcdefa» називається

Магнітна петля гістерезису або Крива гістерезису.

Магнітний гістерезис призводить до розсіюваннявитрачається енергія у вигляді тепла. Витрачена енергія пропорційна площі петлі магнітного гістерезису. Головним чином існують два типи магнітного матеріалу, м’який магнітний матеріал і жорсткий магнітний матеріал.

М’який магнітний матеріал

М’який магнітний матеріал має вузьку петлю магнітного гістерезису, як показано на малюнку нижче, який має невелику кількість розсіяної енергії. Вони складаються з матеріалу, як залізо, кремнієва сталь тощо.

Петля м’якого магнітного матеріалу

  • Він використовується в пристроях, які вимагають змінного магнітного поля.
  • Він має низьку коерцитивність
  • Низька намагніченість
  • Низька ретенційність


Твердий магнітний матеріал

Твердий магнітний матеріал має більш широку петлю гістерезису, як показано на малюнку нижче, і призводить до великої кількості дисипації енергії, і процес демагнітизації є більш важким.

Петля жорсткого магнітного матеріалу

  • Він має високу ретенційність
  • Висока коерцитивність
  • Висока насиченість


Застосування магнітного гістерезису

  • Магнітний матеріал, що має ширшу петлю гістерезису, використовується в таких пристроях, як магнітна стрічка, жорсткий диск, кредитні картки, аудіозаписи, оскільки його пам’ять не легко стирається.
  • Магнітні матеріали, що мають вузьку петлю гістерезису, використовуються в якості електромагнітів, соленоїдів, трансформаторів і реле, які вимагають мінімального розсіювання енергії.

Причини гистерезиса.

Гістерезис магнітний: опис, властивості, практичне застосування

Гістерезис в загальному понятті (від грецького — відстає) — це властивість певних фізичних, біологічних та інших систем, які реагують на відповідні дії з урахуванням поточного стану, а також передісторії.

Гістерезис характерний т.зв. «Насиченням», і різними траєкторіями відповідних графіків, які відзначають стан системи в даний момент часу. Останні, в результаті, мають форму остроугольной петлі.

Якщо ж розглядати конкретно електротехніку, то кожен електромагнітний сердечник після закінчення дії електричного струму протягом деякого часу зберігає власне магнітне поле, зване залишковим магнетизмом.

Його величина залежить, перш за все, від властивостей матеріалу: у загартованої сталі вона істотно вище, ніж у м’якого заліза.

Але, в будь-якому випадку, явище залишкового магнетизму завжди присутній при перемагничивании сердечника, коли необхідно розмагнітити його до нуля, а потім змінити полюс на протилежний.

Будь-яка зміна напрямку струму в обмотці електромагніта передбачає (через наявність вищевказаних властивостей матеріалу) попереднє розмагнічування сердечника. Тільки після цього він може поміняти свою полярність — це відомий закон фізики.

Для перемагничивания в зворотному напрямку необхідний відповідний магнітний потік.

Іншими словами: зміна сердечника не «встигає» за відповідними змінами магнітного потоку, яке оперативно створює обмотка.

Ось ця тимчасова затримка намагнічування сердечника від змін магнітних потоків і отримало назву в електротехніці як гістерезис.

Кожне перемагничивание сердечника передбачає позбавлення від залишкового магнетизму шляхом впливу протівонаправленним магнітним потоком. На практиці це призводить до певних втрат електроенергії, які витрачаються на подолання «неправильної» орієнтації молекулярних магнітиків.

Останні проявляються у вигляді виділення тепла, і представляють так звані витрати на гістерезис.

Таким чином, сталеві сердечники, наприклад, статорів або якорів електродвигунів або генераторів, а також, повинні мати по можливості найменшу кореляційний силу. Це дозволить знизити гістерезисна втрати, підвищивши в результаті ККД відповідного електричного агрегату або приладу.

Сам процес намагнічування визначається відповідним графіком — так званої петлею гистерезиса. Вона являє замкнуту криву, що відображає залежність швидкості намагнічування від зміни динаміки напруженості зовнішнього поля.

Велика площа петлі на увазі, відповідно, і великі витрати на перемагнічування.

Також практично у всіх електронних приладах спостерігається і таке явище, як тепловий гістерезис — неповернення після прогріву апаратури до початкового стану.

В і явище гістерезису використовується в різних магнітних носіях інформації (наприклад, триггерах Шмідта), або в спеціальних гістерезисних електродвигунах.

Широке поширення цей фізичний ефект знайшов також в різних пристроях, призначених для придушення різних шумів (брязкіт контактів, швидкі коливання і т. П.) В процесі перемикання логічних схем.

Буває гистерезис магнітний, сегнетоелектричних, динамічний, пружний. Він також зустрічається в біології, грунтознавстві, економіці. Причому суть у цього визначення практично однакова. Але в статті піде мова саме про магнітний, ви дізнаєтеся більш детально про це явище, від чого воно залежить і коли проявляється. Дане явище вивчається в вузах з технічною спрямованістю, в шкільну програму не входить, тому не кожен знає про нього.

гістерезис магнітний

Це необоротна і неоднозначна залежність показника намагніченості речовини (причому це, як правило, ферромагнетики магнітовпорядкованих) від зовнішнього При цьому поле постійно змінюється — зменшується або збільшується. Загальна причина існування гістерезису — це наявність в мінімумі термодинамічного потенціалу нестабільного стану і стабільного, а також є незворотні переходи між ними. Гістерезис — це також прояв магнітного орієнтаційної 1-го роду. При них переходи від однієї до іншої фаз відбуваються через метастабільних станів. Характеристика — це графік, який носить назву «петля гистерезиса». Іноді ще його називають «кривої намагніченості».

петля гістерезису

На графіку залежності М від Н можна бачити:

  1. З нульового стану, при якому М = 0 і Н = 0, зі збільшенням Н зростає і М.
  2. Коли поле збільшується, то намагніченість стає практично постійною і дорівнює значенню насичення.
  3. При зменшенні Н відбувається зворотне зміна, але ось коли Н = 0, намагніченість М не дорівнюватиме нулю. Ця зміна можна бачити по кривій розмагнічування. І коли Н = 0, М приймає значення, рівне залишкової намагніченості.
  4. При збільшенні Н в інтервалі -Нт … + Нт відбувається зміна намагніченості вздовж третьої кривої.
  5. Всі три криві, що описують процеси, з’єднуються і утворюють своєрідну петлю. Вона-то і описує явище гістерезису — процеси намагнічування і розмагнічування.

енергія намагнічування

Петля вважається несиметричною в тому випадку, коли максимуми поля Н1, які прикладаються в зворотному і прямому напрямках, не є однаковими. Вище була описана петля, яка характерна для повільного процесу перемагнічування. При них відбувається збереження квазірівноважних зв’язків між значеннями Н і М. Потрібно звернути увагу на те, що при намагнічуванні або розмагнічування відбувається відставання М від Н. І це призводить до того, що вся та енергія, яка купується феромагнітним матеріалом під час намагнічування, віддати не повністю при проходженні циклу розмагнічування. І ось ця різниця йде вся в нагрів феромагнетика. І петля магнітного гістерезису виявляється в цьому випадку несиметричною.

форма петлі

Залежить форма петлі від багатьох параметрів — намагніченості, наявності втрат і т. Д. Також чималий вплив надає і хімічний склад феромагнетика, структурний стан його, температура, характер і розподіл дефектів, наявність обробки (теплової, термомагнитной, механічної). Отже, гістерезис феромагнетиків можна змінювати, піддаючи матеріали механічній обробці. Від цього змінюються всі характеристики матеріалу.

гістерезисні втрати

Під час динамічного перемагнічування феромагнетика змінним магнітним полем спостерігаються втрати. Причому вони складають лише малу частку від повних магнітних втрат. Якщо петлі мають однакову висоту (однакове максимальне значення намагніченості М), петля динамічного виду виявляється ширше статичної. Відбувається це внаслідок того, що до всіх втрат додаються нові. Це динамічні втрати, вони зазвичай пов’язані з магнітною в’язкістю. У сумі ж виходять досить істотні втрати на гістерезис.

однодоменних ферромагнетики

У тому випадку, якщо частинки мають різний розмір, протікає процес обертання. Відбувається це через те, що утворення нових доменів невигідно з енергетичної точки зору. Але процесу обертання частинок заважає анізотропія (магнітна). Вона може мати різне походження — утворюватися в самому кристалі, виникати внаслідок пружного напруги і т. Д.). Але саме за допомогою цієї анізотропії намагніченість утримується внутрішнім полем. Його ще називають ефективним полем магнітної анізотропії. І гістерезис магнітний виникає внаслідок того, що намагніченість змінюється в двох напрямках — прямому і зворотному. Під час перемагнічування однодоменних ферромагнетиков відбувається кілька стрибків. Вектор намагніченості М розгортається в сторону поля Н. Причому поворот може бути однорідною або неоднорідною.

багатодоменному ферромагнетики

У них крива намагнічування будується за подібним образу, але ось процеси протікають інші. При перемагничивании відбувається зміщення кордонів доменів. Отже, однією з причин виникнення гистерезиса може бути затримка зсувів кордонів, а також незворотні скачки. Іноді (якщо у феромагнетиків досить велике поле) гистерезис магнітний визначається затримкою росту і утворення зародків перемагнічування. Саме з цих зародків утворюється доменна структура феромагнітних речовин.

теорія гістерезису

Варто враховувати, що гистерезиса відбувається також при обертанні поля Н, а не тільки при його зміні за знаком і величиною. Називається це гистерезисом магнітного обертання і відповідає зміні напрямку намагніченості М зі зміною напрямку поля Н. Виникнення гістерезису магнітного обертання спостерігається також при обертанні досліджуваного зразка щодо фіксованого поля Н.

Крива намагнічування характеризує також магнітну структуру домену. Структура змінюється при проходженні процесів намагнічування і перемагнічування. Зміни залежать від того, наскільки зміщуються кордону доменів, від впливів зовнішнього магнітного поля. Абсолютно все, що здатне затримати всі процеси, описані вище, переводить ферромагнетики в нестабільний стан і є причиною того, що виникає гістерезис магнітний.

Потрібно врахувати, що гістерезис залежить від безлічі параметрів. Намагніченість змінюється під впливом зовнішніх факторів — температури, пружного напруги, отже, виникає гістерезис. При цьому з’являється гістерезис не тільки намагніченості, а й усіх тих властивостей, від яких він залежить. Як можна бачити звідси, явище гістерезису можна спостерігати не тільки при намагнічуванні матеріалу, але і при інших фізичних процесах, пов’язаних прямо чи побічно з ним.

гістерезис

Явище магнітного гистерезиса спостерігається не тільки при зміні поля Hза величиною і знаку, але також і при його обертанні (гістерезис магнітного обертання), що відповідає відставання (затримки) в зміні напрямку Mзі зміною напрямку H. Гістерезис магнітного обертання виникає також при обертанні зразка щодо фіксованого напрямку H.

Теорія явища гістерезису враховує конкретну магнітну доменну структуру зразка та її зміни в ході намагнічування і перемагнічування. Ці зміни обумовлені зміщенням доменних меж і зростанням одних доменів за рахунок інших, а також обертанням вектора намагніченості в доменах під дією зовнішнього магнітного поля. Все, що затримує ці процеси і сприяє потраплянню магнетиков в метастабільні стани, може служити причиною магнітного гістерезису.

У однодоменних феромагнітних частках (в частках малих розмірів, в яких освіта доменів енергетично невигідно) можуть йти тільки процеси обертання M. Цим процесам перешкоджає магнітна анізотропія різного походження (анізотропія самого кристала, анізотропія форми частинок і анізотропія пружних напружень). Завдяки анізотропії, Mкак-будто утримується деяким внутрішнім полем (ефективним полем магнітної анізотропії) вздовж однієї з осей легкого намагнічення, відповідної мінімуму енергії. Магнітний гістерезис виникає через те, що два напрямки M(По і проти) цієї осі в магнітоодноосних зразку або кілька еквівалентних (по енергії) напрямків Мв магнітомногоосном зразку відповідають станам, відокремленим один від одного потенційним бар’єром (пропорційним). При перемагничивании однодоменних частинок вектор Mнизкою послідовних необоротних стрибків повертається в напрямку H. Такі повороти можуть відбуватися як однорідне, так і неоднорідне за обсягом. При однорідному обертанні Mкоерцитивної сила. Більш універсальним є механізм неоднорідного обертання M. Однак найбільший вплив на він надає в разі, коли основну роль відіграє анізотропія форми частинок. При цьому може бути істотно менше ефективного поля анізотропії форми.

сегнетоелектричної гистерезис— неоднозначна петлеподібна залежність поляризації Pсегнетоелектриків від зовнішнього електричного поля Eпри його циклічній зміні. Сегнетоелектричних кристали володіють в певному температурному інтервалі спонтанної (мимовільної, тобто виникає під час відсутності зовнішнього електричного поля) електричної поляризацією P c. Напрямок поляризації може бути змінено електричним полем. При цьому залежність P(E) В полярній фазі неоднозначна, значення Pпри даному Eзалежить від передісторії, тобто від того, яким було електричне поле в попередні моменти часу. Основні параметри сегнетоелектричного гістерезису:

  • залишкова поляризація кристала Pост, при E = 0
  • значення поля E Kt (коерцитивності поле) при якому відбувається переполяризації

пружний гістерезис

Гістерезис використовується для придушення шумів (швидких коливань, брязкоту контактів) в момент перемикання логічних сигналів.

В електронних приладах всіх видів спостерігається явище теплового гістерезису: після нагрівання приладу і його подальшого охолодження до початкової температури його параметри не повертаються до початкових значень. Через неоднакового теплового розширення кристалів напівпровідників, крісталлодержателя, корпусів мікросхем і друкованих плат в кристалах виникають механічні напруги, які зберігаються і після охолодження. Явище теплового гістерезису найбільш помітно в прецизійних, використовуваних в вимірювальних аналого-цифрових перетворювачів. В сучасних мікросхемах відносний зсув опорного напруги внаслідок теплового гістерезису становлять близько 10-100 ppm.

У біології

Гістерезисні властивості характерні для скелетних м’язів ссавців.

У грунтознавстві

Одне з них вказує на взаємозв’язок докладених зусиль суб’єктом впливу і досягнутим результатом. Рівень витраченої суб’єктом просвітницької та пропагандистської роботи можна співвідносити з рівнем «намагніченості» (ступенем залученості в нову ідею) об’єкта-носія громадської думки, соціальну групу, колектив, соціальну спільність або суспільство в цілому; при цьому може виявитися деяке відставання об’єкта від суб’єкта. Переконання, в тому числі з передбачуваними деструктивними наслідками, далеко не завжди проходить успішно. Воно залежить від власних моральних цінностей, звичаїв, традицій, характеру попереднього виховання, від етичних норм, домінуючих в суспільстві і т. Д.

Друга обставина пов’язана з тим, що новий етап формування громадської думки можна співвідносити з історією об’єкта, його досвідом, його оцінкою тими, хто раніше виступав об’єктом формування громадської думки. При цьому можна виявити, що «точка відліку» часу формування громадської думки зміщується щодо колишньої, що є характеристикою самої системи і її поточного стану.

