Гистерезис магнитный — так назвал Юинг [1]) весьма важное свойство железа во всех наблюдаемых в нем магнитных явлениях «опаздывать», или, лучше, отставать по фазе (а не по времени только) от причин, производящих эти явления. Г. особенно резко обнаруживается в намагничивании железн. стержней, длина которых велика сравнительно с линейными размерами поперечника, а также в намагничивании колец, приготовленных из железа и подвергаемых действию тока, проходящего по проволоке, в виде кольц. катушки окружающ. железо. В толстых и коротких стержнях явление Г. менее заметно. В этом случае большое влияние на магнитное состояние железа оказывают оба конца таких стержней. Магнетизм этих концов вызывает в каждой точке внутри стержня силу, производящую размагничивание железа. От этой причины и происходит то, что недлинный железный стержень, после прекращения намагничивающего тока, удерживает вообще слабый «остаточный магнетизм».Иначе происходит в стержнях тонких и длинных, в которых размагничивающее действие концов по их отдаленности мало на большей части длины стержня. Такие тонкие железные стержни сохраняют весьма значительный остаточный магнетизм, который в противоположность тому, что обыкновенно утверждается, больше для мягкого железа, чем для твердого железа, и даже стали. По исследованиям Юинга, в проволоке из очень мягкого железа может наблюдаться «остаточный магнетизм», составляющий по величине 97% «временного» магнетизма, который является в этой проволоке при действии на нее тока. Изменяя силу намагничивающего тока и определяя количественно являющийся при этом в железе магнетизм, находят, что намагничивание железа, соответствующее какой-либо силе тока, получается неодинаковым, смотря по тому, какой намагничивающей силе подвергалось железо непосредственно перед этим. Так, если, начиная от 0, постепенно увеличивать силу намагничивающего тока до некоторой наибольшей величины, затем уменьшать эту силу опять до 0, а потом, изменив направление тока, увеличивать эту силу до прежней наибольшей величины и наконец, непрерывно уменьшая, довести снова до 0, то можно заметить, что намагничивание железа не будет следовать за изменением силы тока; магнетизм в железе как будто чем-то задерживается и различно приспособляется к той силе тока, какая наблюдается в намагничивающей цепи.
При посредстве чертежа, из данных опыта весьма наглядно представляется явление Г. в намагничивании железа. Для этого в опыте измеряют напряжения магнетизма [2]), соответственно различным величинам намагничивающей силы и откладывают по оси абсцисс величины намагничивающей силы, а ординатами выражают отвечающие этим силам напряжения магнетизма. Пусть намагничивающая сила сначала постепенно возрастает от 0 до некоторой величины Н, затем от Н уменьшается до 0 и потом увеличивается в противоположном направлении до прежней наибольшей величины, т. е. достигает величины −Н, затем вновь изменяется от −Н до 0 и, наконец, в прежнем направлении увеличивается от 0 до +Н. Кривые, выражающие напряжение магнетизма железа при изменении намагничивающей силы от +Н до −Н и, обратно, от −Н до +Н, не сливаются вместе, а представляют собой две отдельные ветви, сходящиеся друг с другом в точках, соответствующих абсциссам +Н и −Н. Получается таким образом для подобного цикла намагничивания линия, выражающая напряжение магнетизма железа, в виде замкнутой кривой. Теоретическое рассмотрение показывает, что такая кривая обладает особым значением. Площадь, заключенная внутри этой замкнутой кривой, служит мерой той работы, которая совершается при производстве подобного цикла намагничивания. Эта работа, отнесенная к единице объема намагничиваемого стержня, выражается через
W = ∫HdJ,
где Н — величина намагничивающей силы и J — напряжение магнетизма.
Итак, при каждом «цикле намагничивания» происходит потеря энергии, превращающейся в выделяющееся в железо тепло. В следующей таблице, сообщаемой Юингом, приведены те потери энергии, которые соответствуют одному циклу с очень сильным намагничиванием для различных сортов железа и стали. Эти потери выражены в эргах (см.) и рассчитаны на куб. см исследуемого вещества.
| Очень мягкое железо | 9300 |
| Обыкновенное железо | 16300 |
| Твердая железная тянутая проволока | 60000 |
| Отожженная стальная проволока | 70500 |
| Закаленная | 76000 |
| Фортепианная струна | 116000 |
В вольфрамовой стали, употребляемой для приготовления постоянных магнитов, потеря энергии при каждом цикле еще больше. Она не меньше 216000 эргов на куб. см, когда намагничивание этой стали доводится до наибольшей возможной величины. Г. железа имеет немаловажное значение в практике. Производительность динамо-машин и трансформаторов понижается вследствие Г.
Юинг нашел еще, что намагничивание железа, подвергаемого действию данной намагничивающей силы, некоторое время возрастает, стремясь асимптотически к некоторой предельной величине. Такое изменение намагничивания названо вязким Г. (viscous hysteresis). Сотрясения железа, удары и вообще механические действия влияют на уменьшение Г. Гистерезис в железе, по отношению к явлениям магнитным аналогичен «упругому последействию», наблюдаемому в твердых телах при механических изменениях этих тел.