Un sistema con la histéresis exhibe trayectoria-dependencia, o el " memory" de la tarifa-independiente;. Por el contrario, considerar un sistema determinista de sin la histéresis y ninguna dinámica . En ese caso, podemos predecir la salida del sistema en un cierto instante a tiempo, dada solamente la entrada al sistema en ésa inmediata. Si el sistema tiene histéresis, después éste no es el caso; no podemos predecir la salida sin la mirada de la historia de la entrada. Para predecir la salida, debemos mirar la trayectoria que la entrada siguió antes de que alcanzara su valor actual. Un sistema con histéresis tiene memoria .

Muchos sistemas físicos exhiben naturalmente histéresis. Un pedazo de hierro que se traiga en un campo magnético conserva una cierta magnetización, incluso después se quita el campo magnético externo. Una vez que está magnetizado, el hierro permanecerá magnetizado indefinidamente. Para desmagnetizar el hierro, sería necesario aplicar un campo magnético en la dirección opuesta. Este efecto se explota comercialmente; por ejemplo, proporciona el elemento de la memoria en una impulsión de disco duro .

los sistemas Humano-diseñados exhibirán a veces intencionalmente histéresis. Por ejemplo, considerar un termóstato que controle un horno. El horno es o en, con nada de mientras tanto. El termóstato es un sistema; su entrada es la temperatura, y su salida es el estado del horno. Si deseamos mantener una temperatura de 20 grados, después puede ser que fijemos el termóstato para dar vuelta al horno en cuando la temperatura cae debajo de 18 grados, y le damos vuelta de cuando la temperatura excede 22 grados. Este termóstato tiene histéresis. Digamos que la temperatura es 21 grados. Dado esta información, no podemos predecir si el horno será con.; no es posible predecir la salida instantánea del termóstato, sabiendo solamente su entrada instantánea.

El término deriva de una palabra υστέρησις del griego clásico, significando el " deficiency", o " behind" del revestimiento;. Fue acuñado por el James Alfred Ewing del sir.

Introducción

Los fenómenos de la histéresis ocurren en el los materiales ferromagnéticos magnéticos de y, así como en el el comportamiento electromágnetico elástico de y de los materiales, en los cuales un retraso ocurre entre el uso y el retiro de una fuerza o el campo y su efecto subsecuente. La histéresis eléctrica ocurre cuando la aplicación de un campo eléctrico diverso, y de la histéresis elástico ocurre en respuesta a una fuerza diversa. El " del término; hysteresis" se utiliza a veces en otros campos, tales como economía o biología . En tales casos describe una memoria o un efecto del revestimiento en los cuales la orden de acontecimientos anteriores pueda influenciar la orden de acontecimientos subsecuentes.

El " de la palabra; lag" sobre no debe ser interpretado necesario como retraso de tiempo. Después de todos, incluso los sistemas lineares relativamente simples tales como un circuito eléctrico que contiene los resistores y los condensadores exhiben un retraso de tiempo entre la entrada y la salida. Para la mayoría de los sistemas hysteretic, hay mismo una escala del breve periodo de tiempo cuando se observan su comportamiento dinámico y varias dependencias relacionadas del tiempo. En el magnetismo, por ejemplo, los procesos dinámicos que ocurrían en esta misma escala del breve periodo de tiempo se han referido mientras que el Barkhausen salta . Si las observaciones se realizan durante mismo largos periodos, arrastramiento o relajación lenta típicamente hacia equilibrio termodinámico verdadero (u otros tipos de equilibrios que dependan de la naturaleza del sistema) pueden ser notados. Cuando las observaciones se realizan sin pensar en fenómenos dinámicos muy rápidos o fenómenos muy lentos de la relajación, el sistema aparece exhibir el comportamiento irreversible cuya tarifa es prácticamente independiente de la tarifa de la fuerza impulsora. Este comportamiento irreversible de la tarifa-independiente es la característica dominante que distingue histéresis de la mayoría de los otros procesos dinámicos en muchos sistemas.