Література по темі

  • Раддай РайхлинГромадянська війна, терор і тероризм. Систематизація соціології та соціальна динаміка.Розділ «Боротьба з натовпом»
  • Капустін Валерій СергійовичВведення в теорію соціальної самоорганізації.Тема 11. Явище гістерезису в формуванні національних форм і способів самоорганізації. Сучасні парадокси і загадки «початку»

У філософії

Математичні моделі гістерезису

Поява математичних моделей гістерезисних явищ обумовлювалося досить багатим набором прикладних задач (насамперед в теорії автоматичного регулювання), в яких носії гістерезису можна розглядати ізольовано, оскільки вони були частиною деякої системи. Створення математичної теорії гістерезису відноситься до 60-х років XX-го століття, коли в Воронезькому університеті почав працювати семінар під керівництвом М. А. Красносільського, «гистерезисной» тематики. Пізніше, в 1983 році з’явилася монографія, в якій різні гістерезисна явища отримали формальне опис в рамках теорії систем: гістерезисна перетворювачі трактувалися як оператори, які залежать від свого початкового стану як від параметра, певні на досить багатому функціональному просторі (наприклад, в просторі неперервних функцій) , що діють в деякому функціональному просторі. Просте параметричне опис різних петель гістерезису можна знайти в роботі (заміна в даній моделі гармонійних функцій на прямокутні, трикутні або трапецієподібні імпульси дозволяє також отримати кусочно-лінійні петлі гістерезису, які часто зустрічаються в дискретної автоматики, см. Приклад на Рис. 2).

література

Примітки

Wikimedia Foundation. 2010 року.

Синоніми:

Дивитися що таке «Гистерезис» в інших словниках:

    — (від грец. Hysteresis відставання) запізнювання зміни фізичної величини, що характеризує стан речовини (намагніченості М феромагнетика, поляризації P сегнетоелектріка і т. П.), Від зміни іншої фізичної величини, що визначає … … Великий Енциклопедичний словник

    Зрушення, відставання Словник російських синонімів. гистерезис ім., кол під синонімів: 2 відставання (10) … Словник синонімів

    Гістерезис, явище, характерне для пружних тіл; полягає в тому, що ДЕФОРМАЦІЯ тіла при збільшенні напруги менше, ніж при його зменшенні через затримки ефекту деформації. Коли механічне напруження видалено повністю, залишається … … Науково-технічний енциклопедичний словник

    — (від грецького hysteresis відставання, запізнювання) 1) Г. в аеродинаміці неоднозначність структури поля течії і, отже, аеродинамічних характеристик обтічного тіла при одних і тих же значеннях кінематичних параметрів, але при … … Енциклопедія техніки

В осерді будь-якого електромагніту після виключення струму завжди зберігається частина магнітних властивостей, звана залишковим магнетизмом. Величина залишкового магнетизму залежить від властивостей матеріалу сердечника і досягає більшого значення у загартованої сталі і меншого у м’якого заліза.

Однак, як би не було м’яко залізо, залишковий магнетизм все ж буде надавати певний вплив в тому випадку, якщо за умовами роботи приладу необхідно перемагничивание його сердечника, т. Е. Розмагнічування до нуля і намагнічування в протилежному напрямку.

Дійсно, при кожній зміні напрямку струму в обмотці електромагніта необхідно (завдяки наявності в осерді залишкового магнетизму) спочатку розмагнітити сердечник, і тільки після цього він може бути намагнічений в новому напрямку. Для цього буде потрібно якийсь магнітний потік протилежного напрямку.

Інакше кажучи, зміна намагнічування сердечника (магнітної індукції) завжди відстає від відповідних змін магнітного потоку (), створюваного обмоткою.

Це відставання магнітної індукції від напруженості магнітного поля носить назву гистерезиса. При кожному новому намагничивании сердечника для знищення його залишкового магнетизму доводиться діяти на сердечник магнітним потоком протилежного напрямку.

Практично це буде означати витрату якоїсь частини електричної енергії на подолання коерцитивної сили, що утрудняє поворот молекулярних магнітиків в нове положення. Витрачена на це енергія виділяється в залозі у вигляді тепла і представляє втрати на перемагнічування, або, як кажуть, втрати на гістерезис.

Виходячи зі сказаного, залізо, схильне в тому чи іншому приладі безперервному перемагнічуванням (сердечники якорів генераторів і електродвигунів, Сердечники трансформаторів), має вибиратися завжди м’яке, з дуже невеликою коерцитивної силою. Це дає можливість зменшити втрати на гістерезис і тим самим підвищити коефіцієнт корисної дії електричноїмашини або приладу.

петля гістерезису

петля гістерезису- крива, що зображує хід залежності намагнічування від напруженості зовнішнього поля. Чим більше площа петлі, тим більшу роботу на перемагнічування треба затратити.

Уявімо собі простий електромагніт із залізним сердечником. Проведемо його через повний цикл намагнічування, для чого будемо змінювати намагнічує струм від нуля до величини ОМ в шпалерах напрямках.

Початковий момент: сила струму дорівнює нулю, залізо не намагнічене, магнітна індукція В = 0.

1-ша частина: намагнічування зміною струму від 0 до величини — + ОМ. Індукція в залозі сердечника буде зростати спочатку швидко, потім повільніше. До кінця операції, в якій точці А залізо так насичено магнітними силовими лініями, що подальше посилення струму (понад + ОМ) може дати найнезначніші результати, чому операцію намагнічування можна вважати закінченою.

Намагнічення до насичення означає, що наявні в осерді молекулярні магніти, що знаходяться на початку процесу намагнічування в повному, а потім лише в частковому безладді, майже всі розташувалися тепер стрункими рядами, північними полюсами в одну сторону, південними в іншу, чому на одному кінці сердечника ми маємо тепер північну полярність, на іншому — південну.

2-а частина: ослаблення магнетизму внаслідок зменшення струму від + ОМ до 0 і повне розмагнічування при струмі — OD. Магнітна індукція, змінюючись по кривій АС, дійде до значення ОС, в той час як струм вже буде дорівнює нулю. Цю магнітну індукцію називають залишковим магнетизмом, або залишкової магнітної індукції. Для знищення її, для повного, отже, розмагнічування, необхідно дати в електромагніт струм зворотного напрямку і довести його до значення, відповідного на кресленні ординате OD.

3-тя частина: намагнічування в зворотну сторону шляхом зміни струму від — OD до — ОМ1. Магнітна індукція, зростаючи по кривій DE, дійде до точки Е, відповідної моменту насичення.

4-я частина: ослаблення магнетизму поступовим зменшенням струму від — ОМ1, до нуля (залишковий магнетизм OF) і подальше розмагнічування шляхом зміни напрямку струму і доведення його до величини + ОН.

5-а частина: намагнічування, відповідне процесу 1-й частині, доведення магнітної індукції від нуля до + МА шляхом зміні струму від + ОН до + ОМ.

П ри зменшенні розмагнічуючого струму до нуля не всі елементарні або молекулярні магніти приходять до свого попереднього безладне стан, але частина їх зберігає своє становище, відповідне останнього напряму намагнічування. Це явище запізнювання або затримування магнетизму і носить назву гистерезиса.

гістерезисза визначенням, це властивість систем, які не відразу йдуть прикладеним силам. Реакція цих систем залежить від сил, що діяли раніше, тобто системи залежать від власної історії.

Малюнок 1. Класична петля гістерезису.

По пунктам:

  • здавалося б, що будь-яка виявлена ​​на широкому інтервалі, аналітична залежність фізичних величин виду Y = f (X) при премещенія з точки 0 (умовний нуль, для зручності) в точку 1 є хорошим описом процесу
  • але, насправді, деякі процеси завжди в одну сторону йдуть по одній кривій, а в іншу за іншою (сходячись в кінцевих точках) — нагадує щоденний шлях на роботу і назад вірно?
  • ці явища і отримали назву явищ «класичного гистерезиса», До основних з яких відносять:
    • магнітний гістерезис
    • сегнетоелектричної гистерезис
    • пружний гістерезис
    • багато інших
  • ми ж розглянемо і явища класичного гистерезиса і величезний клас явищ, які, на перший погляд, є явищами гістерезису, але показують абсолютно самостійну поведінку, назвемо їх «інженерний гистерезис»
  • докладні описи явищ класичного гистерезиса широко доступні і не є предметом розгляду

Що таке «інженерний гистерезис»? На відміну від класичного гистерезиса «інженерний гистерезис» обумовлений не залишковими явищами в системі при зміні напрямку процесу, а різкою зміною властивостей системи в точках початку і кінця процесу (наприклад, при спрацьовуванні автоматики, міняє комутацію / геометрію / логіку і ін. Усередині системи) .

Проілюструємо різницю. Малюнки 2 і 3 показують повні криві гистерезиса для класичного і інженерного гістерезисів. При русі з точки 0 в точку 1 при відмінностей немає. Але!

Розглянемо питання про те, як поводиться система, що володіє гістерезисом по якимось властивостями (характеристиками) в тому випадку, якщо процес переміщення з точки початку процесу в точку кінця буде перерваний десь посередині.

Зверніть увагу! У класичному гістерезис зміна напрямку процесу утворює нову петлю гістерезису. В «інженерному гістерезис» у разі недосягнення крайніх точок процесу нічого подібного не відбувається. До чого це призведе?


Малюнок 4. прерваним процес на петлі «інженерного гистерезиса».

  • Контрольний параметр Y для роботи автоматики залежить від робочого параметра Р, і на перший вид ця залежність — гістерезис, хоч це і не так насправді
  • Залежно від того, на якому з ділянок процесу знаходиться робоча точка зараз ця залежність носить різний характер
  • При аварії або обриві харчування, в залежності від налаштувань роботи системи «за замовчуванням» для проміжних точок між рівнями включення і виключення автоматики повторний запуск напевно призведе до нештатних щодо контрольного параметра значенням робочого параметра
  • Потрібний певний увагу інженера при перезапуску процесу до того на якому з етапів процесу стався збій
  • Іноді потрібні спеціальні рішення для захисту логіки системи від невірної інтерпретації стану системи
  • Проблема особливо характерна для систем з дискретним (релейним) регулюванням, але не тільки для них
  • Даний процес, строго кажучи, взагалі гистерезисом не є і вживання терміна може викликати непорозуміння при спілкуванні з іншими інженерами і, особливо, з інженерами-вченими
  • інше інше

Гістерезис в електротехніці і електроніці що це таке, коротко і зрозуміло

Деякі фізичні та інші системи з запізненням відповідають на різноманітні впливи, прикладені до них. При цьому відгук на вплив багато в чому залежить від поточного стану системи і визначається передісторією справжнього стану. Для опису таких явищ застосовується термін – гістерезис, що в перекладі з грецького означає відставання.

Що таке гістерезис?

Говорячи простою і зрозумілою мовою – гістерезис це відповідна, запізніла реакція певної системи на певний подразник (вплив). При усуненні причини, що викликала відповідну реакцію системи, або в результаті протилежної дії, вона повністю або частково повертається до початкового стану. Причому для такого явища характерно те, що поведінка системи між крайніми станами не однаково. Тобто: характеристики переходу від початкового стану і назад – сильно відрізняються.
Явище гістерезису спостерігається:
  • у фізиці;
  • електротехніки та електроніки;
  • біології;
  • геології;
  • гідрології;
  • економіці;
  • соціології.
Гістерезис може мати як корисне, так і згубний вплив на процеси, що відбуваються. Це чітко проглядається в електротехніці і електроніці, про що мова піде нижче.

динамічний гистерезис

Розглянемо явище запізнювання реакції в часі на прикладі механічної деформації. Припустимо у нас є металевий стрижень, що володіє пружною деформацією. Докладемо до одного кінця стрижня силу, спрямовану в бік іншого кінця, який спочиває на опорі. Наприклад, поставимо стрижень під прес.У міру зростання тиску, тіло буде стискатися. Залежно від механічних характеристик металу, реакція стрижня на прикладену силу (напруга) буде проявлятися по-різному: спочатку сила пружності поступово зростатиме, потім вона різко спрямується до граничного значення. Досягнувши порогового значення, сила пружного напруги вже не зможе протидіяти дедалі більшій нагружению.Якщо збільшувати силу тиску, то в стержні відбудуться незворотні зміни – він, або змінить свою форму, або зруйнується. Але ми не будемо доводити наш експеримент до такого стану. Почнемо зменшувати силу тиску. Реакція напруги при цьому буде змінюватися дзеркально: спочатку різко знизиться, потім поступово буде прагнути до нуля, у міру розвантаження. Відставання процесу розвитку деформації в часі, під дією прикладеного механічного напруження внаслідок пружного гістерезису описується динамічною петлею (див. Рис. 2). Явище обумовлено особливостями переміщень дислокацій мікрочастинок речовини.Розрізняють пружний гістерезис двох видів:
  1. Динамічний, при якому напруги змінюються циклічно, а максимальна амплітуда напружень не досягає меж пружності.
  2. Статичний, характерний для вязкоупругих або непружних деформацій. При таких деформаціях повністю, або частково зникають напруги при знятті навантаження.
Причиною динамічного гістерезису є також сили термопружності і Магнітопружний.

петля гістерезису

Крива, що характеризує хід залежності відповідної реакції системи від прикладеного впливу називається петлею гістерезису (показана на рис. 1).

Рис. 1. Петля гістерезисуВсі петлі, що характеризують циклічний гистерезис, складаються з однієї або декількох замкнутих ліній різної форми. Якщо після завершення циклу система не повертається в початковий стан, (наприклад, при в’язкопружного деформації), то динамічна петля має вигляд кривої, показаної на малюнку 2.

Рис. 2. Динамічна петляАналіз гістерезисних петель дозволяє дуже точно визначити поведінку системи в результаті зовнішнього впливу на неї.

Гістерезис в електротехніці

Важливими характеристиками сердечників електромагнітів та інших електричних машин є параметри намагнічування феромагнітних матеріалів, з яких вони виготовляються. Дослідити ці матеріали допомагають петлі ферромагнетиков. В даному випадку простежується нелінійна залежність внутрішньої магнітної індукції від величини зовнішніх магнітних полів.На процес намагнічування (перемагнічування) впливає попередній стан феромагнетика. Крім того, крива намагнічування залежить від типу феромагнітного зразка, з якого складається сердечник.Якщо по котушці з сердечником циркулює змінний струм, то намагнічування зразка призводить до відставання намагнічування. В результаті намагнічування сердечника відбувається зрушення фаз в ланцюзі з індуктивним навантаженням. Ширина петлі гистерезиса при цьому залежить від гістерезисних властивостей феромагнетиків, що застосовуються в осерді. Це пояснюється тим, що при зміні полярності струму, ферромагнетик якийсь час зберігає придбану орієнтацію полюсів. Для переорієнтації цих полюсів потрібен час і додаткова енергія, яка витрачається на нагрівання речовини, що призводить до гістерезисних втрат. За величиною втрат матеріали підрозділяються на магнитомягкие і магнітотверді (див. Рис. 3).

Рис. 3. Класифікація магнітних матеріалівМагнітний гістерезис в феромагнетиках відображає залежність вектора намагнічування від напруженості електричного поля (див. Рис. 3). Але не тільки зміна поля по знаку викликає гистерезис. Обертання поля або (що, те ж саме) магнітного зразка, також зрушує тимчасові характеристики намагнічування.

Рис. 4. Петлі гистерезиса під дією зміни напруженості поляЗверніть увагу, що на малюнку зображено подвійні петлі. Такі петлі характерні для магнітного гистерезиса.У однодоменних ферромагнетиках, які складаються з дуже маленьких частинок, утворення доменів не підтримує (не вигідно з точки зору енергетичних витрат). У таких зразках можуть відбуватися тільки процеси магнітного обертання.

Рис. 5. Механізм виникнення петлі магнітного гістерезисуВ електротехніці гістерезисна властивості використовуються досить часто:

  • в роботі електромагнітних реле;
  • в конструкціях комутаційних приладів;
  • при створенні електромоторів і інших силових механізмів.

