Hystereesi

Hystereesi on jonkin järjestelmän ominaisuus, joka hidastaa muutoksiin reagoimista tai estää systeemiä palaamasta alkuperäiseen tilaansa. Systeemissä on eräänlainen "välys" tai "kuollut alue". Suureen muuttuminen viivästyy hystereesin vaikutuksesta, koska suureen arvo ei riipu vain hetkellisesti vaikuttavista tekijöistä, vaan myös suureen aikaisemmasta arvosta. Lähtöarvo tietyn todellisen arvon kohdalla on erilainen lähestyttäessä kyseistä kohtaa eri suunnista.

Elektroniikka 

Elektroniikassa hystereesi vähentää ns. turhia päälle- ja poiskytkentöjä ja häiriöiden vaikutusta. Termostaatti ja komparaattori ovat tavallisimmat hystereesiä hyödyntävät elektroniset laitteet. Komparaattoria, jolla on hystereesi, kutsutaan Schmitt-liipaisimeksi.

Termostaateissa hystereesi vähentää tarpeettomia käynnistymisiä ja sammumisia. Hystereesi kuvaa asetusarvon kohdalla olevan mittausarvoalueen leveyttä siten, että päälle- ja poiskytkentärajat eroavat asetusarvosta käytännössä puolikkaan hystereesiarvon verran. Esimerkiksi sähkölämmittimen hystereesin ollessa 1 °C ja termostaatin asetusarvon ollessa 20 °C, säädetty termostaatti käynnistyy lämpötilan laskettua 19,5 °C:n alapuolelle ja ohjaa lämmitysvastukselle virtaa, kunnes huoneen lämpötila on 20,5 °C. Vasta, kun lämpötila laskee alle 19,5 °C:n, termostaatti ohjaa uudelleen virtaa lämmitysvastukselle. Mikäli lämmitin sammuisi aina, kun ylitetään 20 °C, ja käynnistyisi uudelleen, kun lämpötila laskee alle 20 °C:n, lämpötila kyllä pysyisi tarkasti oikeana, mutta mekaaninen termostaatti tai elektronisen termostaatin ohjaama rele avaisi ja sulkisi virtapiiriä tiheään tahtiin, jolloin kytkimenä toimivan komponentin käyttöikä jäisi lyhyeksi. Lisäksi termostaatin tai releen pitämä napsumisääni voi olla häiritsevä. Puolijohdekytkimille, kuten MOSFET tai triac, riittää pieni hystereesi, koska ne kytkevät äänettömästi eivätkä juurikaan kulu käytössä.

Hystereesin sijaan käytetään usein myös eroaluetta jompaan kumpaan suuntaan, jolloin päälle- tai poiskytkentä tapahtuu tarkasti asetusarvossa, mutta mitatun arvon on poikettava eroalueen verran asetusarvosta ennen kuin kytkentä toiseen suuntaan tapahtuu. Esimerkiksi eroalueen alaspäin ollessa 1 °C ja asetusarvon ollessa 20 °C, säädetty laite käynnistyy lämpötilan laskettua 19 °C:n alapuolelle ja on päällä, kunnes lämpötila on 20 °C.

Sähkömagnetismi 

Magnetismin yhteydessä hystereesillä tarkoitetaan sitä ferromagneettisissa aineissa esiintyvää ilmiötä, että ne jäävät magneettisiksi vielä sen jälkeenkin, kun ulkoinen magneettikenttä on lakannut vaikuttamasta. Aineita, joissa ilmiö on voimakas, sanotaan magneettisesti koviksi, ja niistä voidaan valmistaa kestomagneetteja. Magneettisesti pehmeissä aineissa hystereesi on vähäisempää. Niitä käytetään sähkömagneeteissa, esimerkiksi muuntajissa, joissa hystereesi on haitallinen ja aiheuttaa tehohäviöitä. Toisaalta hystereesin aiheuttamaa magneettisen materiaalin lämpenemistä käytetään hyväksi esimerkiksi induktiokuumentimissa.

Taloustiede
Työn taloustieteessä hystereesi useimmiten tarkoittaa sitä, että kerran noustuaan työttömyys ei enää helposti palaa ennalleen. Tyypillisesti tämän katsotaan johtuvan siitä, että taloudellisen laman aikana työttömäksi jäävät ihmiset menettävät työkykyään, (joka yleensä paranee töissä ollessa), ja heidän koulutuksesta hankittu osaaminen vanhenee laman kestäessä. Tämän prosessin seurauksena heidän on vaikea löytää töitä edes seuraavassa noususuhdanteessa. Näin ollen syntyy ns. rakennetyöttömyyttä, jonka poistaminen on huomattavasti vaikeampaa kuin suhdannetyöttömyyden.

Sisäpiirityöläisten-teorian mukaan jokin negatiivinen šokki lisää työttömyyttä yrityksessä tai alalla ja ammattiliitoissa valtaa käyttävän "sisäpiirin" määrä laskee. Paremman ajan tullen tämä joukko ei annakaan työn kysynnän nousun johtaa työttömäksi joutuneiden työllistymiseen vaan nostaa palkkavaatimuksia entistä enemmän yli tasapainopalkkatason, jolla työn kysyntä ja tarjonta olisivat tasapainossa. Näin kertaluonteinen työttömyyden kasvu jää osittain pysyväksi: uusi työttömyystasapaino on entistä korkeammalla tasolla.

Yleisemmin suhdanneteoriassa hystereesin voidaan katsoa selittävän sitä, miksi kansantalouden tuottavuus ei laman jälkeen useinkaan palaudu aiemmalle kasvu-uralle, vaan jää usein pysyvästi alhaisemmalle tasolle. Hystereesin olemassaoloa voidaan pitää yhtenä perusteluna sille, miksi olisi talouspoliittisesti perusteltua pyrkiä tasaamaan suhdannevaihtelua siten, että tuotannon taso ei pääse romahtamaan niin paljon, että syntyy pysyvä vaikutuksia. Esimerkiksi vuoden 2008-finanssikriisistä alkunsa saaneen globaalin laman on havaittu synnyttäneen monissa maissa varsin voimakkaan hystereesi-vaikutuksen. Mallintamalla on myös voitu osoittaa, että finassipolitiikan kerroinvaikutus on huomattavasti voimakkaampi hystereesi-vaikutuksen vallitsessa kuin ilman sitä .

Lähteet

Aiheesta muualla 

Taloustiede
Elektroniikka
Magnetismi
Seulonnan keskeiset artikkelit