Descubra como a histerese funciona em sistemas físicos, incluindo magnetismo, elasticidade, térmica e elétrica. Aprenda suas aplicações e fenômenos relacionados.
O que é histerese?
A histerese é um fenômeno presente em muitos sistemas físicos e consiste na dependência do estado atual de um sistema em relação ao seu histórico. Em outras palavras, o comportamento de um sistema afetado pela histerese não depende apenas das condições atuais, mas também das condições pelas quais ele passou anteriormente.
A palavra “histerese” tem origem no grego “hysteresis”, que significa “deficiência” ou “atraso”. O termo foi introduzido pela primeira vez pelo físico James Clerk Maxwell em 1868, para descrever a diferença entre a trajetória de um sistema quando sujeito a um campo magnético crescente e a trajetória quando sujeito a um campo magnético decrescente.
Histerese magnética
Um dos exemplos mais comuns de histerese ocorre em materiais magnéticos. Quando um material magnético é exposto a um campo magnético externo, ele tende a se magnetizar na mesma direção desse campo. No entanto, quando o campo magnético é removido, o material não retorna instantaneamente ao seu estado desmagnetizado original.
A histerese magnética pode ser observada em gráficos de curvas de magnetização. Quando um material magnético é submetido a um ciclo de magnetização, a curva de magnetização exibe uma forma característica em “S”. Ao aumentar gradualmente o campo magnético externo, o material se magnetiza cada vez mais. No entanto, quando o campo magnético é diminuído, a magnetização do material não diminui na mesma taxa, resultando em uma “perda” de magnetização residual.
Essa perda de magnetização residual é conhecida como “remanência” e indica que o material apresenta histerese magnética. A quantidade de remanência depende das características do material e do campo magnético aplicado.
Histerese em outros sistemas físicos
A histerese não está limitada apenas a materiais magnéticos. Ela pode ser observada em uma variedade de sistemas físicos, como sistemas elásticos, sistemas térmicos e sistemas elétricos.
Em sistemas elásticos, a histerese ocorre quando um material elástico é submetido a uma carga cíclica. Por exemplo, quando um objeto elástico é esticado e depois liberado repetidamente, a deformação resultante não é exatamente proporcional à carga aplicada. Isso ocorre devido à dissipação de energia na forma de calor dentro do material, resultando em perdas e deformações irreversíveis.
Nos sistemas térmicos, a histerese pode ser observada em fenômenos como transições de fase. Um exemplo clássico é a transformação entre as fases líquida e sólida da água. Ao aquecer água pura, ela passa por um processo de fusão ao atingir a temperatura de fusão, tornando-se líquida. No entanto, ao resfriar a água abaixo da temperatura de fusão, ela solidifica e retorna ao estado sólido. Esse processo de transição de fase exibe histerese térmica.
Em sistemas elétricos, a histerese pode ocorrer em componentes como indutores e capacitores. Por exemplo, em um indutor, quando uma corrente elétrica é aplicada e depois removida, o campo magnético gerado pelo indutor não desaparece instantaneamente. Esse atraso na resposta magnética é devido à histerese magnética presente no material do núcleo do indutor.
Aplicações da histerese
Embora a histerese seja frequentemente vista como um efeito indesejado, ela também pode ter aplicações úteis em diferentes áreas.
Uma aplicação importante da histerese magnética é na fabricação de dispositivos de armazenamento de dados, como discos rígidos e fitas magnéticas. A capacidade de reter a magnetização residual permite que esses dispositivos armazenem informações de forma persistente.
A histerese também é explorada em sistemas de controle e automação. Ela pode ser utilizada para criar “zonas mortas” ou regiões de insensibilidade em sensores ou dispositivos de controle, evitando oscilações indesejadas ou respostas rápidas a pequenas variações de entrada.
Além disso, a histerese tem aplicações em muitas outras áreas, como engenharia de materiais, eletrônica, mecânica e biologia. O estudo desse fenômeno é essencial para compreender e projetar sistemas que levam em consideração os efeitos do histórico e das condições passadas.