Явища діелектричного гістерезису

У діелектриків відсутні вільні заряди. Електрони тісно пов’язані зі своїми атомами і не можуть переміщатися. Іншими словами, у діелектриків спонтанна поляризація. Такі речовини називаються сегнетоелектриками.Однак під дією електричного поля заряди в діелектриках поляризуються, тобто змінюють орієнтацію в протилежні сторони. Зі збільшенням напруженості поля абсолютна величина вектора поляризації зростає з нелінійного принципом. У певний момент поляризація досягає насиченим, що викликає ефект діелектричного гістерезису.На зміну поляризації йде частина енергії, у вигляді діелектричних втрат.

Гістерезис в електроніці

При спрацьовуванні різних порогових елементів, часто застосовуються в електронних пристроях, потрібно затримка в часі. Наприклад, гістерезис використовується в компаратороах або тригерах Шмідта з метою стабілізації роботи пристроїв, які можуть спрацьовувати в результаті перешкод або випадкових сплесків напруги. Затримка за часом виключає випадкові відключення електронних вузлів.На такому принципі працює електронний термостат. При досягненні заданого рівня температури пристрій спрацьовує. Якби не було ефекту затримування, частота спрацьовувань виявилася б невиправдано високою. Зміна температури на частки градуса призводило б до відключення термостата.На практиці часто різниця в кілька градусів не має особливого значення. Використовуючи пристрої, що володіє тепловим гистерезисом, дозволяє оптимізувати процес підтримки робочої температури.

Гістерезис напруги. Гістерезис в електротехніці

Гістерезис в загальному понятті(від грецької – відстає) — це властивість певних фізичних, біологічних та інших систем, які реагують на відповідні дії з урахуванням поточного стану, а також передісторії.

Гістерезис характерний т.зв. «насиченням», та різними траєкторіями відповідних графіків, що відзначають стан системи на даний момент часу. Останні, зрештою, мають форму гострокутної петлі.

Якщо ж розглядати безпосередньо електротехніку, то кожен електромагнітний сердечник після закінчення впливу електричного струму протягом деякого часу зберігає власне магнітне поле, яке називається залишковим магнетизмом.

Його величина залежить, насамперед, від властивостей матеріалу: у загартованої сталі вона значно вища, ніж у м’якого заліза.

Але, у будь-якому разі, явище залишкового магнетизму завжди при перемагнічуванні сердечника, коли необхідно розмагнітити його до нуля, а потім змінити полюс на протилежний.

Будь-яка зміна напряму струму в обмотці електромагніту передбачає (через наявність вищезгаданих властивостей матеріалу) попереднє розмагнічування сердечника. Тільки після цього він може міняти свою полярність — це відомий закон фізики.

Для перемагнічування у зворотному напрямку потрібний відповідний магнітний потік.

Іншими словами: зміна сердечника не «встигає» за відповідними змінами магнітного потоку, що оперативно створює обмотка.

Ось ця тимчасова затримка намагнічування сердечника від змін магнітних потоків і отримала назву електротехніки як гістерезис.

Кожне перемагнічування сердечника передбачає позбавлення залишкового магнетизму шляхом впливу протиспрямованим магнітним потоком. Насправді це призводить до певних втрат електроенергії, які витрачаються на подолання «неправильної» орієнтації молекулярних магнітиків.

Останні виявляються як виділення тепла, і представляють звані витрати на гистерезис.

Таким чином, сталеві сердечники, наприклад, статорів або якорів електродвигунів або генераторів, а також повинні мати по можливості найменшу кореляційну силу. Це дозволить знизити гістерезисні втрати, підвищивши в результаті ККД відповідного електричного агрегату або приладу.

Сам процес намагнічування визначається відповідним графіком – так званою петлею гістерези. Вона являє собою замкнуту криву, що відображає залежність швидкості намагнічування від зміни динаміки напруженості зовнішнього поля.

Велика площа петлі має на увазі, відповідно, і великі витратина перемагнічування.

Також практично у всіх електронних приладах спостерігається таке явище, як тепловий гістерезис – неповернення після прогріву апаратури до первісного стану.

Виявлення гістерези використовується в різних магнітних носіях інформації (наприклад, тригерах Шмідта), або в спеціальних гістерезисних електродвигунах.

Широке поширення цей фізичний ефект знайшов також у різних пристроях, призначених для придушення різних шумів (брязкіт контактів, швидкі коливання тощо) в процесі перемикання логічних схем.

Для характеристики явища намагнічування речовини вводиться величина намагніченістю речовини.Намагніченість у СІ визначається формулою

Для феромагнітних тіл намагніченість I є складною нелінійною функцією B0. Залежність I від величини В/µ 0 називається кривою намагніченості (рис. 2). Крива вказує на явище магнітного насичення: починаючи з деякого значення В/µ 0 = В 0н /µ 0 намагніченість практично залишається постійною, рівною Iн(намагніченість насичення).

Магнітною гістерезисом (Від грецького «hysteresis» — відставання слідства від його причини) магнітного поля, В якому знаходиться речовина. Найважливішою причиною магнітного гістерези є характерна для феромагнетика залежність його магнітних характеристик (µ, I) не тільки від стану речовини в даний момент, але і від значень величин µ і I в попередні моменти часу. Таким чином, існує залежність магнітних властивостей від попередньої намагніченості речовини.

Петлею гістерезису називається крива залежності зміни величини намагніченості феромагнітного тіла, поміщеного в зовнішнє магнітне поле, від зміни індукції цього поля від + В/µ 0 до — В/µ 0 і назад. Значення + В/µ 0 відповідає намагніченості насичення I н. Щоб повністю розмагнітити феромагнітне тіло, необхідно змінити напрямок зовнішнього поля. При деякому значенні магнітної індукції — 0к, якій відповідає величина 0к /µ 0 , звана коерцитивною (затримує) силою, намагніченість I тіла стане рівною нулю.

Коерцитивна сила і форма петлі гістерезису характеризують властивість феромагнетика зберігати залишкове намагнічування і визначають використання феромагнетиків для різних цілей. Феромагнетики з широкою петлею гістерезису називаються жорсткими магнітними матеріалами (вуглецеві, вольфрамові, хромові, алюмінієво-нікелеві та інші сталі). Вони мають велику коерцитивну силу і використовуються для створення постійних магнітів різної форми(Смужних, підковоподібних, магнітних стрілок). До м’яких магнітних матеріалів, що мають малу коерцитивну силу і вузьку петлю гістерези, відносяться залізо, сплави заліза з нікелем. Ці матеріали використовуються для виготовлення сердечників трансформаторів, генераторів та інших пристроїв, за умовами роботи яких відбувається перемагнічування у змінних магнітних петлях. Перемагнічування феромагнетика пов’язане з поворотом областей мимовільного намагнічування. Робота, необхідна цього, відбувається з допомогою енергії зовнішнього магнітного поля. Кількість теплоти, що виділяється при перемагнічуванні, пропорційно площі петлі гістерези.

При температурах менших точки Кюрі будь-яке феромагнітне тіло складається з доменів — малихобластей з лінійними розмірамипорядку 10 -2 -10 -3 см, всередині яких існує найбільша величина намагніченості, що дорівнює намагніченості насичення. Домени називаються інакше областями мимовільної намагніченості.Без зовнішнього магнітного поля вектори магнітних моментів окремих доменів орієнтовані всередині феромагнетика абсолютно безладно, так що сумарний магнітний момент всього тіла дорівнює нулю (рис.). Під впливом зовнішнього магнітного поля у феромагнетиках відбувається поворот уздовж поля магнітних моментів не окремих атомів чи молекул, як у парамагнетиках, а цілих областей мимовільної намагніченості – доменів. При збільшенні зовнішнього поля розміри доменів, намагнічених вздовж зовнішнього поля, зростають за рахунок зменшення розмірів доменів з іншими орієнтаціями, що не збігаються з напрямком зовнішнього поля. При досить сильному зовнішньому магнітному полі все феромагнітне тіло виявляється намагніченим. Величина намагніченості досягає максимального значення – настає магнітне насичення. У відсутність зовнішнього поля частина магнітних моментів доменів залишається орієнтованою, і цим пояснюється існування залишкової намагніченості та можливість створення постійних магнітів.

Застосування феромагнетиків у техніці. Ротори генераторів та електродвигунів; сердечники трансформаторів, електромагнітних реле; у електронно-обчислювальних машинах (ЕОМ), телефонах, магнітофонах, на магнітних стрічках.

Парамагнітні речовини характеризуються тим, що намагнічуються у зовнішньому магнітному полі; якщо це поле вимкнути, парамагнетики повертаються в ненамагнічений стан. Намагніченість у феромагнетиках зберігається і після вимкнення зовнішнього поля. На рис. 2 представлена ​​типова петля гістерези для магнітно-твердого (з великими втратами) феромагнітного матеріалу. Вона характеризує неоднозначну залежність намагніченості магнітоупорядкованого матеріалу від напруженості поля, що намагнічує. Зі збільшенням напруженості магнітного поля від вихідної (нульової) точки (1) намагнічування йде штрихової лінії 1-2, причому величина m істотно змінюється в міру того, як зростає намагніченість зразка. У точці 2 досягається насичення, тобто. при подальшому збільшенні напруженості намагніченість не збільшується. Якщо тепер поступово зменшувати величину H до нуля, то крива B(H) вже не слід по колишньому шляху, а проходить через точку 3, виявляючи як би «пам’ять» матеріалу про » минулої історії», звідки і назва «гістерезис». Очевидно, що при цьому зберігається деяка залишкова намагніченість (відрізок 1-3). Після зміни напрямку поля, що намагнічує, на зворотне крива В (Н) проходить точку 4, причому відрізок (1)-(4) відповідає коерцитивній силі, що перешкоджає розмагнічуванню.Дальше зростання значень (-H) призводить криву гістерези в третій квадрант — ділянка 4-5. позитивних значень H призведе до замикання петлі гістерези через точки 6, 7 і 2.


Рис. 2. ТИПІЧНА ПЕТЛЯ ГІСТЕРЕЗИСУ для магнітно-твердого феромагнітного матеріалу. У точці 2 досягається магнітне насичення. Відрізок 1-3 визначає залишкову магнітну індукцію, а відрізок 1-4 — коерцитивну силу, що характеризує здатність зразка протистояти розмагнічування.

Магнітно-тверді матеріали характеризуються широкою петлею гістерези, що охоплює значну площу на діаграмі і тому відповідає великим значенням залишкової намагніченості (магнітної індукції) та коерцитивної сили. Вузька петля гістерези (рис. 3) характерна для магнітно-м’яких матеріалів — таких, як м’яка сталь і спеціальні сплави з великою магнітною проникністю. Такі сплави були створені з метою зниження обумовлених гістерезисом енергетичних втрат. Більшість подібних спеціальних сплавів, як і ферити, мають високий електричний опір, завдяки чому зменшуються не тільки магнітні втрати, а й електричні, зумовлені вихровими струмами.


Рис. 3. ТИПІЧНА ПЕТЛЯ ГІСТЕРЕЗИСУ для магнітно-м’якого матеріалу (наприклад, заліза). Оскільки площа петлі пропорційна втрат енергії, такі матеріали слабко опираються на розмагнічування і характеризуються малими втратами енергії.

Магнітні матеріали з високою проникністю виготовляються шляхом відпалу, що здійснюється витримуванням при температурі близько 1000 ° С, з подальшою відпусткою (поступовим охолодженням) кімнатної температури. При цьому дуже суттєві попередня механічна та термічна обробка, а також відсутність у зразку домішок. Для сердечників трансформаторів на початку ХХ ст. були розроблені крем’янисті сталі, величина m яких зростала зі збільшенням вмісту кремнію. Між 1915 і 1920 з’явилися пермаллої (сплави Ni з Fe) з характерною для них вузькою і майже прямокутною петлею гістерези. Особливо високими значеннямимагнітної проникності m при малих значеннях H відрізняються сплави гіпернік (50% Ni, 50% Fe) та му-метал (75% Ni, 18% Fe, 5% Cu, 2% Cr), тоді як у пермінварі (45% Ni, 30% Fe, 25% Co) величина m практично стала в широких межах зміни напруженості поля. Серед сучасних магнітних матеріалів слід згадати супермалу — сплав з найвищою магнітною проникністю (до його складу входить 79% Ni, 15% Fe та 5% Mo).

(взято з http://www.phyzika.ru/Magnitnoe.html)

Гістерезис

Явище магнітної гістерези спостерігається не тільки при зміні поля Hза величиною та знаком, але також і при його обертанні (гістерезис магнітного обертання), що відповідає відставанню (затримці) у зміні напряму Mзі зміною напряму H. Гістерезис магнітного обертання виникає також при обертанні зразка щодо фіксованого напрямку H.

Теорія явища гістерези враховує конкретну магнітну доменну структуру зразка та її зміни в ході намагнічування та перемагнічування. Ці зміни обумовлені усуненням доменних кордонів і зростанням одних доменів рахунок інших, і навіть обертанням вектора намагніченості в доменах під впливом зовнішнього магнітного поля. Все, що затримує ці процеси та сприяє попаданню магнетиків у метастабільні стани, може спричиняти магнітну гістерезу.

У однодоменних феромагнітних частках (у частках малих розмірів, у яких освіта доменів енергетично невигідно) можуть іти лише процеси обертання M. Цим процесам перешкоджає магнітна анізотропія різного походження (анізотропія самого кристала, анізотропія форми частинок та анізотропія пружних напруг). Завдяки анізотропії, Mначебто утримується деяким внутрішнім полем (ефективним полем магнітної анізотропії) вздовж однієї з осей легкого намагнічування, що відповідає мінімуму енергії. Магнітний гістерезис виникає через те, що два напрямки M(за і проти) цієї осі в магнітоодноосному зразку або кілька еквівалентних (за енергії) напрямків Мв магнітомногоосному зразку відповідають станам, відокремленим один від одного потенційним бар’єром (пропорційним). При перемагнічуванні однодоменних частинок вектор Mпоруч послідовних незворотних стрибків повертається у напрямку H. Такі повороти можуть відбуватися як однорідно, і неоднорідно за обсягом. При однорідному обертанні Mкоерцитивна сила. Більш універсальним є механізм неоднорідного обертання M. Проте найбільше впливає він у разі, коли основну роль грає анізотропія форми частинок. При цьому може бути значно менше ефективного поляАнізотропія форми.

Сегнетоелектричний гістерезис— неоднозначна петлеподібна залежність поляризації Pсегнетоелектриків від зовнішнього електричного поля Eпри його циклічній зміні. Сегнетоелектричні кристали мають у певному температурному інтервалі спонтанну (самовільну, тобто виникає без зовнішнього електричного поля) електричну поляризацію P c. Напрямок поляризації може бути змінено електричним полем. При цьому залежність P(E) у полярній фазі неоднозначна, значення Pпри цьому Eзалежить від передісторії, тобто від того, яким було електричне полеу попередні моменти часу. Основні параметри сегнетоелектричного гістерезису:

  • залишкова поляризація кристала Pост, при E = 0
  • значення поля E Kt (коерцитивне поле), при якому відбувається переполяризація

Пружний гістерезис

Гістерезис використовується для придушення шумів (швидких коливань, брязкоту контактів) в момент перемикання логічних сигналів.

В електронних приладах всіх видів спостерігається явище теплової гістерези: після нагрівання приладу та його подальшого охолодження до початкової температури його параметри не повертаються до початкових значень. Через неоднакове теплове розширення кристалів напівпровідників, кристалоутримувачів, корпусів мікросхем та друкованих платв кристалах виникають механічні напруження, які зберігаються і після охолодження. Явище теплового гістерези найбільш помітно в прецизійних, використовуваних у вимірювальних аналого-цифрових перетворювачах. У сучасних мікросхемах відносний зсув опорної напруги внаслідок теплової гістерези складають близько 10-100 ppm.

