Магнетострикция: Магниттік материалдардың қасиеті

Магнитострикция - бұл белгілі бір магниттік материалдардың қысымға түсірген кезде олардың форма немесе өлшемдері өзгеру қасиеті. Магнитострикция арқылы материалдың өлшемдерінің өзгеруі қолданылатын магниттық өрістің күшіне және бағытына, сондай-ақ материалдың магниттік анизотропиясы мен кристалдық құрылымына байланысты болады.

Магнитострикция электромагниттік энергияны механикалық энергияға, немесе керісінше, айналдыру үшін қолданылады, ол актуаторлар, датчиктер, трансдюсерлер, трансформаторлар, электромуфтелер және генераторлар сияқты көптеген қолданбалардың негізі болып табылады.

Магнитострикция не?

Магнитострикция алғаш рет 1842 жылы Джеймс Жоуль ашқан, ол демір палкині ұзындығында магниттік ету арқылы аз ұзақтауын, ал енінде магниттік ету арқылы аз қысуын байқады. Бұл феномен Жоуль эффекті деп аталады, ол көптеген ферромагниттік материалдарда (материалдарды қысым арқылы магниттік етумен қысымға түсіретін материалдар) және бірнеше ферримагниттік материалдарда (екі қарама-каршы магниттік астықтары бар материалдар) кездеседі.

Магнитострикция физикалық механизмі магниттік материалдардың ішкі құрылымына байланысты, ол микроскопиялық аймақтардан, домендік деп аталатын, тұрады. Аралық доменінің ұқсас магниттік қысым бағыты бар, бұл магниттік анизотропия энергиясы (материалдың қандай да бір кристалдық бағыттары бойынша өзінің магниттік қысым бағытын салау құбылысы) және магнитостатикалық энергия (материалдың магниттік полюстерін минималдау құбылысы) арасындагы теңсіздіктен анықталады.

Демір қысым арқылы магниттік материалға тақырылу кезінде, ол домендерге момент қосылады, оларды қысым бағытына қарай айналдыратын. Бұл процесс домен шекараларының (аралық магниттік қысым бағыттары бар домендер арасындагы шекара) қозғалысы мен кристалдық решетканың (материалдағы атомдардың орналасуы) деформациясына әкеледі. Нәтижесінде, материал өзінің магнитострикциялық деформациясына (магнитострикция арқылы ұзындық немесе көлемдегі өзгеріс) қарай өз формасын немесе өлшемдерін өзгертеді.

Магнитострикциялық деформация бірнеше факторларға байланысты, мысалы:

• Қолданылатын магниттық өрістің өлшемі және бағыты

• Материалдың максималды мүмкін магниттік қысым (сыттық магниттік қысым)

• Материалдың магниттік анизотропиясы (белгілі бір магниттік қысым бағыттарына ұнамдылық)

• Материалдың магнитострикциялық эластик байланысы (магниттік қысым және эластик деформация арасындагы әсер)

• Материалдың температурасы және қысым жағдайы

Магнитострикциялық деформация материал қысымға түсірген кезде өсетін немесе кішірейтін болуы мүмкін. Бірнеше материалдар өте жоғары магниттық өрістерге қатысты магнитострикциялық деформацияларының таңбасын қайтаратын, бұл Виллари терісі деп аталады.

Магнитострикциялық деформация оптикалық интерферометрия, датчиктер, пьезоэлектрикалық трансдюсерлер немесе резонансалық әдістер сияқты әртүрлі әдістермен өлшенеді. Магнитострикцияны характериздейтін ең кең таралған параметр - магнитострикциялық коэффициент (Жоуль коэффициенті деп да аталады), ол төмендегідай анықталады:

λ=LΔL

мұнда ΔL - материалдың қысымға түсірген кезде өзгерген ұзындығы, ал L - бастапқы ұзындығы.

Магнитострикциялық материалдар

Көптеген материалдар магнитострикциялық қасиеттерге ие, бірақ біреуінің деңгейі және жұмыс істеу қабілеті жоғары. Магнитострикциялық материалдардың бірнеше мысалдары:

• Демір: Демір - ең жиі қолданылатын және қолданылған магнитострикциялық материалдардың бірі, себебі оның сыттық магниттік қысым деңгейі жоғары және қымбаттығы төмен. Бірақ, демірде қайталану өтестігі (әрбір магниттік қысым циклінде жоғалған энергия), және өтестік ток (индукциялаңған токтар материалдағы өтестік қысым) қысымдары құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы құбылысы......