Si la dislocación de un sistema con histéresis se traza en un gráfico contra la fuerza aplicada, la curva resultante está bajo la forma de lazo. En cambio, la curva para un sistema sin histéresis es una sola, no no necesario recto, línea. Aunque el lazo de histéresis dependa de las características físicas del material, no hay descripción teórica completa que explica el fenómeno. La familia de lazos de histéresis, de los resultados de diversos voltajes diversos aplicados o de las fuerzas, forma un espacio cerrado en tres dimensiones, llamadas el Hysteroid.

La histéresis fue considerada inicialmente como problemática, pero ahora es probablemente de gran importancia en tecnología. Por ejemplo, las características de la histéresis son aplicadas al construir la memoria permanente para las computadoras: la histéresis permite que la mayoría de los superconductores funcionen en las altas corrientes necesarias para crear campos magnéticos fuertes. La histéresis es también importante en sistemas vivos. Muchos procesos críticos que ocurren en histéresis de vida (o muriendo) del uso de las células para ayudar a estabilizarlos contra los varios efectos de fluctuaciones químicas al azar.

Un ciertas primeras obras en la descripción de histéresis en sistemas mecánicos fueron realizadas por el maxwell del vendedor de James. Posteriormente, los modelos de la histéresis han recibido la atención significativa en los trabajos Preisach (modelo de Preisach de la histéresis ), Neel y Everett con respecto a magnetismo y a la absorción. Una descripción paramétrica simple de los varios lazos de histéresis puede ser encontrada aquí (con el modelo, la substitución del rectángulo, el triángulo o pulsos trapezoidales en vez de las funciones armónicas también permite a los lazos de histéresis por trozos-lineares construidos usados con frecuencia en automatics discreto). Una teoría matemática más formal de sistemas con histéresis fue desarrollada en los años 70, por un grupo de matemáticos rusos, que fue llevado por la marca Krasnosel'skii, uno de los fundadores del análisis no linear . Él sugirió una investigación de los fenómenos de la histéresis usar la teoría de operadores no lineares.

Definición informal

El fenómeno de la histéresis se puede explicar conceptual como sigue. Un sistema se puede dividir en los subsistemas o los dominios mucho más grandes que un volumen atómico pero aún microscópico. Tales dominios ocurren normalmente en el los sistemas ferromagnéticos ferroeléctricos de y, puesto que los dipolos individuales tienden a agrupar con uno a, formando una región isotrópica del pequeño . Cada uno de los dominios del sistema se puede demostrar para tener un estado metaestable . Los dominios metaestables pueden alternadamente tener dos o más subestados. Un estado tan metaestable del fluctúa extensamente de dominio al dominio, pero el promedio representa la configuración de la energía más baja. La histéresis del es simplemente la suma de todos los dominios, o la suma de todos los estados metaestables.

Desde punto de vista matemático la histéresis es la memoria independiente de la tarifa del . Para las definiciones más formales, más matemáticas ver la bibliografía.

¡Histéresis magnética

La histéresis es bien sabido en materiales ferromagnéticos . Cuando un campo magnético externo se aplica a un ferromagnet, los dipolos atómicos se alinean con el campo externo. Incluso cuando se quita el campo externo, la parte de la alineación será conservada: el material tiene magnetizado convertido.

La relación entre la fuerza de campo magnético (h) y la densidad de flujo magnético (b) no es linear en tales materiales. Si la relación entre los dos se traza para los niveles cada vez mayores de fuerza de campo, seguirá una curva hasta un punto donde aumentos posteriores en fuerza de campo magnético darán lugar a ningún otro cambio en densidad de flujo. Esta condición se llama la saturación magnética .

Si el campo magnético ahora se reduce linear, la relación trazada seguirá una diversa curva detrás hacia la fuerza de campo cero en qué punto será compensada de la curva original por una cantidad llamada la densidad de flujo remanente del o la remanencia .

Si esta relación se traza para todas las fuerzas del campo magnético aplicado el resultado es una clase de lazo formado s del . El “grueso” del pedacito medio del S describe la cantidad de histéresis, relacionada con el Coercivity del material.