У біології

Гістерезисні властивості характерні для скелетних м’язів ссавців.

У ґрунтознавстві

Одне вказує на взаємозв’язок докладених зусиль суб’єктом впливу і досягнутим результатом. Рівень витраченої суб’єктом просвітницької та пропагандистської роботи можна співвідносити з рівнем «намагніченості» (ступенем залучення до нову ідею) об’єкта-носія громадської думки, соціальну групу, колектив, соціальну спільність чи суспільство загалом; при цьому може виявитись деяке відставання об’єкта від суб’єкта. Переконання, зокрема з ймовірними деструктивними наслідками, які завжди проходить успішно. Воно залежить від своїх моральних цінностей, звичаїв, традицій, характеру попереднього виховання, від етичних норм, що домінують у суспільстві тощо.

Друга обставина пов’язана з тим, що новий етапформування суспільної думки можна співвідносити з історією об’єкта, його досвідом, його оцінкою тими, хто раніше виступав об’єктом формування суспільної думки. При цьому можна виявити, що «точка відліку» часу формування суспільної думки зміщується щодо колишньої, що є характеристикою самої системи та її поточного стану.

Література на тему

  • Раддай РайхлінГромадянська війна, терор та бандитизм. Систематизація соціології та соціальна динаміка.Розділ «Боротьба з натовпом»
  • Капустін Валерій СергійовичВведення в теорію соціальної самоорганізації.Тема 11. Явище гістерези у формуванні національних формта способів самоорганізації. Сучасні парадокси та загадки «початку»

У філософії

Математичні моделі гістерези

Поява математичних моделейгістерезисних явищ зумовлювалося досить багатим набором прикладних завдань (насамперед у теорії автоматичного регулювання), у яких носії гістерези не можна розглядати ізольовано, оскільки вони були частиною деякої системи. Створення математичної теорії гістерези відноситься до 60-х років XX-го століття, коли в Воронезькому університетіпочав працювати семінар під керівництвом М. А. Красносільського, «гістерезисної» тематики. Пізніше, в 1983 році з’явилася монографія, в якій різні гістерезисні явища отримали формальний опис у рамках теорії систем: гістерезисні перетворювачі трактувалися як оператори, що залежать від свого початкового стану як від параметра, визначені на досить багатому функціональному просторі(наприклад, у просторі безперервних функцій), що діють у певному функціональному просторі. Просте параметричне опис різних петель гістерези можна знайти в роботі (заміна в даній моделі гармонічних функцій на прямокутні, трикутні або трапецеїдальні імпульси дозволяє також отримати шматково-лінійні петлі гістерези, які часто зустрічаються в дискретній автоматиці, див. приклад на Рис. 2).

Література

Примітки

Wikimedia Foundation. 2010 .

Синоніми:

Дивитись що таке «Гістерезис» в інших словниках:

    — (від грец. hysteresis відставання) запізнювання зміни фізичної величини, що характеризує стан речовини (намагніченості М феромагнетика, поляризації P сегнетоелектрика тощо), від зміни іншої фізичної величини, що визначає… Великий Енциклопедичний словник

    Зсув, відставання Словник російських синонімів. гістерезіс сущ., кіль у синонімів: 2 відставання (10) … Словник синонімів

    ГІСТЕРЕЗА, явище, характерне для пружних тіл; полягає в тому, що ДЕФОРМАЦІЯ тіла при збільшенні НАПРУГИ менше, ніж при його зменшенні через затримки ефекту деформації. Коли механічна напруга повністю видалена, залишається… … Науково-технічний енциклопедичний словник

    — (від грецького hysteresis відставання, запізнювання) 1) Г. в аеродинаміці неоднозначність структури поля течії і, отже, аеродинамічних характеристик обтіканого тіла при одних і тих же значеннях кінематичних параметрів, але при… Енциклопедія техніки

Гістерезис є комплексним поняттям процесів, що відбуваються в системах і речовинах, які здатні в собі накопичувати різну енергію, при цьому швидкість та інтенсивність її наростання відрізняється від кривої її спадання при знятті впливу. У перекладі ж із грецької мовипоняття гістерезис перекладається як відставання, тому й розуміти його слід як запізнення одного процесу стосовно іншого. При цьому зовсім необов’язково, щоб ефект гістерези був характерний тільки магнітним середовищам.

Ця властивість проявляється в багатьох інших системах і середовищах:

  • гідравліки;
  • кінематиці;
  • електроніці;
  • біології;
  • економіці.

Особливо часто використовують поняття під час здійснення регулювання температурних режимів у системах опалення.

Особливості фізичного явища

Ми ж зупинимося саме на гістерези в електронній техніці, пов’язаним з магнітними процесами в різних речовинах. Він показує, як поводиться той чи інший матеріал в електромагнітному полі, а це тим самим дозволяє будувати графіки залежності і знімати якісь показання середовищ, в яких знаходяться ці самі матеріали. Наприклад, цей ефект використовується у роботі терморегулятора.

Розглядаючи більш докладно поняття гістерези та ефект з ним пов’язаний, можна помітити таку особливість. Речовина, що має таку особливість, здатна переходити в насичення. Тобто, це стан, при якому воно більше не здатне накопичувати в собі енергію. А при розгляді процесу на прикладі феромагнітних матеріалів енергія виражається намагніченістю, яка виникає завдяки магнітному зв’язку між молекулами речовини. А вони створюють магнітні моменти — диполі, які у звичайному стані спрямовані хаотично.

Намагніченість у даному випадку — Це прийняття магнітними моментами певного напрямку. Якщо ж вони спрямовані хаотично, то феромагнетик вважається розмагніченим. Але коли диполі спрямовані в один бік, матеріал намагнічений. За ступенем намагніченості сердечника котушки можна судити про величину магнітного поля, створюваного струмом, що протікає нею.

Фізичний процес при гістерезі

Щоб докладно зрозуміти процес гістерезису, необхідно досконально вивчити такі поняття:

Що стосується матеріалів, у яких найкраще спостерігається ефект гістерези, то такими є саме феромагнетики. Це суміш хімічних елементів, яка здатна намагнічуватися за рахунок спрямованості магнітних диполів, тому зазвичай у складі є такі метали, як:

  • залізо;
  • кобальт;
  • нікель;
  • з’єднання з їхньої основі.

Щоб побачити гістерезис, на котушку із сердечником із феромагнетика необхідно подати змінна напруга. При цьому від величини його графік намагнічування сильно не залежатиме, тому що ефект залежить безпосередньо від властивості самого матеріалу і величини магнітного зв’язку між елементами речовини.

Основним моментом при розгляді поняття гістерези в електроніці є саме магнітна індукція, створена навколо котушки при подачі напруги. Вона визначається за стандартною формулою, як добуток магнітної діелектричної проникності речовини до суми напруженості та намагніченості поля.

Щоб зрозуміти загальний принципефекту гістерезису , необхідно скористатися графіком. На ньому видно петлю намагнічування зі стану повної розмагніченості. Ділянку можна позначити цифрами 0-1. При достатній величині напруги і тривалості впливу магнітного поля на матеріал графік доходить до крайньої точки по зазначеній траєкторії. Процес здійснюється не за прямою, а за кривою з певним вигином, що характеризує властивості матеріалу. Чим більше у речовині магнітних зв’язків між молекулами, тим швидше він виходить у насичення.

Після зняття напруги з котушки напруга магнітного поля падає до нуля. Це ділянка на графіку 1-2. У цьому матеріал з допомогою спрямованості магнітних моментів залишається намагніченим. Але величина намагніченості дещо нижча, ніж при насиченні. Якщо такий ефект спостерігається в речовині, воно відноситься до феромагнетиків, здатних накопичувати в собі магнітне поле за рахунок сильних магнітних зв’язків між молекулами речовини.

Зі зміною полярності напруги, що підводиться до котушки, процес розмагнічування продовжується за тією ж кривою. до стану насичення. Тільки в цьому випадку магнітні моменти диполів будуть направлені в зворотний бік. З частотою мережі процес періодично повторюватиметься, описуючи графік, який отримав назву – петля магнітної гістерези.

При багаторазовому намагнічуванні феромагнетика меншою, ніж при насиченні напруженістю, можна отримати сімейство кривих, з яких можна побудувати загальний графік, Що характеризує стан речовини від повного розмагніченого до повного намагніченого.

Гістерезис – це комплексне поняттящо характеризує здатність речовини накопичувати енергію магнітного поля або іншої величини за рахунок наявних магнітних зв’язків між молекулами речовини або особливостей роботи системи. Але таким ефектом можуть мати не тільки сплави заліза, кобальту та нікелю. Титанат барію дасть дещо інший результат, якщо його помістити у полі з певною напругою.

Оскільки він є сегнетоелектриком, то ньому спостерігається діелектричний гістерезис. Зворотна петля гістерезису утворюється при протилежній полярності напруги, що підводиться до середовища, а величина протилежного поля, що діє на матеріал, одержала назву коерцитивна сила.

При цьому величина поля може передувати різним напругам, що пов’язано з особливостями фактичного стану диполів — магнітних моментів після минулого намагнічування. Також на процес впливають різні домішки., що містяться у складі матеріалу. Чим їх більше, тим складніше зрушити стіни диполів, тому залишається так звана залишкова намагніченість.

Що впливає на петлю гістерези?

Здавалося б, гістерезис – це більший внутрішній ефект, Який не видно на поверхні матеріалу, але він сильно залежить не тільки від типу самого матеріалу, але і від якості та виду його механічної обробки. Наприклад, залізо переходить у насичення при напруженості, що дорівнює 1 е, а сплав магніко досягає своєї критичної точки тільки при 580 е. Чим більше дефектів на поверхні матеріалу, тим більша напруженість магнітного поля, щоб вивести його в насичення.

В результаті намагнічування та розмагнічування у матеріалі виділяється теплова енергія, Що дорівнює площі петлі гістерези. Також до втрат у феромагнетиці можна віднести дію вихрових струмів та магнітної в’язкості речовини. Це зазвичай спостерігається при зміні частоти магнітного поля у бік.

Залежно від характеру поведінки феромагнетика серед з магнітним полем, розрізняють статичний та динамічний гістерезис. Перший спостерігається при номінальній частоті напруги, але з її зростанням площа графіка збільшується, що призводить до зростання втрат.

Інші властивості

Крім магнітного гістерези, також розрізняють гальвономагнітний та магнітострикційний ефекти. У цих процесах спостерігається зміна електричного опоруза рахунок механічної деформації матеріалу. Сегнетоелектрики під дією деформаційних сил здатні виробляти електричний струмщо пояснюється п’єзоелектричною гістерезисом Також існує поняття електрооптичного та подвійного діелектричного гістерези. Останній процес має зазвичай найбільший інтерес, тому що супроводжується подвійним графіком у зонах, що наближаються до точок насичення.

Гістерезис визначення відноситься не тільки до феромагнетиків, що застосовуються в електроніці. Такий процес може відбуватися і у термодинаміці. Наприклад, при організації опалення газового або електричного котла. Регулюючим компонентом у системі є терморегулятор. Але лише контрольованою величиною є температура води у системі.

За її зниження до заданого рівня котел включається, починаючи підігрів до заданої величини. Після чого вимикається і процес повторюється у циклі. Якщо зняти показання температури при нагріванні та охолодженні системи при кожному циклі включення та вимкнення опалення, то вийде графік у вигляді петлі гістерезису, який і отримав назву гістерезис котла.

У таких системах гістерезис виявляється у температурі. Наприклад, якщо він становить 4°С, а температура теплоносія встановлена ​​18°С, котел вимкнеться, коли вона досягне значення 22°С. Таким чином, можна налаштувати будь-який прийнятний температурний режиму приміщеннях. А терморегулятор є, по суті, датчиком температури або термостатом, який включає або вимикає опалення при досягненні верхнього і нижнього порогу, відповідно.

Розглянемо процес змінного намагнічування феромагнітного матеріалу. Для цієї мети намотаємо на сталевий осердя обмотку і будемо по ній пропускати постійний струм. Припустимо, що сердечник електромагніту раніше не був намагнічений.

Збільшуючи струм, що проходить по витках обмотки, струм Iвід нуля, ми тим самим збільшуватимемо силу, що намагнічує, і напруженість поля H. Розмір магнітної індукції Bу сердечнику також буде збільшуватися. Крива намагнічування на малюнку 1 має прямолінійну частину, а потім унаслідок насичення крива піднімається повільно, наближаючись до горизонталі. Якщо тепер, досягнувши точки а, зменшувати H, то зменшуватиметься і B. Проте зменшення Bпри зменшенні H, тобто при розмагнічуванні, відбуватиметься із запізненням по відношенню до зменшення H. Величина залишкової індукції при H= 0 характеризується відрізком .

Щоб магнітна індукція в сердечнику стала рівною нулю, необхідно намагнічувати матеріал у зворотному напрямку, тобто перемагнітити його. З цією метою напрям струму в обмотці змінюється на зворотне. Напрямок магнітних ліній та напруженості магнітного поля також змінюється. При напруженості поля H = індукція в осерді дорівнює нулю і матеріал осердя повністю розмагнічений. Значення напруженості поля H = при B= 0 є певною характеристикою матеріалу і називається затримувальною (коерцитивною) силою.

Повторюючи процес перемагнічування, ми отримуємо замкнуту криву а б у в д е а, Яка називається петля гістерези або петля магнітного гістерези. Гістерезис від грецької – відстає, запізнюється. На цьому досвіді легко переконатися, що намагнічування і розмагнічування сердечника (поява і зникнення полюсів, магнітної індукції або магнітного потоку) відстають від моменту появи і зникнення сили, що намагнічує і розмагнічує (струму в обмотці електромагніту). Явище гістерези можна іншими словами охарактеризувати як відставання змін магнітної індукції від змін напруженості поля. Перемагнічування матеріалу пов’язане з витратою деякої кількості енергії, що виділяється у вигляді тепла, що нагріває матеріал.

Магнітний гістерезис особливо сильно позначається, якщо матеріал сердечника має великий залишковий магнетизм (наприклад, тверда сталь). Явище гістерези в більшості випадків шкідливе. Воно спричиняє втрати на гістерезис виражені у нагріванні сердечника та зайвих витратахпотужності джерела напруги, а також супроводжується гудінням сердечника внаслідок зміни полярності та поворотів елементарних частинок матеріалу сердечника.

Перше серйозне дослідження процесів намагнічування стали проведено Олександром Григоровичем Столетовим (1839 – 1896) 1872 року й опубліковано у роботі «Про функцію намагнічування м’якого заліза».

А. Г. Столетов, крім того, досліджував і пояснив природу зовнішнього фотоефекту та виготовив перший фотоелемент.

Відео 1. Гістерезис

Класифікація та основні характеристики магнітних матеріалів

Всі речовини в природі є Магнетик в тому розумінні, що вони володіють певними магнітними властивостями і певним чином взаємодіють із зовнішнім магнітним полем.

Магнітними називають матеріали, що використовуються в техніці з урахуванням
їх магнітних властивостей. Магнітні властивості речовини залежать від магнітних властивостей наночастинок, структури атомів і молекул.

 

Систематизація магнітних матеріалів

Магнітні матеріали ділять на слабомагнітні і сильномагнітних.

До слабомагнітних відносять Діамагнетик і парамагнетики.

До сильномагнітних — ферромагнетики, які, в свою чергу, можуть бути магнитомягкими і магнітотверді. Формально відміну магнітних властивостей матеріалів можна охарактеризувати відносною магнітною проникністю.

