Was ist Hysterese?
Um zu klären, was Hysterese ist, sollten wir uns erst einmal den Begriff selbst anschauen. Hysterese oder auch Hysteresis stammt aus dem griechischen hysteros (ὕστερος), was mit “hinterer” oder “später” übersetzt werden kann. Hysteresis bedeutet auf Deutsch übersetzt demnach soviel wie “Nachwirkung”.
Genau darum geht es bei der Hysterese im Allgemeinen. Um die Nachwirkung. Eine allgemeine Begriffsdefinition, wie sie im Duden steht, lautet demnach folgendermaßen:
“Das Zurückbleiben einer Wirkung hinter der sie verursachenden veränderlichen Kraft.”
Demnach kann man das Prinzip der Hysterese auf die verschiedensten Bereiche anwenden, von elektronischen über wirtschaftlichen Phänomenen bis eben hin zum Ferromagnetismus.
Was ist Hysterese von Ferromagneten?
Wie bereits bekannt können ferromagnetische Materialien durch außen angelegte Magnetfelder magnetisch aufgeladen werden. Diese Magnetisierung steigt wesentlich schneller, als das sie sinkt, wenn man das äußere Magnetfeld wieder herunterfährt. Genau diesen Effekt, haben wir der Hysterese zu verdanken, er wird durch die Hysteresekurve gemessen. Die Magnetkraft die übrig bleibt, wenn das äußere Magnetfeld komplett abgeschaltet wird, nennen wir Remanenz.
Gehen wir das ganze einmal an einem Beispiel eines nicht magnetisierten ferromagnetischen Materials durch. Zum Beispiel durch eine elektrische Spule, können wir dieses Material magnetisieren. Das äußere Magnetfeld wird mit H bezeichnet und das dadurch entstandene Magnetfeld im Inneren ist die magnetische Flussdichte B. Wir haben es hier also mit zwei Größen zu tun, der magnetischen Feldstärke (H) und der magnetischen Flussdichte (B), wobei die Hysterese den Zusammenhang zwischen den beiden beschreibt.
Wenn zuvor beide Größen auf Null standen, also die Spule noch nicht elektrisiert wurde und das zu magnetisierende Material nicht bereits eigene magnetische Energie hat, bildet sich eine Hysteresekurve, die wir als Neukurve bezeichnen. Während H nach und nach erhöht wird, steigt B anfangs nur langsam und kommt schließlich auch zu einem Sättigungspunkt. Auch wenn H nun weiter erhöht wird, steigt B nicht weiter. Dementsprechend kann das äußere Magnetfeld wieder abgestellt werden und die stärke des neu entstandenen Magnetfeldes wird nicht etwa genauso schnell sinken, sondern erst nach und nach, da wir nun von der Remanenz des zu magnetisierenden Materials sprechen.
Nun gibt es allerdings unterschiedliche Hysteresekurven: die weiche und die harte. Schauen wir uns Weichmagnete an, sind deren kurven schmaler und sie weisen kleinere Remanenzen und Koerzitivfeldstärken auf. Bei Hartmagneten hingegen, können wir breitere Kurven sowie höhere Remanenzwerte und Koezitivfeldstärken beobachten.
Das Thema des Hysterese ist natürlich noch wesentlich umfangreicher und man kann es sowohl von der physikalischen als auch von der mathematischen Seite aus betrachten. In diesem Beitrag wollten wir jedoch vorerst das Grundprinzip und die generelle Begriffsdefinition klären. Falls Sie weitere Fragen haben, können Sie uns jederzeit kontaktieren und unsere Experten helfen Ihnen gerne weiter.