Sus efectos prácticos pudieron ser, por ejemplo, hacer un relais ser lento lanzar debido al campo magnético restante que continuaba atrayendo la armadura cuando la corriente eléctrica aplicada a la bobina del funcionamiento se quita.

Esta curva para un material particular influencia el diseño de un circuito magnético.

Esto es también un efecto muy importante en la cinta magnética y otros medios de almacenaje magnético como los discos duros en estos materiales parecería obvio hacer que una polaridad represente un pedacito, dice al norte para 1 y el sur para 0. Sin embargo, si usted quiere cambiar el almacenaje a partir del uno al otro, el efecto de la histéresis le requiere saber cuál estaba ya allí, porque el campo necesario será diferente en cada caso. Para evitar este problema, sobremarcha de los sistemas de grabación primera el sistema entero en un estado sabido usar un proceso conocido como diagonal . La grabación magnética análoga también utiliza esta técnica. Diversos materiales requieren diverso predisponer, que es porqué hay un selector para esto en el frente de la mayoría de las grabadoras .

Para reducir al mínimo este efecto y las pérdidas de energía asociadas a él, las sustancias ferromagnéticas con coercivity bajo y la pérdida de histéresis baja se utilizan, como la aleación de níquel e hierro .

En muchos usos pequeños los lazos de histéresis se conducen alrededor de puntos en el plano de BH. Los lazos cerca del origen tienen un µ más alto . Los lazos más pequeños son más tienen una forma (muy larga) magnética suave. Como un caso especial un campo humedecido de la CA desmagnetizó cualquier material.

Histéresis eléctrica

La histéresis eléctrica ocurre típicamente en el material ferroeléctrico, donde los dominios de la polarización contribuyen a la polarización total. La polarización es el momento de dipolo eléctrico (cualquier C · m -2 o C · m ).

transiciones de fase Líquido-sólidas

La histéresis se manifiesta en transiciones del estado cuando la temperatura de fusión y la temperatura de congelación no convienen. Por ejemplo, el agar derrite en el °C de 85 y solidifica a partir 32 a 40 °C. Éste es decir que una vez que el agar se derrite en 85 grados, conserva un estado líquido hasta refrescado a 40 grados de cent3igrado. Por lo tanto, de las temperaturas de 40 a 85 grados de Celsius, el agar puede ser sólido o el líquido, dependiendo cuyo de estado estaba antes.

Histéresis del ángulo de contacto

El ángulo de contacto formado entre un líquido y una fase sólida se puede medir dinámicamente. Cuando el volumen líquido máximo se quita de la gota sin el área diedra que disminuye el ángulo de contacto del retroceso se mide así. Cuando el volumen se agrega al máximo antes de los aumentos del área diedra, éste es el ángulo de contacto de avance . La diferencia entre el avance y los ángulos de contacto del retroceso se refiere como la histéresis del ángulo de contacto.

Histéresis del potencial de la matriz

La relación entre el potencial del agua de la matriz y el contenido en agua es la base de la curva de la retención del agua. Las medidas potenciales de la matriz ( \ Psi_m) se convierten a las medidas volumétricas del contenido en agua (θ) basadas en una curva de calibración específica del sitio o del suelo. La histéresis es una fuente de error de medida del contenido en agua. La histéresis potencial de la matriz se presenta de diferencias en el comportamiento de la adherencia de soldadura que causa el medio seco re-mojado; es decir, depende de la historia de la saturación del medio poroso. El comportamiento Hysteretic significa que, por ejemplo, en un potencial de la matriz ( \ Psi_m) de 5kPa, el contenido en agua volumétrico (θ) de una matriz arenosa fina del suelo podría ser cualquier cosa entre el 8% a el 25%.