Діамагнетиками називають матеріали, атоми (іони) яких не володіють результуючим магнітним моментом. Зовні Діамагнетик проявляють себе тим, що виштовхуються з магнітного поля. До них відносять цинк, мідь, золото, ртуть та інші матеріали.

Парамагнетиками називають матеріали, атоми (іони) яких володіють результуючим магнітним моментом, не залежних від зовнішнього магнітного поля. Зовні парамагнетики проявляють себе тим, що втягуються в неоднорідне магнітне поле. До них відносять алюміній, платину, нікель і інші матеріали.

Феромагнетиками називають матеріали, в яких власне (внутрішнє) магнітне поле може в сотні й тисячі разів перевершувати викликало його зовнішнє магнітне поле.

Будь-яке феромагнітна тіло розбите на домени — малі області мимовільної (спонтанної) намагніченості. За відсутності зовнішнього магнітного поля, напрями векторів намагніченості різних доменів не збігаються, і результуюча намагніченість всього тіла може бути дорівнює нулю.

Існує три типи процесів намагнічування феромагнетиків:

1. Процес оборотного зсуву магнітних доменів. В цьому випадку відбувається зсув границь доменів, націлених ближче до напрямку зовнішнього поля. При знятті поля домени зміщуються в зворотному напрямку. Область оборотного зсуву доменів розміщена вихідному ділянці кривої намагнічування.


2. Процес незворотного зміщення магнітних доменів. В цьому випадку зміщення кордонів між магнітними доменами не знімається при зниженні магнітного поля. Початкові положення доменів можуть бути досягнуті в процесі перемагнічування.

Необоротне зміщення кордонів доменів призводить до виникнення магнітного гистерезиса — відставання магнітної індукції від напруженості поля.

3. Процеси обертання доменів. В цьому випадку закінчення процесів зсуву кордонів доменів призводить до технічного насичення матеріалу. В області насичення все домени повертаються по напрямку поля. Петля гістерезису, що досягає області насичення іменується граничної.

 

Гранична петля гістерезису має наступні властивості: Bmax — індукція насищенія- Br — залишкова індукція- Hc — затримує (коерцитивну) сила.

Матеріали з малими значеннями Hc (вузенькою петлею гистерезиса) і великий магнітною проникністю іменуються магнитомягкими.

Матеріали з великими значеннями Hc (широкої петлею гистерезиса) і низькою магнітною проникністю іменуються магнітотверді.

При перемагничивании феромагнетика в змінних магнітних полях завжди спостерігаються тепловтрати енергії, іншими словами матеріал гріється. Ці втрати обгрунтовані втратами на гістерезис і втратами на вихрові струми. Втрати на гістерезис пропорційні площі петлі гістерезису. Втрати на вихрові струми залежать від електричного опору феромагнетика. Чим вище опір — тим менше втрати на вихрові струми.

Магнитомягкие і магнітотверді матеріали

До магнітомягкого матеріалів відносять:

1. На технічному рівні чисте залізо (електротехнічна низьковуглецевий сталь).

2. Електротехнічні крем`янисті стали.

3. залізонікелевого і железокобальтовие сплави.

4. Магнитомягкие ферити.

Магнітні характеристики низьковуглецевої сталі (на технічному рівні чистого заліза) залежать від вмісту домішок, заломлення кристалічної решітки через деформацію, величини зерна і термообробки. Через низький питомого опору на технічному рівні чисте залізо в електротехніці вживається досить рідко, в основному для магнітопроводів постійного магнітного потоку.

Електротехнічна кремниста сталь є головним магнітним матеріалом масового вживання. Це сплав заліза з кремнієм. Легування кремнієм дозволяє зменшити коерцитивної силу і збільшити питомий опір, іншими словами знизити втрати на вихрові струми.

Листова електротехнічна сталь, що поставляється в окремих аркушах або рулонах, і стрічкова сталь, що поставляється виключно в рулонах — є напівфабрикатами, створеними для виробництва магнітопроводів (сердечників).

Лінії по переробці формують або з окремих пластинок, одержуваних штампуванням або різкої, або навивкой з стрічок.

Железонікелевие сплави називають пермаллоев. Вони володіють великою вихідної магнітної проникністю в області слабких магнітних полів. Пермаллои використовують для сердечників компактних силових трансформаторів, дроселів і реле.

Ферити являють собою магнітну кераміку з величезним питомим опором, в 1010 разів перевершує опір заліза. Ферити використовують в високочастотних ланцюгах, тому що їх магнітна проникність практично не знижується з підвищенням частоти.

Недоліком феритів є їх низька індукція насичення і низька механічна міцність. Тому ферити використовують, зазвичай, в низьковольтної електроніці.

До магнітотвердих матеріалів відносять:

1. Литі магнітотверді матеріали на базі сплавів Fe-Ni-Al.

2. Порошкові магнітотверді матеріали, одержувані методом пресування порошків з наступною термічною обробкою.

3. Магнітотверді ферити. Магнітотверді матеріали — це матеріали для незмінних магнітів, що використовуються в електродвигунах та інших електротехнічних пристроях, в яких потрібно незмінне магнітне поле.

Поділися в соціальних мережах:

Схожі

Різниця між твердими і м’якими магнітними матеріалами (Наука та природа)

Жорсткий проти м’яких магнітних матеріалів
 

Магнітні матеріали дуже важливі в галузях, пов’язаних з магнетизмом. Магнітна індукція — це перетворення магнітного матеріалу в магніт. У таких процесах намагнічування використовуються тверді і м’які магнітні матеріали. Поняття намагніченості відіграє дуже важливу роль у таких сферах, як електромагнітна теорія та магнетизм. Важливо правильно розуміти поняття намагніченості та магнітних матеріалів. У цій статті ми розглянемо магнетизм, магнітну індукцію, що таке м’які магнітні та тверді магнітні матеріали, їх застосування, подібність і нарешті різницю між м’яким магнітним матеріалом і твердим магнітним матеріалом.

Що таке м’який магнітний матеріал?

Для того, щоб зрозуміти поняття м’яких магнітних матеріалів, спочатку потрібно мати базові знання з магнітної індукції. Магнітна індукція — це процес намагнічування матеріалів у зовнішньому магнітному полі. Матеріали можна класифікувати на кілька за своїми магнітними властивостями. Парамагнітні матеріали, діамагнітні матеріали та феромагнітні матеріали можна назвати лише кількома. Існують також деякі менш поширені типи, такі як антиферромагнітні матеріали та ферримагнітні матеріали. Діамагнетизм проявляється в атомах із лише парними електронами. Загальний оберт цих атомів дорівнює нулю. Магнітні властивості виникають лише завдяки орбітальному руху електронів. Коли діамагнітний матеріал поміщається у зовнішнє магнітне поле, він створює дуже слабке магнітне поле, антипаралельне зовнішньому. Парамагнітні матеріали мають атоми з непарними електронами. Електронні спіни цих непарних електронів діють як маленькі магніти, які дуже сильніші за магніти, створені орбітальним рухом електронів. Якщо їх розмістити у зовнішньому магнітному полі, ці маленькі магніти вирівнюються із полем для отримання магнітного поля, паралельного зовнішньому. Феромагнітні матеріали також є парамагнітними матеріалами з зонами магнітних диполей в одному напрямку, навіть до нанесення зовнішнього магнітного поля. При застосуванні зовнішнього поля ці магнітні зони будуть вирівнюватися паралельно полю, щоб вони зробили поле сильнішим. Феромагнетизм залишається в матеріалі навіть після видалення зовнішнього поля, але парамагнетизм і діамагнетизм зникають, як тільки видаляється зовнішнє поле. М’які магнітні матеріали є частиною сімейства феромагнітних матеріалів. М’які магнітні матеріали проявляють сильні магнітні властивості у зовнішньому магнітному полі, але втрачають магнетизм після видалення зовнішнього поля. Це спричиняє такий лист, як крива гістерезису.

Що таке твердий магнітний матеріал?

Тверді магнітні матеріали мають більш потужну намагніченість, ніж м’які магнітні матеріали при впливі на зовнішнє поле. Тверді магнітні матеріали будуть містити магнетизм навіть після видалення зовнішнього поля. Вони використовуються для створення постійних магнітів. Петля гістерезису з твердих магнітних матеріалів має форму майже квадратної форми.

Чим відрізняється твердий магнітний матеріал від м’якого магнітного матеріалу?

• Тверді магнітні матеріали мають більш сильні намагнічування, ніж м’які магнітні матеріали. 

• Тверді магнітні матеріали мають здатність стримувати магнетизм навіть після видалення зовнішнього поля, але м’які магнітні матеріали не мають такої здатності.

Гистерезис – определение и преимущества петли гистерезиса

Гистерезис возникает в системе, в которой присутствует магнитное поле. Это также общее свойство ферромагнитных веществ. В общем, когда намагниченность ферромагнитных материалов отстает от магнитного поля, этот эффект можно назвать эффектом гистерезиса.

 

Термин «гистерезис» означает «отставание». Термин гистерезис характеризуется отставанием интенсивности намагниченности (В) от напряженности магнитного поля (Н).

 

Все ферромагнетики проявляют явления гистерезиса. Чтобы лучше понять концепцию, давайте рассмотрим пример, когда ферромагнитное вещество находится внутри катушки с током. Благодаря магнитному полю, которое присутствует, вещество намагничивается. Если мы изменим направление тока, вещество размагнитится, и этот процесс называется гистерезисом.

 

Существует два типа гистерезиса, которые можно обозначить как:

 

Петля гистерезиса

Петля гистерезиса показывает взаимосвязь между интенсивностью намагничивания и намагничивающим полем. Эта петля создается путем измерения магнитного потока, исходящего от ферромагнитного вещества при изменении внешнего намагничивающего поля.

 

(изображение будет обновлено в ближайшее время)

 

(изображение будет обновлено в ближайшее время)

 

Указывая на график, если B измеряется для различных значений H и если мы отображаем результаты в графической форме, график покажет петлю гистерезиса.

  • Интенсивность магнетизма (B) увеличивается, когда магнитное поле (H) увеличивается от 0 (нуля).

  • С усилением магнитного поля значение магнетизма увеличивается и, наконец, достигает точки A, известной как точка насыщения, где B постоянна.

  • С уменьшением величины магнитного поля уменьшается величина магнетизма. Но в точке B и H равны нулю, материал или вещество сохраняет небольшое количество магнетизма, называемого остаточным или сохраняющим магнетизмом.

  • Когда происходит уменьшение магнитного поля в отрицательную сторону, происходит уменьшение магнетизма.В точке С вещество полностью размагничено.

  • Сила, необходимая для устранения удерживающей способности материала, называется коэрцитивной силой (C).

  • Цикл продолжается в противоположном направлении, где точка сохранения — E, точка насыщения — D, а коэрцитивная сила — F. , и этот цикл известен как петля гистерезиса.

 

Преимущества петли гистерезиса

Меньшая область петли гистерезиса является признаком меньшей потери гистерезиса.Петля гистерезиса дает вещество с важностью коэрцитивности и удерживающей способности. Таким образом, выбор правильного материала для изготовления постоянного магнита упрощается сердцем машин.

 

Остаточный магнетизм можно рассчитать по графику B-H, поэтому выбрать материал для электромагнитов просто.

 

Потери энергии из-за гистерезиса

Лучшим примером определения потерь энергии из-за гистерезиса является трансформатор, и, как мы знаем, в процессе намагничивания и размагничивания требуется энергия.

 

Во время цикла намагничивания и размагничивания магнитных веществ будет расходоваться некоторая энергия. Эта израсходованная энергия проявляется в виде тепла, и эти потери тепла известны как гистерезисные потери.

 

Потери энергии на единицу объема вещества = площадь кривой гистерезиса

 

В трансформаторах энергия постоянно теряется в виде тепла из-за непрерывного процесса намагничивания и размагничивания. В связи с этим эффективность потерь энергии трансформатора снижается.

 

Чтобы остановить эту потерю энергии, в трансформаторах используется сердечник из мягкого железа, поскольку потери на гистерезис или потери энергии в случае мягкого железа намного меньше, чем в других материалах.

Разница между мягкими и жесткими магнитными материалами

Жесткий магет

Процесс намагниченности и размагничивания легко.

Процесс намагничивания и размагничивания затруднен.

Мягкий магнит можно получить путем постепенного нагревания и последующего охлаждения.

Твердый магнит может быть получен путем нагревания и резкого охлаждения.

Площадь петли гистерезиса мала, а также малы сохраняющая способность и коэрцитивность.

Площадь петли гистерезиса велика, а сохраняемость и коэрцитивность также высоки.

Это временные магниты.

Это постоянные магниты.

Примерами являются ферриты, гранат, железоникелевый сплав.

Примерами являются вольфрам, сталь, углеродистая сталь и хромистая сталь.

Мягкий железо против стали

    • Мягкое железо могут легко намагничивать и демагничиваться по сравнению со сталью

    • Устанавливающая способность мягкого железа — это больше к тому, что о сохранении стали

    • стали больше по сравнению с коэрцитивной силой мягкого железа

    • Из-за малой площади потери энергии в мягком железе меньше, чем потери энергии в стали

    • Площадь петли в случае мягкого железа меньше, чем у стали

    • Оба I и χ имеют высокое содержание мягкого железа, тогда как оба низкое содержание стали

    • Мягкое железо используется в электромагнитных лентах, трансформаторах, магнитофонах и многом другом

    • Магнитная проницаемость мягкого железа выше, чем у стали

    n и преимущества петли гистерезиса на Vedantu

  • Внимательно прочтите содержание страницы

  • Просмотрите каждую часть и особенно части, которые необходимо перечитать

  • Выделите все ключевые области глава

  • Не пропускайте ни один раздел на странице

  • Запишите все на своем родном языке где-нибудь, чтобы лучше понять

  • Повторите со страницы перед любым тестом по главе Учащиеся на гистерезисе?

    Да, в веданту имеется достаточно учебных материалов, которые должны быть известны учащимся. У него есть Гистерезис — определение и преимущества петли гистерезиса на его онлайн-платформе для обучения, которую студенты могут прочитать. Все учащиеся, которым необходимо правильно понять основы главы, могут читать отсюда. На портале Vedantu есть только соответствующие учебные материалы, поэтому студенты могут читать их, не беспокоясь.

    Что такое кривая магнитного гистерезиса?

    Определение

    Кривая магнитного гистерезиса представляет собой отношение между силой намагничивания (H) и интенсивностью магнитного потока для ферромагнитного материала.Другое название кривой магнитного гистерезиса — кривая BH или просто петля гистерезиса.

    Кривая магнитного гистерезиса относится к свойствам намагничивания материала, благодаря которым он сначала намагничивается, а затем размагничивается. Таким образом, кривая магнитного гистерезиса вводит отставание или задержку магнитного материала. Также важно отметить, что каждый тип материала сердечника будет иметь свой собственный набор кривых магнитного гистерезиса.

    Формирование кривой магнитного гистерезиса Рис. : Кривая магнитного гистерезиса

    Кривая B-H или петля магнитного гистерезиса выше показывает нелинейное поведение ферромагнитного сердечника графически

    Инициализация с ненамагниченным сердечником.Предположим, что и B, и H будут в нуле в начале координат.

    Когда ток намагничивания «i» увеличивается в положительном направлении, напряженность магнитного поля H также увеличивается линейно. В результате плотность потока B также увеличивается. Точка от 0 до a показывает это поведение. Это ведет к насыщению.

