hysterese – Store norske leksikon (original) (raw)
Figur 1. Magnetisk hysteresesløyfe. Den magnetiske flukstettheten B er angitt i tesla, den magnetiske feltstyrken H i ampere per meter.
Figur 2. Termisk hysterese. Forklaring i artikkeltekst.
Hysterese er innen fysikk det fenomenet at en tilstandsendring i et stoff som følge av en ytre påvirkning ikke forsvinner når påvirkningen fjernes, men først etter at en motsatt rettet påvirkning har virket med en viss styrke.
Faktaboks
Uttale
hysterˈese
av gresk ‘henge igjen’
Typer
Magnetisk hysterese
Magnetisk hysterese for ferromagnetiske stoffer, for eksempel jern, stål og nikkel, skyldes at magnetismen de får i et magnetisk felt ikke forsvinner når feltet blir slått av.
Hysteresen illustreres best ved en magnetiseringskurve (se figur 1). Her er magnetisk flukstetthet, B, skissert som funksjon av magnetisk feltstyrke, H. Hvis jernet på forhånd er umagnetisk og man øker feltstyrken H gradvis i positiv retning, vil B stige langs kurven OA. Lar man så H avta mot null, holder B seg høyere enn den var da feltet tiltok, og faller nå langs kurven AB. Gjør man deretter H negativ, får man kurven BCD, og videre kurven DE når feltet tas bort. Jernet kommer altså ikke tilbake til den magnetiske tilstanden det hadde til å begynne med.
Distansen OB gir et mål for den magnetiske flukstettheten i jernet da det var magnetisert i et magnetfelt og feltet deretter ble fjernet. Denne magnetismen kalles remanent magnetisme. Avstanden OC er et mål for det negative feltet som må til for å få bort magnetiseringen; den kalles koersitivkraften.
Kurven på figuren er for et spesielt magnetstål hvor begge disse størrelsene har høye verdier. For «bløtt» jern er den første delen av magnetiseringskurven OA steilere, og hysteresekurven smalere enn vist i figuren. Ved en fullstendig magnetisering langs hysteresesløyfen går det med energi som blir til varme i jernet, hysteresetapet. Arealet inne i hysteresesløyfen er et mål for denne energien.
I maskiner hvor jern stadig blir magnetisert og ommagnetisert, for eksempel i transformatorer eller elektriske maskiner, må man sørge for at hysteresetapet blir minst mulig ved å velge jernlegeringer som gir opphav til et minst mulig areal i hysteresesløyfen. Summen av hysteresetapet og virvelstrømtapet i jernet kalles jerntapet.
Dielektrisk hysterese
Dielektrisk hysterese betyr at den dielektriske polarisasjonen i et dielektrikum ikke følger fullstendig med variasjonene i det elektriske feltet, men henger etter. Fenomenet kalles også dielektrisk ettervirkning og ligner den magnetisk hysterese.
Elastisk hysterese
Elastisk hysterese oppstår når et legeme som har vært strukket eller deformert av en elastisk kraft, ikke går tilbake til sin opprinnelige form når kraften blir tatt bort. Ved vekslende belastning er elastisk hysterese årsak til varmeutvikling (se elastisitet).
Vanligvis vil virkningen av en bestemt årsak ikke gå tilbake i samme øyeblikk årsaken fjernes, men først i løpet av en viss tid. Dette kalles relaksasjon.
Termisk hysterese
Termisk hysterese er et fenomen som opptrer for enkelte kondenserte stoffer som gjennomløper faseendringer. Man sier at stoffet viser termisk hysterese dersom en gitt egenskap (for eksempel krystallstruktur, magnetisering eller konduktans) ved en gitt temperatur er forskjellig alt etter som tilstanden nås ved oppvarming eller avkjøling (se figur 2).
Eksempel: Bariumtitanat, som er ferroelektrisk, gjennomgår ved avkjøling en faseforandring ved omtrent 120 °C med endring av permittiviteten. Under oppvarming foregår faseforandringen ved en temperatur høyere enn 120 °C.
Hysteresetap
Hysteresetap er energitap på grunn av hysterese. Hysteresetapet er proporsjonalt med arealet av hysteresesløyfen (se figur 1), og kan beregnes ut fra dette. Hysterese er ofte uønsket, fordi det representerer energi som går tapt i form av varme. Tap ved magnetisk hysterese i elektriske maskiner og transformatorer reduseres ved å fremstille jernkjernene i slike apparater av «bløtt» jern (silisiumlegert stål).
Dielektriske hysteresetap utnyttes til dielektrisk oppvarming, for eksempel ved høyfrekvenssveising av plastmaterialer.