Los tensiómetros son influenciados directo por este tipo de histéresis. Dos otros tipos de sensores usados para medir potencial de la matriz del agua del suelo también son influenciados por los efectos dentro del sensor sí mismo de la histéresis. Bloques de la resistencia, nilón y yeso basado, potencial de la matriz de la medida en función de la resistencia eléctrica. La relación entre la resistencia eléctrica del sensor y el potencial de la matriz del sensor es hysteretic. Potencial de la matriz de la medida de los termopares en función de la disipación de calor. La histéresis ocurre porque la disipación de calor medida depende del contenido en agua del sensor, y la relación potencial de la contenido-matriz del agua del sensor es hysteretic. El en fecha 2002, solamente curvas de la desorción se mide generalmente durante la calibración de los sensores de la humedad del suelo. A pesar de que puede ser una fuente de error significativo, el efecto específico del sensor de la histéresis se no hace caso generalmente.

Energía

Cuando la histéresis ocurre con las variables extensas e intensivas el trabajo hecho en el sistema es el área bajo gráfico de la histéresis.

Economía

Algunas muestras de la demostración de los sistemas económicos de la histéresis. Por ejemplo, el funcionamiento de exportación está conforme a efectos fuertes de la histéresis: puede tomar un empuje grande (IE los cambios importantes en incentivos) para comenzar las exportaciones de un país, pero una vez que se hace la transición, no mucho se puede requerir para guardarlas el ir.

Otro ejemplo es la noción que la política inflacionista lleva a un índice de desempleo “natural” permanentemente más alto ( NAIRU ), debido al asunto que las expectativas inflacionistas son “pegajosas” hacia abajo debido a rigideces e imperfecciones del salario en el mercado de trabajo.

Muchos economistas también sostienen que el desempleo sí mismo está conforme a efectos de la histéresis. La persistencia del desempleo se discute para presentarse de los varios factores que incluyen a instituciones de la deficiencia de la demanda y del mercado de trabajo.

La histéresis demuestra en la teoría del juego, por ejemplo, aplicada a la calidad, a la honradez o a la corrupción. Condiciones iniciales levemente diversas pueden llevar a los resultados opuestos, " estable; good" y " bad" equilibrios.

Los economistas del comportamiento intentan medir el aumento para uso general de obtener un artículo, y la pérdida para uso general de perder el mismo artículo. Con gran regularidad, la pérdida para uso general es mayor que el aumento para uso general, significando eso si una persona pasa durante un ciclo completo de la adquisición y de perder, la persona puede ser peor de que si él o ella nunca había recibido el aumento inicial.

Diseño del interfaz utilizador

El campo del diseño del interfaz utilizador ha pedido prestada la histéresis del término para referir a las épocas en que se retrasa el estado del interfaz utilizador intencionalmente detrás la entrada evidente del usuario. Por ejemplo, un menú que fue dibujado en respuesta a a ratón-sobre acontecimiento puede seguir siendo en pantalla por un breve momento después de que el ratón se haya movido de la región del disparador y de la región del menú. Esto permite que el usuario mueva el ratón directo a un artículo en el menú, incluso si la pieza de esa trayectoria directa del ratón está afuera de la región del disparador y de la región del menú. Por ejemplo, el right-clicking en la mesa en la mayoría de los interfaces de Windows creará un menú que exhiba este comportamiento.

Electrónica

La histéresis se puede utilizar para filtrar señales de modo que la salida reaccione lentamente tomando en cuenta historia reciente. Por ejemplo, un termóstato que controla un calentador puede dar vuelta al calentador en cuando la temperatura cae debajo de grados de A, pero no apagarlo hasta las subidas de temperatura sobre grados de B. del termóstato al calentador cuando la temperatura está entre A y B depende de la historia de la temperatura. Esto previene la conmutación rápida por intervalos como las derivas de la temperatura alrededor del punto de ajuste.

Un disparador de Schmitt es un circuito electrónico simple que también exhibe esta característica. A menudo, una cierta cantidad de histéresis se agrega intencionalmente a un circuito electrónico (o al algoritmo digital) para prevenir la conmutación rápida indeseada. Este y las técnicas similares se utilizan para compensar la despedida de contacto en interruptores, o el ruido en una señal eléctrica.

Un que traba el relais utiliza un solenoide para actuar un movimiento ratcheting que mantenga el relais cerrado incluso si la energía al relais se termina.