    Как только ток намагничивания в катушке снизится до нуля. Магнитное поле, циркулирующее вокруг сердечника, также сводится к нулю. Однако магнитный поток не достигнет нуля.Это происходит из-за остаточного магнетизма, присутствующего в ядре. Точка от a до b показывает это поведение.

    Сохраняемость

    Здесь появляется новый термин, т. е. сохраняемость или остаточная память . Сохраняемость — это способность материала сохранять часть своего магнетизма внутри ядра после прекращения процесса намагничивания. В то время как Остаточный магнетизм равен величине плотности потока, оставшейся в ядре.

    Далее, Чтобы уменьшить плотность потока в точке b до нуля, нам нужно изменить направление тока на противоположное.

    Коэрцитивная сила

    Вновь появился в видении новый термин «Принудительная сила». Мы можем определить Коэрцитивная сила как намагничивающую силу, которая должна быть приложена, чтобы обнулить остаточную плотность потока. Эта коэрцитивная сила меняет магнитное поле на противоположное, так что ядро ​​становится размагниченным в точке 90 245 c 90 246.

    В результате сердечник намагничивается в противоположном направлении.при увеличении обратного тока. Дальнейшее увеличение этого тока намагничивания приведет к тому, что сердечник достигнет точки насыщения, но в противоположном направлении. Точка d на кривой объясняет такое поведение.

    Точка d симметрична точке b . Если ток намагничивания снова уменьшится до нуля. Остаточный магнетизм, присутствующий в ядре, будет равен предыдущему значению, но в обратном направлении в точке и .

    Снова реверс тока намагничивания, на этот раз в положительном направлении.Это приведет к тому, что магнитный поток достигнет нулевой точки f на кривой. И, как и прежде, дальнейшее увеличение тока намагничивания в положительном направлении приведет к тому, что сердечник достигнет насыщения в точке и .

    Путь  a-b-c-d-e-f-a , сформированный по мере того, как ток намагничивания, протекающий через катушку, продолжает изменяться между положительным и отрицательным значением. Этот путь известен как Кривая B-H или Петля магнитного гистерезиса .

    Хотите узнать о похожих темах? Вот несколько избранных блогов для вас!

    Определение петли гистерезиса, кривая BH Цикл намагничивания Потеря гистерезиса

    Петля гистерезиса, также называемая кривой гистерезиса или кривой BH, показывает взаимосвязь между индукционной плотностью магнитного потока и силой намагничивания. В этом посте мы обсудим, что такое петля гистерезиса (кривая BH), определение, цикл намагничивания, потери на гистерезис и как их уменьшить.

    Что такое петля гистерезиса – определение кривой BH

    Явление отставания интенсивности намагничивания (I) или магнитной индукции (B) от поля намагничивания (H), когда ферромагнитный материал, такой как железо, подвергается полному цикл намагничивания называется Гистерезис .

    Рис. 1. Знакомство с петлей гистерезиса

    Когда мы помещаем железный стержень внутрь проводника с током, железный стержень приобретает магнитные свойства благодаря магнитному полю в проводнике.Однако, когда мы меняем направление тока, железный стержень размагничивается. Этот цикл намагничивания представляет собой кривую гистерезиса или петлю .

    Кривая BH демонстрирует зависимость между индукционной плотностью магнитного потока (B) и намагничивающей силой (H). Кроме того, форма кривой BH различна для различных ферромагнитных материалов, как показано на рис. 2. Эта форма кривой определяет магнитные свойства материала и его способность сохранять намагниченность.

    Рис. 2 – Кривая BH для (a) мягкого железа (b) твердой стали

    Связь между циклом намагничивания и гистерезисом

    Рассмотрим железный сердечник, помещенный в соленоид, как показано на рис. 3 , Когда мы увеличиваем ток через соленоид, это также увеличивает магнитную напряженность. Мы можем представить это генерируемое магнитное поле как H. В результате плотность магнитного потока B также увеличивается с увеличением H. Это представлено кривой OA петли гистерезиса на рис.4.

    Ток дополнительно увеличивается с помощью соленоида. В этот момент значение поля намагничивания увеличивается, но плотность магнитного потока B не изменяется. Это известно как точка насыщения «A», как показано на рис. 4.

    Рис. 3 – Железо Сердечник в соленоиде

    Процесс сохранения

    Теперь мы уменьшаем значение тока в соленоиде до H = 0. Отсюда начинается размагничивание железа. Даже когда поле намагничивания равно «0» или снято, Плотность магнитного потока остается и не равна «0».Это показывает, что железный сердечник сохраняет некоторую намагниченность (OB), и мы знаем эту остаточную намагниченность как « Retentivity ».

    Процесс коэрцитивной силы

    Чтобы удалить эту остаточную намагниченность, мы можем изменить направление тока через соленоид так, чтобы H действовал в противоположном направлении, обозначенном как «OC». Это обратное намагничивающее поле (OC) уменьшает поле намагничивания до «0», так что материал не имеет никакого намагничивания. Мы знаем это свойство как « Коэрцитивность ».

    Кривая BH

    С этой точки мы увеличиваем значение тока, что, в свою очередь, увеличивает обратное намагничивающее поле. Соответственно, значение B также увеличивается в противоположном направлении, пока не достигнет точки насыщения «D». Теперь, если уменьшать обратное намагничивающее поле постепенно, плотность потока также будет уменьшаться, как показано на кривой «DE». Существует остаточная намагниченность «OE» при H = 0 и B ≠ 0. Чтобы удалить эту остаточную намагниченность, мы применим поле прямого намагничивания , как показано кривой «EF».

    Мы называем этот полный цикл «abcdefa» как Цикл намагничивания . Кроме того, цикл намагничивания показывает, что Магнитная индукция отстает от намагничивающего поля , производящего ее. Мы знаем это явление как гистерезис, а сформированная кривая известна как кривая BH или петля гистерезиса.

    Рис. 4 – Кривая BH или петля гистерезиса

    Гистерезисные потери Определение

    Мы можем определить Гистерезисные потери как энергию, необходимую для прохождения одного полного цикла кривой BH. Цикл намагничивания расходует энергию, которая появляется в виде тепла. Эта потеря тепла называется Hyst. потеря. Площадь кривой BH соответствует потерям энергии на единицу объема вещества.

    Уравнение для Hyst. Потеря:

    , где

    , где

    Как снизить потерю гистерезиса

    . Мы можем эффективно сократить потери на , используя материалы с высокой проницаемостью и низкими ценностями принудительной силы , такие как:

    • мягкий железо
    • Железо-никелевые сплавы
    • Аморфные магнитные сплавы

    Применение петли гистерезиса

    Применения включают:

    • Мягкое железо имеет узкую кривую BH и поэтому широко используется в сердечниках трансформаторов .
    • Площадь петли гистерезиса для стали велика, поэтому они используются для изготовления постоянных магнитов .
    • Мы выбираем материалы для магнитной записи, запоминающих устройств, электрооборудования переменного тока и т. д. на основе площади кривой BH различных ферромагнитных материалов.

    Преимущества петли гистерезиса (кривая BH)

    Преимущества:

    • Петля гистерезиса помогает в оценке остаточного магнетизма.
    • Небольшая площадь контура указывает на меньшее значение Hyst. потеря.

    Недостатки кривой BH

    Недостатки:

    • Если площадь контура больше, то гистерезисные потери также велики.
    • Эти потери увеличиваются с увеличением частоты, что приводит к снижению эффективности выходной мощности.
      Читайте также:
    Электромагнитная индукция - теория, применение, преимущество, недостаток
    Принцип эффекта Холла - история, объяснение теории, математические выражения 
      Электромобиль - Зарядные станции для электромобилей  

    Потери на гистерезис и потери на вихревые токи: в чем разница?

    Во всех электродвигателях возникают потери вращения при преобразовании электрической энергии в механическую. Эти потери обычно классифицируются как магнитные потери, механические потери, потери в меди, потери на щетках или паразитные потери, в зависимости от основной причины и механизма. В категорию магнитных потерь входят два типа — гистерезисные потери и потери на вихревые токи.


    Потеря гистерезиса

    Гистерезисные потери вызваны намагничиванием и размагничиванием сердечника при протекании тока в прямом и обратном направлениях. По мере увеличения намагничивающей силы (тока) увеличивается магнитный поток.Но когда намагничивающая сила (ток) уменьшается, магнитный поток уменьшается не с той же скоростью, а менее плавно. Поэтому, когда намагничивающая сила достигает нуля, плотность потока все еще имеет положительное значение. Чтобы плотность потока достигла нуля, намагничивающая сила должна быть приложена в отрицательном направлении.

    Зависимость между силой намагничивания H и плотностью потока B показана на кривой гистерезиса или петле. Площадь петли гистерезиса показывает энергию, необходимую для завершения полного цикла намагничивания и размагничивания, а площадь петли представляет энергию, потерянную во время этого процесса.

    Петля гистерезиса показывает взаимосвязь между плотностью наведенного магнитного потока (B) и силой намагничивания (H). Его часто называют петлей B-H.
    Изображение предоставлено: NDT Resource Center

    Уравнение для гистерезисных потерь дано как:

    P b = η * B макс. n * f * V

    P b = потери на гистерезис (Вт)

    η = коэффициент гистерезиса Штейнмеца, в зависимости от материала (Дж/м 3 )

    B max = максимальная плотность потока (Вб/м 2 )

    n = показатель Штейнмеца, варьируется от 1.от 5 до 2,5, в зависимости от материала

    f = частота инверсий магнитного поля в секунду (Гц)

    В = объем магнитного материала (м 3 )


    Потери на вихревые токи

    Потери на вихревые токи являются результатом закона Фаради, который гласит, что «Любое изменение в окружающей среде катушки с проводом вызовет индуцирование напряжения в катушке, независимо от того, как создается магнитное изменение». Таким образом, когда сердечник двигателя вращается в магнитном поле, в катушках индуцируется напряжение или ЭДС.Эта индуцированная ЭДС вызывает протекание циркулирующих токов, называемых вихревыми токами. Потери мощности, вызванные этими токами, известны как потери на вихревые токи.

    В сердечниках якоря двигателей

    используется множество тонких кусков железа (называемых «пластинками»), а не один кусок, потому что сопротивление отдельных кусков выше, чем сопротивление одного цельного куска. Это более высокое сопротивление (из-за меньшей площади на единицу) уменьшает вихревые токи и, в свою очередь, потери на вихревые токи. Пластины изолированы друг от друга лаковым покрытием для предотвращения «перескакивания» вихревых токов с одной пластины на другую.

    Вихревые токи в многослойных сердечниках (справа) меньше, чем в сплошных сердечниках (слева).
    Изображение предоставлено: wikipedia.org

    Уравнение для потерь на вихревые токи имеет вид:

    P P 9 9 = K = K 9 * B Max 2 * F 2 * T 2 * V

    P e = потери на вихревые токи (Вт)

    K e  = вихретоковая постоянная

    B = плотность потока (Вб/м 2 )

    f = частота инверсий магнитного поля в секунду (Гц)

    t = толщина материала (м)

    В = объем (м 3 )


    Магнитные потери названы так потому, что они зависят от магнитных путей в двигателе, но их также называют «потери в сердечнике» и «потери в стали».

    Понимание загадки петли гистерезиса в фармакокинетике / Фармакодинамические отношения


    Кларитромицин 15 ML и mdr1a(2/2)] /мин * 2 мкг/кг/мин в течение 6 ч непрерывной инфузии или 2 мг однократная пероральная доза 2 9015 Концентрация плазмы и лекарств на месте эффекта Na prox 1 стероидное противовоспалительное средство * 1 -0-парксон нервная система 9Opental 0 90 90 250 мкг раствора для приема внутрь
    Альфа-человеческий предсердный
    натрийуретический пептид
    Пептидный препарат Крысы 6–12 мкг/кг в/в инфузия в течение 60 мин Место действия, для диуретического эффекта, должно находиться в ткани или место, отличное от кровеносных сосудов. Дууууууретический эффект (%) концентрация плазмы (NG / ML) α-HANP
    AripiPrazole AripiPrazole Atypical Antipsychotic 18 человек (здоровый) 2, 5, 10, 30 мг пероральные дозы Ограниченный доступ к месту действия из-за Гематоэнцефалический барьер и молекулы-транспортеры на барьере Занятость дофаминовых рецепторов (%) Концентрация арипипразола в плазме (нг/мл) [12]
    Астрагалозид IV Противовоспалительный и иммунорегуляторный Китайская медицина) Крысы 20 мг/кг Астрагалозид IV, Атрактиленолид I 2. 165 мг/кг и 116,9 мг/кг Прим-О-глюкозилцимифугина путем внутрижелудочного промывания Нарушение равновесия между местом действия и центральной Отсек Скорость роста клеток селезенки концентрация плазмы (NG / мл) [13] [13] [13]
    (+/-)
    ATENOLOLOL
    селективный бета-блокатор 10 крыс немедленные релиз гранулы 16 мг/кг перорально разовая доза Нарушение равновесия между центром воздействия и центром Отсек Изменение в систолическом артериальном давлении (MM ZMG) концентрация атенолола (мкг / мл) [14] *
    [14] *
    Atracurium нервно-мышечный блокирующий агент 10 человек (критически болен острыми респираторами дистресс) 1 мг/кг внутривенно болюсно с последующим введением 1 мг/кг/ч в течение 72 часов Время задержки между концентрацией и эффектом, эффекта может не быть Начните до 80% рецепторов заняты Поезд из четырех человек в качестве индекса терапевтического эффекта концентрация атракуриума плазмы (мкг / мл) [15]
    азитромицин антибиотик крысы 40, 100 мг/кг/ч в/в в течение 90 мин Отсроченное распределение в месте действия, калий Каналы на желудочковых миоцитах Изменение интервала QT (MSEC) Концентрация плазмы азитромицина (мкг / мл) [16]
    (+/-)
    Baclofen
    мышцы скелетных мышц Mice 1–3 мг/кг внутрибрюшинно 2-компартментная открытая модель эффекта Антиноцицептивный эффект (% МПЭ) Баклофен в крови (мкг/мл) [17]
    ингибитор 12 человек (здоровые) 5 мг перорально два раза в день или 10 мг перорально один раз в день Компартмент-эффект или непрямой ответ % снижения DHPG по сравнению с исходным уровнем Концентрация бефлоксатона в плазме (нг/мл)

