Kaj je histereza?

Histereza je kakovost, ki jo najpogosteje opazimo pri magnetnih in elastičnih materialih, kjer odziv na napetost ali elektromagnetno silo na material zaostaja za dejansko uporabo sile. Reakcija je odvisna tudi od prejšnjih sil, ki so bile uporabljene na materialu, in ne samo od trenutnih napetostnih pogojev, ki so mu izpostavljeni. Preprosteje povedano, gre za odvisnost sistema od zgodovine, korenski izraz pa dejansko pomeni zamujati ali zaostajati.

Pri feromagnetni histerezi se načelo zanaša na zapisovanje informacij na magnetni trak za shranjevanje, trakove kreditnih kartic in drugo. Ker se magnetno histerezno polje nanese na snemalni medij in sprosti, se medij privzeto ne vrne v stanje nič magnetiziranja. Namesto tega se magnetnim delcem v materialu doda nova raven urejenosti, ki predstavlja strukturo tam zapisanih podatkov. Ta nekakšen preostali magnetni spomin je mogoče izbrisati le z uporabo magnetnega naboja v nasprotni smeri, znane kot histerezna zanka. Implantirani magnetni naboj je sicer lahko skoraj trajen, kar je uporabna funkcija pri shranjevanju informacij in se pogosto uporablja za avdio kasete in trde diske računalnikov.

Lastnost histerezne zanke se lahko uporabi tudi za brisanje magnetnih podatkov z uporabo obratnega magnetnega polja na medij. Eno v isti smeri lahko uporabite tudi za prepis prejšnjega vzorca. Ta ponovljiva lastnost ali histerezni cikel v feromagnetikih pa ni prisoten v lastnostih drugih materialov.

Memristorji ali pomnilniški upori so komponente, ki prikazujejo princip histereznega vezja. Imajo sposobnost ohranjanja spomina na histerezni tok, ki teče skozenj, tako da spremenijo njihovo relativno odpornost kot odziv na to. Te naprave posnemajo način delovanja sinapse v človeških možganih, kar je pritegnilo pozornost vojaških raziskovalcev v Agenciji za napredne obrambne raziskovalne projekte (DARPA) v Združenih državah. Raziskave od leta 2010 so bile namenjene razvoju moči superračunalnika, ki bi bil dovolj majhen, da bi ga lahko zapakirali v dvolitrski prostornino, in bi imel po inteligenci enakovreden mačjim možganom.

Nekoliko elastični materiali, kot so tanke kovine, lahko kažejo učinek toplotne histereze. Spremembe v poravnavi kovinskih atomov pri upogibanju zobcev vilic naprej in nazaj bodo pokazale histerezo, vendar za razliko od magnetnih materialov postane kovina manj odzivna pri ponavljajočih se aplikacijah sile. To se imenuje delovno utrjevanje in sčasoma povzroči, da kovina postane krhka in se zlomi. Kovina kot odziv na silo ustvari zamik in se sčasoma zlomi, kar povzroči izgubo energije v obliki toplote, kar imenujemo izguba histereze.

Model histereze se uporablja v številnih znanstvenih, inženirskih in celo ekonomskih disciplinah. Ruski matematiki so v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja začeli modelirati nelinearne sisteme na podlagi tega principa. Kasneje so razvili teorije, kot je Preisachov model, ki bi ga lahko uporabili za opis pojava histereze v širokem spektru znanosti od ekonomije do tektonike in superprevodnosti.