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이력현상

작성일 2022-02-22
[요약] 물리량이나 물리적 상태가 그것이 겪어 온 상태 변화에 의거하여 일어나는 현상 이력현상은 어떠한 물리적 상태, 물리량이 물리적 조건만으로 만들어지는 것이 아니라, 물질이 이전에 겪어온 변화과정에 의존하여 일어나는 모든 현상을 일컫는다. 고무로 만든 공이 있다 가정해보고, 이때 고무공을 손에 힘을 0 N에서 100 N까지 가하게 되면 고무는 힘의 강도가 세짐에 따라 수축될 것이다. 그러나 힘을 빼면 다시 천천히 팽창되어 원래의 동그란 모습으로 복원된다. 이를 좀 더 살펴보기 위해 이번에는 힘을 가하는 중간인 50 N에서 잠시 멈추고 고무공의 반지름을 측정하고, 100 N으로 힘을 가한 후에 수축이 완료되면 힘을 빼면서 다시 중간인 50 N으로 돌아온다. 그리고 이때 고무공의 반지름을 측정한다. 그리고 측정한 두 값은 모두 고무공에 50 N의 힘이 동일하게 가해졌을 때의 반지름이다. 하지만 두 값을 비교해보면 차이를 볼 수 있다. 실제로 측정하면 0 N에서 수축해서 50 N이 되었을 때가 100 N에서 팽창해서 50 N이 되었을 때보다 조금 더 큰 결과가 나온다. 이와 같이 고무공의 힘과 변위의 관계는 단순히 측정 당시의 조건에 의해서만 결정되는 것이 아니라 그 이전에 물질이 겪어온 상태의 변화과정에 의존하는 현상이 바로 이력현상 또는 히스테리시스(hysterisis)라고 하는 것이다. 이력현상은 영문 단어 hysteresis는 deficiency, lagging behind라는 의미의 고대 그리스어에서 유래한 단어이다. 1890년 무렵 자성 물질의 성질을 나타내기 위해서 제임스 알프레드 유윙 경이 만들어 사용하는 것에서 시작되었다. 이력현상이 가장 많이 언급되는 분야는 자성 물질이나, 역학 등 다른 물리 분야나, 화학, 생물학, 공학, 경제학 등에서도 다양하게 응용된다. 실제로는 온도 조절기나 쉬미트 트리거의 잡음 제거에서도 사용된다. 잡음 제거는 원하지 않는 전이(스위칭)가 일어나지 않도록 해서 소음을 낮추는 원리로 된 것이다. 자성 물질로 이루어진 하드 디스크의 기억 현상이나 지자기의 이동 방향이 지구에 기록된 것으로 이동 궤적을 추적이 가능한 것 모두 이력현상과 관련되어 있다.
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