    0 [298]
    Бенидипин Дигидропиридин Блокатор кальциевых каналов Крысы 1 мг/кг перорально Модель эффект-компартмента Изменение артериального давления (%) Концентрация бенидипина в плазме (нг/мл) [18]
    Бромокриптин Агонисты дофамина Крысы 2. 5, 10 мг/кг внутрибрюшинно Задержка уравновешивания между концентрациями в головном мозге и концентрация в плазме Количество вращений (/ 15min) Концентрация плазмы Бромоцина (NG / ML) [19]
    Bumetanide Bumetanide Poot Dioureticate 3 человека (здоровый) 1 мг ИК-планшет Поглощение поглощения почечная недостаточность) 11 человек (здоровые) 3 мг перорально (однократно) Задержка уравновешивания между плазмой концентрация и концентрация в месте воздействия ΔСАД (мм рт. ст.) ΔДАД (мм рт.ст.) ΔЧСС (BPM) Плазменная концентрация Буназозина (NG / мл) [21] [21] [21] [21] [21] [21] [21]
    (+/-)
    Бупренорфин
    Опиоидный анальгетик 4 крысы 8 мкг / кг IV более 20 секунд Кинетика распределения целевого сайта и рецептора кинетика ассоциации/диссоциации Изменение латентного периода в мозжечке, остальной части мозга и Специфический сайт связывания (SEC) концентрация бупренорфина (NG / ML) [22]
    (+/-) CandesArtan (+/-) CandesArtan Облокировщик рецептора Angiotensin II 12 человек (здоровый) 8 мг PO Задержка распределения между концентрациями в плазме и место действия Фармакодинамика (области под профилем времени действия: DR-1) Фармакокинетика (эквиваленты концентрации: NKI) [22] [22]
    (+/-) CandesArtan (+/-) CandesArtan Blocker рецептор Angiotensin II 12 человек (здоровая) 4, 8, 16 мг PO (Одиночные дозы) Медленное внезапное количество кандесартана с рецепторного сайта диастолический BP концентрация плазмы . [23] [23]
    Cibenzoline Cibenzoline Class i Antiar-Agent 6 человек (здоровые) 100 мг внутривенно в течение 20 минут Задержка между концентрацией препарата и эффектом Пролонгация комплекса QRS (% увеличения от исходного уровня) Концентрация цибензолина в плазме (нг/мл) [24]
    Макролидный антибиотик Крысы 6. 6, 21,6, 43,2 мг/кг/ч в/в в течение 90 мин Замедленное распределение в месте действия, калий каналов на желудочковых миоцитах Изменение интервала QT (мс) Концентрация кларитромицина в плазме (мкг/мл) [16]
    Клонидин Альфа2-адреномиметик 10 человек (здоровые) 200 мкг перорально Наблюдаемая задержка между связыванием препарата и рецептором Эффекты RM порог (мА)
    карта (мМКГ)
    концентрация клонидина (NG / мл) [25]
    Cocaine препарат насильника 7 человек копченые дозы (10, 20, и 40 мг) Задержка между концентрацией в крови и эффектом, обусловленным действием препарата транспортируется через ткани в отделении эффекта Среднее изменение частоты сердечных сокращений (BPM) и среднего диаметра зрачка changr (мм) Концентрация кокаина в плазме (нг/мл) [299] *
    Кокаин Злоупотребление наркотиками 5, 25 и 50 мг) и в/в. дозы (8, 16, 32 мг) Быстрое распределение препарата в головном мозге Среднее изменение систолического и диастолического давления (BPM) и Рейтинги стимулированного, высокого или наркотики, симпатии Концентрация артериальной плазмы кокаина (NG / мл) [300] *
    Задержка Задержка в распределении препарата для влияния на эффект ингибирование кальцинерина (%) циклоспорин концентрация (нг / мл) [26] [26] [26] [26] CYSTEAMINE цистиноз) Варьируется для каждого человека, QID Время задержки между концентрацией препарата и эффектом Концентрация цистеина в лейкоцитах (нмоль ½ цистеамина на мг белка) Средняя концентрация цистеамина (мкМ) [27]
    D-амфетамин Стимулятор 22 крысы 1. 5 мг/кг основания D-амфетамина IR Задержка прохождения препарата через ГЭБ и проникновения в полосатое тело нервных окончаний перед высвобождением дофамина для производства функционального результат Концентрация дофамина в полосатом теле (% от исходного уровня) и локомоторная активность плазменный амфетамин (NG / ML) [28] *
    10 мг/кг i.v. Место действия обоих штаммов было фармакологически отдельно от центрального отдела Антиноцицепция (% MPR) Нормализованная доза концентрация в крови (нг/мл на мг/кг) [329]
    Диазепам Бензодиазепин 12 человек (здоровые) 0,1 мг/кг и 0,2 мг/кг в/в инфузия (четыре отдельных случаев) Не описано Результат теста замены цифрового символа (количество Правильно) Концентрация плазмы диазепама (NG / ML) [301] *
    Нарушение равновесия между плазмой и компартментом действия ЭЭГ эффект препарата (мкВ) Концентрация диазепама в плазме (нг/мл) [302] *
    Диклофенак агент 30 крыс 0. 56, 1, 1,8, 3,2, 5,6, 10 мг/кг перорально Медленная кинетика равновесия между диклофенаком концентрации в центральном и эффекторном отделах Индекс функциональности (%) (наблюдаемый антиноцицептивный Эффект) Концентрация крови Diclofenac (NG / ML) [29]
    Diclofenac Нестероидного противовоспалительного агента 20 человек (здоровый) 50 мг и 100 мг Diclofenac-Na шипучие po Задержка между концентрациями в плазме диклофенак и профили зависимости эффекта от времени Обезболивающие эффекты при использовании экспериментальной боли у человека модель Концентрация диклофенака в крови (нг/мл) [30]
    Дофетилид Антиаритмический препарат 10 человек (здоровые) 0. 5 мг в/в инфузия в течение 30 мин Задержка проникновения лекарственного средства в активный центр QTc (мс) Концентрация дофетилида в плазме (нг/мл) [31]
    Ингибитор ахолинэстеразы36 636 8 человек (здоровые) 10, 20, 30 мг перорально однократно Образование активных метаболитов и/или медленная ассоциация и диссоциация от фермента в эритроцитах Среднее ингибирование холинэстеразы плазмы (%) Среднее ингибирование CHOLINESERASE RBC (%) средняя эптастигмин плазменный уровень (NG / ML) [32]
    Escitalopram селективный ингибитор повторного захвата серотонина MICE 1 мг / кг Однократный подрез Проникновение над барьером кровяного мозга 5-HTP Оценка Escitalopram Сыворовочная концентрация (NG / ML)
    FantoFarone Антагонист кальция 6 человек (здоровый) 100 мг и 300 мг перорально однократная доза Отделение эффекта PR Продолжительность интервала (мс) и кровоток в плечевой артерии (%) Фантофарон SR 33671 Концентрация (нг/мл) [303]
    (+/-)
    Фелодипин
    Блокатор кальциевых каналов функция) 10 мг фелодипина перорально в равновесном состоянии Медленное равновесие между лекарством и рецептором Влияние диастолического артериального давления (% Снижение) концентрация плазмы (NMOL / L) [34]
    Фентинид Синтетический ретиноид 50 детей с нейробластомой 100-4000 мг / м 2 PO Daily для 28 дней Наличие отсека эффектов (возможно Печень) процентное снижение уровня ретинола Фенретинид (мкМ) [35]
    (+//-) Fexofofenadine H 1 —antagonist 6 человек (здоровый) 60 мг таблетка Задержка уравновешивания между концентрацией в плазме и Отсек на сайте эффекта Интервал QTC в миллисекундах Фесофенадиновая концентрация (NG / мл) [36] [36]
    нестероидного противовоспалительного агента 8 крыс 10 мг /кг при интубации желудка с замедленным высвобождением гранулы Изменения кишечной проницаемости при пролонгированном высвобождении формулировка обусловлена ​​не только системной доступностью НПВП, поскольку это также может быть результатом постоянного воздействия на желудочно-кишечный тракт К препарату Изменение проницаемости кишечника S-Flurbiprofen концентрация (мкг / мл) [37] [37] [37] [37]
    Furosemide Loop Diouretical 26 человек (здоровый) 60 мг таблетки PO задержка Эффект Диурез (мл / мин) Скорость выделения фуросемида (мкг / мин) [38] *
    Furosemide Loop Dioureticate 4 человека (здоровый) 40 мг ИК-планшет po Ингибирование реабсорбции натрия и хлорида при Петля Генле была задержана из-за быстрого рассасывания, что привело к быстрому Экскреция Мочегонник (ML / H) Скорость выделения фуросемида (мг / ч) [39] *
    Furosemide Loop Dioureticate 11 Люди, Среднеевропейские арабы (здоровые) 12 люди, Азиатская (здоровая) 40 мг вкладка Po одиночная доза Задержка препарата / задержка в равновесии Скорость выделения фуросемида концентрация плазмы фуросемида [40] *
    Furosemide 8 человек (здоровые) 10 мг в/в инфузия в течение 10 минут Задержка между скоростью выведения и мочегонным эффектом ) [41] *
    Индометацин Нестероидного противовоспалительного агента 6 крысы 10 и 20 мг / кг Po Дозы Модель эффекта-отсек Среднее мочой 51 Экскреция Cr-ЭДТА Концентрация индометацина в плазме (мг/л) [42]
    Инсулин (обычный
    и НПХ)
    Пептидный гормон 16 люди (здоровые) 10 ЕД обычного инсулина для подкожного введения или 25 ЕД НПХ, вводимый подкожно в виде разовой дозы Задержка между концентрациями инсулина в сыворотке и Exfert Уровень инфузии глюкозы (ммоль / мин) инсулиновая концентрация сыворотки (PMOL / L) [304]
    (+/-)
    IRBESARTAN
    Angiotensin II блокировщик рецептора 150 человек 150 или таблетка 300 мг перорально однократно Сосудорасширяющее действие ирбесартана на АТ1-рецептор (модель отделения эффекта) ДАД (мм рт. ст.) САД (мм рт. ст.) Концентрация ирбесартана в плазме (мкг/мл) [43]
    (+/−)
    Ирбесартан
    Блокатор рецепторов ангиотензина II 10 собак 2 мг/кг или 5 мг/кг2 курса лечения 3 недели отдельно) Время, необходимое для раздачи наркотиков из центрального Отсек для рецепторов AT1 Ингибирующее влияние на SBP (MM ZT) концентрация лекарств в плазме [305] * 9056 *
    Изосорбид Динитрат Антиангинальный агент 11 Людей (коронарная артерия болезни) 2 мг в/в в течение 15 мин, таблетка 5 мг подъязычно Изменения реакции артериального давления отстают от изменений Концентрация диминитрата Isosorbide плазмы Процент изменения в постоянном систолическом давлении концентрация динитрата Isosorbide плазмы (NG / мл) [44] [44] [44] [44] [44] [44] [44]
    (+/-)
    здоровым)
    1 мг в/в инфузия 5 мг перорально раствор 5 мг таблетка 10 мг медленно Состав выпуска возможный активный метаболит DBP осень (MMHG) концентрация исрадипина (NG / мл) [45]
    (+/-) Itraconazole противогрибковый агент 5 и 40 мг/кг 5-минутная инфузия Другие факторы, кроме итраконазола, определяют временную динамику Для ингибирования Cyp3A Печеночная доступность концентрация Itraconazole (мкМ) [46]
    H 2 -reecePtor антагонист 5 человек (здоровый) 10 мг PO Tablet Задержка уравновешивания между концентрацией в плазме и Технический сайт δ pH после постпрандиальной дозы концентрация плазмы Lafutidine (NG / мл) [47]
    Задержка распределения лекарственного средства в кардиальном отделе действие QS2i среднее изменение (мс) среднее изменение сАД (мм рт. ст.) среднее дАД изменение (мм рт.ст.) Средние изменения ЧСС (уд/мин) Левосимендан (нг/мл) [48]
    Левосимендан Сенсибилизатор кальция 10 табл. таблетка (разовая доза) Требуется время, чтобы лекарство распространилось из плазмы в Сайт сердца Action Δ QS2I (MS) Концентрация плазмы левосимендана [49]
    Lignocaine
    (Lidocaine)
    Anesthetic 5 овец 50 мг, 75 мг и 100 мг IV Bolus Отсутствие псевдоравновесия между лекарственным средством концентрации в крови и на участках рецепторов, ответственных за действие препарата на миокард Процент снижения сократительной способности миокарда Концентрации предсердного лигнокаина (мкг/мл) в артериальная кровь и кровь коронарных синусов [50]
    Лисдексамфетамин Стимулятор 22 крысы 1. 5 мг/кг основания D-амфетамина внутрибрюшинно 5 мг/кг D-амфетамина внутрибрюшинно основание Не описано Концентрация дофамина в полосатом теле (% от исходного уровня) и двигательной активности Плазменный амфетамин (нг/мл) Концентрация дофамина в Стриатум (% от базовой линии) [28] *
    (+/-) Lorazepam Benzodiazepine 6 Люди (здоровая) 0,057 мг / кг раствор Одноральная доза Сайт действия лоразепама кинетически отличим от плазменного отсека и есть четкое время отставание между изменениями концентрации в плазме и изменениями в ЦНС эффекты Докритическое слежение, раскачивание и цифровой символ замещение Концентрация лоразепама в плазме (нг/мл) [51]
    (+/−) Лоразепам Бензодиазепин 9 люди (здоровые) с последующим введением болюсной дозы 2 мг инфузия мкг/кг/ч в течение 4 часов Задержка уравновешивания лоразепама между плазмой и место фармакодинамического действия в головном мозге Амплитуда бета-ЭЭГ в процентах (изменение по сравнению с исходным уровнем) Концентрация лоразепама в плазме (нг/мл) [52]
    Лозартан Блокатор рецепторов ангиотензина II 1 человек (26 90 здоровые) 50 мг перорально Задержка распределения между концентрациями в плазме и место действия Фармакодинамика (области под профилем времени действия: DR-1) Фармакокинетика (эквиваленты концентрации: НКИ) [22] [22] [22]
    (+/-) Meeridine Opioid Анальгетика Овцы 100 мг IV доза более 1 секунды не описано Сократимость (% снижения) Концентрация меперидина в миокарде и коронарных артериях Гинусовая кровь (мг / л) [53] *
    Metformin Бигуанидный антигипергликемический 22 Люди (здоровый) 500 мг PO Время задержки между изменением концентрации плазмы и действие препарата Изменение % относительно исходного уровня глюкозы в плазме Концентрация Концентрация плазмы Metbormin (мкг / мл) [54] [54] [54] [54] % NM блокада % NM Плазменный метокурин (мкг / мл)
    Midazolam Benzodiazepine 8 человек (здоровый) 0. 1 мг / кг постоянная скорость IV Infusion в течение 1 мин Уравновешивание эффекта-сайта Задержка Изменение в% Sb Плазменная концентрация Midazolam [52]
    Midazolam Benzodiazepine 12 человек (здоровый) 0,03 мг/кг и 0,07 мг/кг в/в инфузия (четыре отдельных раз) Время задержки до наступления пикового эффекта Результат теста замены цифрового символа (количество правильно) Концентрация мидазолама в плазме (нг/мл) [301]
    Мидазолам Бензодиазепин 3 человека (здоровые) 7. 5, 15 и 25 мг в/в инфузия со скоростью 5 мг/мин Нарушение равновесия между плазмой и компартментом действия ЭЭГ эффект препарата (УФ) Концентрация мидазолама в плазме (нг/мл) [302]
    Molsidomine Vasodialator 11 Люди (CAD) 4 мг PO (одна доза) Активный метаболит Снижение конечного диастолического диаметра концентрация плазмы мольсидомин (мкг / мл) [56]
    (+/−)
    Морфин
    Опиоидный анальгетик Крысы 2. 5 мг/кг Внутрибрюшинно
    2,5 мг/кг Через нос DROPS
    Прямой нос до CNS-транспортировки лекарств механизма Анальгетический эффект (% MPE) Морфин (нг / мл) * 10 [57] *
    (+//-)
    Morphine
    опиоид анальгетик Крысы 14,0 ммоль/кг морфин Задержка прохождения полярного морфина через ГЭБ % метод) Морфин плазмы (мкмоль/л) и морфин мозга (нмоль/г), [58] *
    (+/−)
    Морфин
    Опиоидный анальгетик Крысы 15 мг/кг внутрижелудочного введения морфина (однократная доза) Нарушение равновесия между биофазой и плазмой компартменты %MPE на MPR (механическая болевая реакция) Концентрация морфина в крови (мкг/л), концентрация морфина в спинномозговой жидкости (мкг/л), как конъюгированного, так и неконъюгированный [59] *
    Морфин Опиоидный анальгетик Крысы 10 минут i. v. инфузия 4 мг/кг Компартмент эффектов Амплитуда ЭЭГ 0,5–4,5 Гц (мкВ) Концентрация морфина в крови (нг/мл) [328] *
    Крысы (индуцированный гепатит) 6 мг/кг перорально (однократная доза) Медленный транспорт напроксена из кровотока к месту его нахождения Действия Защита (%) Концентрация плазмы Naproxen (мкг / мл) [60]
    Nitroglycrin Vasodilator 6 человек (здоровый) 10, 20, 40 мкг / мин IV инфузии Ингибирование конечного продукта или насыщаемое связывание Нитроглицерин к кровеносным сосудам Nitroglycerin CSS (NG / ML) Уровень инфузии (мкг / мин) [61]
    Nitroglycerin Vasodilator 4 собаки 10, 20, 50, 70 мкг / Мин IV Infusion Активные метаболиты Снижение систолического артериального давления (ММГГ) концентрация нитроглицерина (NG / ML) [62]
    NPH Insulin Промежуточный активный инсулин 6 человек (здоровый) 25 ЕД однократная подкожная доза Задержка между концентрациями инсулина в сыворотке и Эффект Уровень инфузии глюкозы (ммоль / мин) измеренная концентрация сыворотки (PMOL / L) [63] [63]
    Pancuronium нервно-мышечный блокирующий агент 11 человек (проходящие избирательные операции) 2 или 4 мкг/кг/мин i. v. Infusion Отдел эффектов Степень нервно-мышечного паралича (%) концентрация плазмы (мкг / мл) *
    Пароксетин Селективный селеосетильный ингибитор повторного захвата серотонина 0,27 мг/кг однократная подкожная инъекция Медленное проникновение через гематоэнцефалический барьер Оценка 5-HTP Концентрация пароксетина в сыворотке (нг/мл) [33]
    (+/−) Пенбутолол

