Магнитострикция

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Физическая сущность процесса магнитострикции в ходе перемагничивания

Магнитостри́кция (от лат. strictio — сжатие, натягивание) — явление, заключающееся в том, что при изменении состояния намагниченности тела его объём и линейные размеры изменяются.

Общие сведения[править | править код]

Эффект открыт Джоулем в 1842 году и вызван изменением взаимосвязей между атомами в кристаллической решётке, и поэтому свойствен всем веществам. Изменение формы тела может проявляться, например, в растяжении, сжатии, изменении объёма, что зависит как от действующего магнитного поля, так и от кристаллической структуры тела. Наибольшие изменения размеров обычно происходят у сильномагнитных материалов. Их относительное удлинение обычно варьируется в пределах .

Магнитострикционный эффект обратим, — при изменении линейных размеров тела под действием внешних сил его магнитные свойства, соответственно, изменяются. Это явление называется магнитоупругим эффектом (эффектом Виллари).

Эффект «жужжания»[править | править код]

Низкочастотный трансформатор.

При работе многих электроприборов можно услышать исходящий от них шум (гул, «пение» и т. д.). Шум устройств, питающихся от бытовой электросети, может быть похож на жужжание или гудение (послушать гудение ). Одна из возможных причин[1] этого — магнитострикция сердечников в индуктивных конструкциях, таких как трансформаторы или дроссели. При протекании переменного тока через их катушки создаётся переменное магнитное поле такой же частоты, которое заставляет ферромагнитные сердечники сжиматься и растягиваться (с частотой 100 Гц для 50 Гц тока или кратных частотах), которые, в свою очередь, передают эти колебания в воздух и другим элементам конструкции. Громкий шум может ухудшить комфортность окружающего пространства. Действие вибрации на внутренние элементы конструкции может стать причиной прогрессирующего растрескивания, способного вывести прибор из строя.[источник не указан 542 дня]

Этот пример хорошо иллюстрирует явление, но по сути им не является: гудят, отталкиваясь, пластины, из которых набран сердечник, — стоит залить его клеем или (как это делали раньше) вбить деревянную щепку — и гудение прекратится. Сплошные сердечники «гудят» так слабо, что нужен специальный прибор, чтобы зафиксировать шум от них.[источник не указан 542 дня]

Использование эффекта[править | править код]

Применяемые материалы[править | править код]

В настоящее время[когда?] используют такие магнитострикционные материалы, как алфер, никель, пермендюр.

Измерение уровня[править | править код]

Для измерения уровня жидкости в резервуаре устанавливают вертикальный волновод из магнитострикционного материала. Это делают таким образом, чтобы оголовок волновода размещался на внешней верхней поверхности резервуара, а нижний конец упирался в дно. На волновод насаживают кольцевой поплавок, содержащий постоянные магниты и свободно плавающий на поверхности жидкости. Из оголовка в волновод подаётся ультразвуковой импульс. Из-за магнитострикционного эффекта — в данном случае обратного эффекту Виллари — поплавок механически деформирует волновод. Отразившись от этой деформации, ультразвуковой импульс возвращается в оголовок, где происходит замер времени его прихода. По этому времени судят о высоте расположения поплавка на волноводе, а значит, и об уровне жидкости в резервуаре[2].

При использовании поплавков с различной удельной массой возможно измерение не только уровня жидкости (уровня границы раздела жидкой и газообразной фазы), но и уровня раздела сред с различной плотностью (например — бензина и подтоварной воды).[источник не указан 542 дня]

На практике данный метод используется для измерения уровня в резервуарах высотой до 18 м и обеспечивает достаточно малую абсолютную погрешность измерений — около 1 мм.[источник не указан 542 дня]

Генерация ультразвука[править | править код]

Магнитострикция используется для генерации ультра- и гиперзвука. Для гиперзвука с частотой порядка 1 ГГц магнитострикция остается практически единственным реальным методом его получения.[источник не указан 4280 дней]

Метки в противокражных системах[править | править код]

В акустомагнитных противокражных системах (АМ ПКС) используются метки, принцип работы которых основан на использовании аморфных сплавов с большим магнитострикционным эффектом.[источник не указан 542 дня]

Компьютерная память[править | править код]

В первых компьютерах использовалась проволока, которая скручивалась или раскручивалась под действием магнитного поля, реализуя таким образом память на линиях задержки.[источник не указан 542 дня]

Справочные данные[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Бывают и другие причины, например, вибрация незакреплённых обмоток и т. п.
  2. В. Ю. Кузьминов, А. Г. Фролов Магнитосрикционный уровнемер // Журнал Сфера Нефтегаз № 1, 2012 г. стр. 26-28. Дата обращения: 29 августа 2012. Архивировано 4 марта 2016 года.

Ссылки[править | править код]

См. также[править | править код]