ヒステリシス

ヒステリシス（Hysteresis）

ヒステリシスとは、物理学や工学の領域で、ある物質や系の状態が現在の力のみならず、その過去に加えられた力の影響を受けて変化する現象を指します。この現象は「履歴現象」や「履歴効果」とも呼ばれ、様々な場面で観察されます。

概要

ヒステリシスの基本的な考え方は、加えた力を元の状態に戻しても、系の状態が完全には戻らないことです。具体的には、例えばばねが弾性変形の限界を超えて伸縮した場合、そのばねは塑性変形を起こします。このような場合、ヒステリシスを持つ系からは、過去に加わった力の情報をある程度推定することが可能です。よって、ヒステリシスはデータや情報を「記憶する」機能を示しているとも言えます。

実際、ヒステリシスの特性を利用した記憶装置は非常に多く、テープレコーダーを始めとして多くの電子機器に応用されています。このように、ヒステリシスは我々の生活や技術に深く関わっています。

ヒステリシスという用語は、古典ギリシャ語の「不足・不備」を意味する言葉「ὑστέρησις」（hysterēsis）に由来しており、1890年にジェームズ・ユーイングによって初めて定義され、命名されました。一般的には「ヒステリシス現象」と呼ばれることもあります。

磁力のヒステリシス

特に重要なヒステリシスの一例は、磁性体における磁気ヒステリシスです。磁性体は磁界に置かれると磁化し、その強さは磁界の強度に依存しますが、一定の強度を超えると飽和状態に達します。この飽和状態以降、逆に磁界を弱めても、磁化が0になるまでには逆高の磁界の強さが必要であり、この強さを「保磁力」と呼びます。

このように、磁性体の磁化は磁界の弱め方によって異なる経路を経て変化し、ヒステリシスループと呼ばれる特徴的な曲線を描きます。このループの面積は、外部の磁界から磁性体に供給されるエネルギーに相当し、最終的には熱エネルギーとして変換されます。

また、飽和磁化は温度が上昇するにつれて低下し、特定の温度を超えると磁性を失います。この温度は「キュリー温度」として知られています。

関連項目

ヒステリシスに関連する概念には、双安定性、強磁性、鉄損、ヒステリシス損、しきい値、シュミットトリガ、パラメトロンなどがあります。これらの項目はヒステリシスと共に物理学や工学の重要な原理となっています。特に、エネルギーの効率的な利用や情報の処理に関連した可能性を秘めています。

このように、ヒステリシスは単なる物理現象に留まらず、私たちの技術や理解に多大な影響を与える重要な概念です。

もう一度検索