    Бета-блокатор
    7 человек (здоровые) 40 мг перорально таблетки, покрытые пленочной оболочкой Образование активного метаболита Стандартизированная концентрация антагониста в плазме (I AN /K IAN ) Стандартизированная концентрация пенбутолола в плазме (C Pen / K IP ) [64] [64] [64] [64]
    PerindoPrilat Perindopril (ACEI) Active Metabolite 10 человек (CHF) 4 мг PO (одна доза) Активность плазмопревращающего фермента (PCEA) и плечевой сосудистое сопротивление (BVR) Концентрация периндоприлата в плазме (нг/мл) [310]
    5 мг Po 5 мг IV Эффективное отделение Модель % максимального снижения Lavesd Pimobendan в плазме (NG / мл) [65]
    Pinacidil Vasodilator 12 человек (здоровый) Таблетка или капсула 25 мг перорально один раз в день в течение 1 недели Время до достижения равновесия Средняя ЧСС (уд/мин) Средняя ΔЧСС (уд/мин) Среднее ДАД (мм рт рт. % защита MES % MES Pregabalin ECF концентрация (NG / ML)
    PropOFOL Общие анестетики Овечья 100 мг IV Infusion в течение 2 мин Неизмещение. введение лекарств. Глубина анестезии (% от исходного уровня)
    CBF (мл/мин)
    Артериальные концентрации (мкг/мл) Сагиттальный синус концентрации (мкг/мл) Артериальные концентрации (мкг / мл) [68] *
    (+/-) ProPranolol Бета-блокировщик 6 Люди 3 × 20 мг PL PO Tablet или 60 MG La Po Tablet различные сайты связывания бета-адренорецепторов на Мембрана поверхности которой отличаются липофильными характеристиками бета-блокирующая активность (% r) концентрация пропранолола плазмы (мкг / мл) [304] *
    (+//-) Quinine 6 человек (здоровые) 15 мг/кг перорально и 15 мг/кг внутривенно инфузионно более 6 часов Не описано Сдвиг порога слышимости (дБ) Концентрация хинина в плазме (мкмоль/л) [309]
    (R)-3-[1-(2,6-
    ) Дихлор -3-фтор-
    фенил)-этокси]-5-
    (1-пиперидин-4-ил-
    1H-пиразол-4-ил)-
    пиридин-2-иламин
    (PF02341066)
    АТФ-конкурентный малый молекулярный ингибитор рецептора cMet тирозинкиназа Мыши (карцинома желудка GTL16 или глиобластома U87MG ксенотрансплантаты) Пероральное введение 8. 5, 17 и 34 мг/кг; 3,13, 6,25, 12,5, 25 и 50 мг/кг; и 3.13, 6.25, 12.5, 25 и 50 мг / кг медленное распределение до опухолей CMET PHOSPHORYLATIONATIONATIONATIONATIONATION REATCH концентрация плазмы PF02341066 (NG / мл) [327]
    Ranitidine H 2 -рецептор антагонист 41 человек (ухудшение почечной недостаточности) Одноместный 50 мг и 25 мг IV Дозы Эффект отсека PHTRIC PH Сыворовочная концентрация ранитидина (NG / ML) [310]
    [310] [310] [310]
    [310]
    [310]
    Обычный инсулин Пептидный гормон 10 человек (здоровые) 10 ЕД разовая подкожная доза Задержка между концентрациями инсулина в сыворотке и EXTE Уровень инфузии глюкозы (MMOL / MIN) Измеренная концентрация сыворотки (PMOL / L) [63]
    Remifentanil Opioid Analge Manage 10 человек (здоровый) 3 мкг / кг / мин в течение 10 минут Задержка равновесия между артериальной концентрацией опиоидов и концентрация в месте действия препарата (головной мозг) Край спектра (Гц) (опиоидный эффект) Артериальная концентрация ремифентанила (нг/мл) [69] *
    9 человек (здоровые) 1 мг перорально (однократная доза) Лекарственное средство перемещается из плазмы в компартмент эффекта После задержки ЭЭГ ЭЭГ ЭЭГ Концентрация плазмы RisperIdone (Ng / ML) [70] [70]
    ROXITHROMYCIN Макролидный антибиотик Крысы 20, 40 мг / кг / ч IV более 90 мин Замедленное распределение в месте действия, калий каналов на желудочковых миоцитах Изменение интервала QT (мс) Концентрация рокситромицина в плазме (мкг/мл) [16]
    Сертралин Селективный ингибитор обратного захвата серотонина Мыши 2. 2 мг/кг однократная подкожная инъекция Медленное проникновение через гематоэнцефалический барьер Оценка 5-HTP Концентрация сертралина в сыворотке (нг/мл) [33]
    Севофлуран 0 Общие 3 106360 21 Люди (здоровые) Вдыхание первоначально на уровне 1%, затем увеличение на от 1% до максимум 8%. Затем снизить до 1% Задержка концентрации препарата в месте воздействия Интервал QTc (мс) Концентрация севофлурана в конце выдоха (%) [71]
    Препарат Синемет 11 человек (болезнь Паркинсона) Карбидопа 25 мг/L-ДОФА 100 мг перорально Число ударов за 60 секунд Леводопа (мкг/мл) [72]
    Такролимус Ингибитор кальциневрина Профграф Крысы однократная инъекция 6 61 и 5 мг / мл Задержка в распределении препарата для оформления эффекта CalcireUrin ингибирование (%) концентрация Tacrolimus (NG / мл) [26]
    Tacrolimus Calcileurin ингибитор 5 Гвинея 5 Гвинея свиньи 0,01 или 0,1 мг/ч/кг в/в инфузия Задержка распределения из крови в желудочек Изменение интервала QTc (мс) Концентрация такролимуса в плазме (нг/мл) Цельная кровь такролимус (нг/мл) [73]
    Телмисартан Блокатор рецепторов ангиотензина II 48 люди (здоровые) 20, 40, 80 мг106 20, 40, 80 мг1 0 эффект 9 отсроченный и более продолжительный, чем ожидалось Медленная диссоциация от рецептора Ингибирование (%) концентрация плазмы телемосартан (мг / л) [74] [74]
    Terfentanil Opioid Анальгетика (следственный) 14 человек (здоровый) 4 мкг /кг/мин в течение максимум 30 минут или до максимальные изменения ЭЭГ (скорректированные исследователями) Компартмент эффекта Спектральный край (95%) Гц Концентрация терфентанила в плазме (нг/мл) [318]
    Метаболизм
    Тесофензин 10633 обратный захват серотонина-норадреналина-дофамина ингибитор
    228 мышей 0. от 3 до 20 мг/кг в/в и перорально Распределение молекул между плазмой и Центральная нервная система Ингибирование (%) Тесофинсинская плазменная концентрация (нг / мл) [75] [75] [75] [75] [75] [75] [75]
    Общий анестетический барбитурат 4 Овцы 750 мг IV более 2 min Наличие отсека эффекта Максимальная скорость изменения давления в левом желудочке (% снижения по сравнению с исходным уровнем) Концентрации тиопентала в артериальной (мкг/мл) и Коронарный синус (мкг / мл) [76]
    [76]
    TinzaParin низкомолекулярный гепарин 6 собаки 4 мг / кг SC Задержка в системной доступности Anti-Factor HA (IU / ML) (биологический эффект) концентрация плазмы гепарина [77]
    триазолам бензодиазепин 10 человек (здоровый) 1 мг раствор Po (одна доза) место действия триазолам кинетически отличим от плазменного отсека и содержит отчетливое время отставание между изменениями концентрации в плазме и изменениями в ЦНС эффект Докритическое слежение, раскачивание тела и цифровой символ заменитель Триазолам плазмы (нг/мл) [78]
    Тримопростил Простагландин Е 2 аналог капсула 5 мкг перорально 0,5 мкг
    Задержка равновесия между концентрациями в плазме и концентрации в месте действия Средний процент подавления секреции желудочного сока Средние концентрации тримопростила в плазме (нг/мл) [79]
    (+/−) (здоровые) Однократная доза i. v. инфузия (0,15 – 0,22 мг/кг) Задержка между концентрациями верапамила в плазме и Максимальный эффект препарата на АВ проводимость Изменение интервала PR (мс) Концентрация верапамила в плазме (нг/мл) [311]
    Забициприл Забициприл (ACEI) активный метаболит 6 0,5 и 2,5 мг забициприла перорально Компартмент эффектов Активность фермента, превращающего плазму (PCEA) и кровоток в плечевой/бедренной артерии (BAF, FAF мл/мин) Концентрация забициприлата в плазме (нг/мл) [312]

    Гистерезис

    ПредыдущийСледующий

    Магнитный гистерезис является важным явлением и относится к необратимости процессов намагничивания и размагничивания. Когда материал показывает степень необратимости известен как гистерезисный . Теперь мы будем исследовать Физика ферромагнитного гистерезиса.

    Когда размагниченный ферромагнитный материал помещают в приложенное магнитное поле домен, который имеет направление, наиболее близкое к направлению приложенного поля, растет за счет других доменов. Такой рост происходит за счет движения домена стены. Первоначально движение доменных стенок обратимо, и если приложить поле после удаления намагниченность вернется в исходное размагниченное состояние.В этой области кривая намагничивания обратима и поэтому не изменяется. показать гистерезис .

    Кристалл будет содержать несовершенства, с которыми сталкиваются доменные границы во время их движения. Эти несовершенства связаны с магнитостатическим энергия. Когда доменная стенка пересекает несовершенство кристалла, это магнитостатическое энергия может быть устранена по мере образования замыкающих доменов. Это закрепляет доменную стену к несовершенству, так как это локальные минимумы энергии.Приложенное магнитное поле обеспечивает энергию, позволяющую доменной стенке двигаться мимо несовершенства кристалла, но домены закрытия цепляются за несовершенство, образуя шиповидные домены которые растягиваются по мере удаления доменной стенки. В конце концов, эти шиповые домены отщелкивается, и доменная стена может свободно двигаться. По мере того, как шиповые домены отрываются происходит скачок границы, приводящий к резкому изменению магнитный поток, который можно обнаружить, намотав катушку на образец, соединенный к динамику.При этом слышны потрескивающие звуки, соответствующие шипу. домены отрываются от доменных стенок. Это явление известно как Эффект Баркгаузена.

    В конце концов все доменные стены будут устранены, останется одна домен с его магнитным дипольным моментом, направленным вдоль легкой оси, ближайшей к к направлению приложенного магнитного поля. Дальнейшее увеличение намагниченности может произойти из-за того, что этот домен поворачивается от легкого направления к ориентации параллельно внешнему полю.Намагничивание материала на этом этапе называется намагничиванием насыщения (см. рис. J). Легкость этого конечного вращения зависит от магнитокристаллической энергии материал; некоторые материалы требуют большого поля для достижения этой намагниченности насыщения.

    Если внешнее прикладное поле будет удалено, один домен вернется в исходное состояние. к легкому направлению в кристалле. Размагничивающее поле будет установлено из-за к единому домену, и это поле инициирует образование обратных магнитных домены, так как они снизят магнитостатическую энергию образца за счет уменьшения поле размагничивания.Однако размагничивающее поле недостаточно сильное. чтобы доменные стенки могли прорастать сквозь дефекты кристалла, чтобы они никогда не могли полностью вернуться в исходное положение, когда нет внешнего приложения поле. Это приводит к кривой гистерезиса , так как некоторая намагниченность будет остаются, когда нет внешнего прикладного поля. Это намагничивание называется остаточная намагниченность, B r . Поле, необходимое для уменьшения намагниченность образца до нуля называется коэрцитивным полем H c .А намагниченность насыщения B s — это намагниченность, когда все домены выровнены параллельно внешнему полю. Они показаны на схема ниже:

    Рисунок S. Схема, показывающая общее форма кривой гистерезиса с отмеченными важными точками;
    B s , намагниченность насыщения; B r остаточная намагниченность; H c , коэрцитивное поле.

    Видеоклип ниже показывает доменную структуру, когда материал подвергается к циклу гистерезиса.

    Твердые и мягкие магниты

    Ферромагнитные материалы далее классифицируются как мягкие или твердые. Жесткие магниты также называются постоянными магнитами. Для размагничивания требуется большое поле. (и намагничиваются). Как правило, жесткие магниты имеют большую остаточную намагниченность. Мягкие магниты, однако, легко намагничиваются и размагничиваются, они имеют небольшой коэрцитивное поле и вообще небольшая остаточная намагниченность. Мягкий и жесткий магниты имеют различное применение в зависимости от легкости намагничивания и требуется размагничивание.См. анимацию ниже для примеров жесткого и мягкого магниты, их кривые гистерезиса и области применения.

    Гистерезис

    Гистерезис

    Гистерезис


    Материалы проявляют гистерезис, если их характеристики длины-растяжения различаются при нагружении (приложении внешней силы) и разгрузке.

    Эта кривая пассивного растяжения с различными «плечами» нагрузки и разгрузки отличается от кривой, опубликованной в исследовании вязкоупругого поведения передней большеберцовой мышцы кролика (Taylor, Dalton, Seaber, & Garrett, 1990).

    Хотя кривая длина-натяжение иллюстрирует гистерезис, внешний вид кривой зависит от того, как длина или натяжение тканей изменяются с течением времени. Этот

    временной ход изменений можно изучать двумя способами:

    1. удерживая ткань на постоянной длине и наблюдая за изменением силы, развиваемой в ткани.

    График, почти идентичный этому, демонстрирует релаксацию силы в исследовании мышц задней поверхности бедра, проведенном Магнуссоном и его коллегами (1996).

    2. удерживая ткань при постоянной силе или натяжении и наблюдая за изменениями ее длины.


    Использованная литература: Магнуссон, С.П., Симонсен, Э.Б., Аагаард, П., и Кьяер, М. (1996). Биомеханические реакции на повторяющиеся растяжения подколенного сухожилия человека in vivo. Американский журнал спортивной медицины, 24, 622-628.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.