固體中的磁性

磁滯

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把一枚新迴形針彎一下再鬆手:它會彈回去。使勁彎,它就保持彎著——它記住了。磁鐵的行為也一樣。磁鐵對磁場的響應,不僅取決於此刻的磁場,還取決於它經歷過什麼。這種滯後,這種對過往磁場的記憶,就是磁滯。

把鐵磁體的磁化對所加磁場畫出來,你得到的不是一條線——而是一個迴線。把磁場加大,磁化隨之上升並飽和;把磁場退回零,仍有一部分磁化頑固地留著。要抹掉它,你得把磁場推向反方向。讓磁場來來回回地走,就描出一個閉合迴線,迴線圍成的面積,正是每個循環以熱的形式損耗的能量。這種滯後之所以存在,是因為疇壁會被缺陷鉤住,無法自由地滑回去。

磁滯之所以重要,是因為它可以被設計,而這一選擇主宰著技術。又寬又胖的迴線意味著一塊頑固的「硬」磁體,能守住記憶——正適合冰箱貼和硬碟的位元。瘦窄的迴線意味著一塊「軟」磁體,瞬間就忘、幾乎不浪費熱——正適合每秒翻轉上百萬次的變壓器和電機鐵芯。常見的誤解是把磁滯當成缺陷;它恰恰是讓磁鐵能夠儲存資訊的那個根本性質。

一盤舊磁帶或一塊硬碟,把每個位元存為一小片被磁化成這一向或那一向的區域。它無需供電就能保存,恰恰靠的是磁滯:一旦被磁化,這片區域就守住自己的方向,直到一個足夠強的寫入磁場刻意把它翻轉。

磁性資料儲存依賴磁滯:每個位元無需供電就守住方向,直到被重寫。

「磁滯」這個詞所對應的「滯後」現象並不專屬於磁性——任何狀態落後於其成因的系統都可叫滯後,從被拉伸的橡皮筋到恆溫器皆然。磁鐵不過是它最為人熟悉的例子。

又稱
magnetic hysteresis磁滞现象