Hystereseä

Hysterese (hystereseä) on ilmiö, jossa järjestelmän tila riippuu paitsi nykyisestä syötteestä myös aikaisemmista tiloista. Toisin sanoen vaste seuraa erilaista polkua sen mukaan, miten syöte on aiemmin muuttunut. Tämä historiallinen riippuvuus ilmenee usein niin, että kun syöte palautetaan samalle arvolle kuin aikaisemmin, vaste ei palaudu samanlailla kuin ennen; kierrolla voi syntyä silmukka, jonka hukkuma energia kuvaa järjestelmän dissipaatiota.

Hysteresiä havaitaan monilla aloilla. Magneettisissa materiaaleissa ferromagneettinen hysteresi tarkoittaa magnetointin ja magneettikentän välille muodostuvaa hysteresiympyrää (M–H-käyrä), jossa magnetisaatio riippuu sekä nykyisestä kentästä että siitä, miten kenttä on aiemmin muuttunut. Mekaanisissa ja viskoelastisissa materiaaleissa voidaan havaita stressin ja tarttuvaturvotuksen välinen hysterese, jolloin sama kuormitus antaa erilaisen vasteen riippuen kuormituksen suunnasta ja aikaisemmasta historiasta. Terminen hysterese liittyy esimerkiksi materiaalien lämpötilaan ja faasirakenteeseen: palamisreaktioiden tai faasinmuutosten viivästykset voivat johtaa riippuvuuteen lämpötilan historiasta. Sähkö- ja logiikkasovelluksissa hysteresis mahdollistaa robustin toiminnan, kuten Schmitt-tyyppiset kytkimet, jotka käyttävät hysteresiä päätöksen stabilointiin.

Hystereseä mallinnetaan usein tilamuuttujilla tai muistijärjestelmillä, kuten Preisach- tai viskoelastisissa malleissa. Sen ymmärtäminen on tärkeää sekä materiaalien suunnittelussa että järjestelmien suorituskyvyn arvioinnissa, sillä hysteresi voi sekä aiheuttaa energiahukkaa että mahdollistaa käyttäjäystävällisen, stabiilin käytön.