Biología de célula

Células que experimentan histéresis del objeto expuesto de la división de célula en que toma una concentración más alta de Cyclins para cambiarlos a partir de la fase G2 en la mitosis que permanecer en la mitosis comenzada una vez.

Neurología

La característica por la cual algunas neuronas no vuelven a sus condiciones básicas de una condición estimulada inmediatamente después que el retiro del estímulo es un ejemplo de la histéresis.

Fisiología respiratoria

La presión contra la curva del volumen de la inhalación es diferente a la presión contra la curva del volumen de la exhalación, la diferencia que es descrita como histéresis. La capacidad pulmonar en cualquier presión dada durante la inhalación es menos que la capacidad pulmonar en cualquier presión dada durante la exhalación.

Usos

La histéresis representa estados, y la forma de la curva característica es a veces remiscent de un estado del dos-valor, también llamado un estado biestable de . La curva de histéresis contiene realmente el infinitamente muchos estados, pero un uso simple es dejar las regiones del umbral (generalmente a la izquierda y a la derecha) representa respectivamente los estados por intervalos. De esta manera, el sistema se puede mirar como biestable. Observar que incluso si no hay campo externo aplicado, la posición de la curva de histéresis pudo cambiar con tiempo: no es necesario el inmóvil; es decir el sistema puede no permanecer en el exacto el mismo estado que tenía previamente. El sistema pudo necesitar nueva transferencia de energía ser inmóvil.

El efecto de la histéresis puede ser utilizado al conectar los circuitos complejos con la matriz pasiva supuesto que trata . Este esquema se elogia como técnica que se pueda utilizar en las células modernas de Electrochrome de Nanoelectronics, el efecto de memoria, el etc. En este esquema, los atajos se hacen entre los componentes adyacentes (véase la interferencia ) y la histéresis ayuda a mantener los componentes un estado particular mientras que los otros componentes cambian estados. Es decir, uno puede tratar todas las filas al mismo tiempo en vez de hacer cada uno individualmente.

En la economía, la histéresis se utiliza extensivamente en el área de mercados de trabajo. Según las teorías basadas en histéresis, los descensos económicos (recesión) dan lugar a los parados que se convierten de un individuo, el perder su las capacidades (desarrolladas comúnmente “en el trabajo "), desmotivadas/desilusionadas, y los patrones pueden utilizar el tiempo pasado en el desempleo como pantalla. En tiempos de una mejora o de un “auge económica”, los trabajadores afectados no compartirán en la prosperidad, parados de largo plazo restantes (semanas >52). La histéresis se ha propuesto como explicación posible para el funcionamiento pobre del desempleo de muchas economías en los años 90. La reforma del mercado de trabajo, y/o el desarrollo económico fuerte, pueden por lo tanto no ayudar a esta piscina de parados de largo plazo, y los programas de entrenamiento apuntados específicos se presentan así como solución posible de la política.

En el campo de la electrónica audio, una puerta del ruido ejecuta a menudo histéresis intencionalmente para prevenir la puerta de " chattering" cuando las señales cerca de su umbral son aplicadas.

Pequeñas suspensiones del vehículo usar el caucho (u otros elastómeros puede alcanzar la función dual del salto y de humedecer porque el caucho, desemejante de los resortes del metal, ha pronunciado histéresis y no vuelve toda la energía absorbente de la compresión en el rebote. Las bicis de montaña han hecho uso con frecuencia de la suspensión del elastómero, al igual que el mini coche original.

Ver también

Remanencia
Hysteresivity
Dependencia de la trayectoria
Contragolpe (ingeniería)
Marcar Krasnosel'skii y Alexei Pokrovskii, sistemas del con la histéresis, Saltador-Verlag, Nueva York, 1989. Mayergoyz, modelos matemáticos del de histéresis y de sus usos: Segunda edición (electromagnetismo), prensa académica, 2003.
la ciencia de la histéresis (3-volume fijado), ed. Mayergoyz, Jorge Bertotti, Academic, 2005.
  • Zenithic
  • Haddon Heights High School
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