Das Random Field Ising Modell als Modell für Hysterese
Hysterese tritt in thermodynamischen Systemen auf, wenn die Systemantwort verzögert gegenüber einer äußeren treibenden Kraft erfolgt. Hysteretische Systeme sind Systeme mit Gedächtnis, d.h. die abhängige Variable hängt nicht nur von einem Kontrollparameter sondern auch von dessen zeitlicher Entwicklung ab. Insbesondere kann die Systemantwort für ein und denselben Wert des Kontrollparameters zu unterschiedlichen Zeiten unterschiedliche Werte annehmen, welche verschiedenen energetischen Zuständen entsprechen können.
Wir betrachten als hysteretische Systeme speziell ferromagnetische Körper. Hierbei wird als Kontrollparameter das äußere Magnetfeld variiert, worauf das System durch Änderung der Magnetisierung reagiert. Die Systemantwort ist hier nicht nur verzögert, sondern auch unstetig auf makroskopischer Skala, es kommt zu sogenannten Barkhausensprünge in der Magnetisierung. Bringt man beispielsweise eine ferromagnetische Probe, die von einer Spule umschlossen wird, in ein sich stetig änderndes äußeres Magnetfeld, so induzieren die Barkhausensprünge der Probe eine Spannung in der Spule. Ist die Spule geeignet an einen Lautsprecher angeschlossen, lassen sich diese Signale akustisch als Barkhausenrauschen wahrnehmen.
Bei realen ferromagnetischen Materialien verursacht die Vielzahl von Unreinheiten (Gitterfehlstellen, Verzerrungen usw.) im Allgemeinen eine komplizierte Energielandschaft mit vielen metastabilen Zuständen. Das relativ einfache Random Field Ising Model (RFIM) bei Temperatur Null eignet sich dabei bereits, um wesentliche Eigenschaften dieser Materialien hinsichtlich des Auftretens von Hysterese und Barkhausensprüngen zu beschreiben.
Im Vortrag wird das RFIM als Modell für Hysterese betrachtet und dabei insbesondere auf die Charakterisierung von Unterschleifen, das Auftreten von Return Point Memory, sowie die Abhängigkeit von der Änderungsrate des äußeren Feldes eingegangen.
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