Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии

Стартовая страница

О системе

Технические требования

Синтез

Обучающий модуль

Справка по системе

Контакты
Искать:
  Расширенный   Формализованый   По связи разделов
 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Общий каталог эффектов

Виллари эффект
Магнитоупругий эффект, влияние механической деформации на намагниченность ферромагнетика

Анимация

Описание

Эффект Виллари или магнитоупругий эффект – явление обратное магнитострикции, заключающееся в изменении намагниченности магнетика под действием механических деформаций.  Открыт (1865) итальянским физиком Э. Виллари (Е. Villari, 1836—1904).
Ферромагнетики (например, никель), которые при намагничивании сокращаются в размерах (обладают отрицательной магнитострикцией), при растяжении уменьшают свою намагниченность (отрицательный Виллари эффект). Наоборот, растяжение ферромагнетиков с положительной магнитострикцией (например, стержня из железо-никелевого сплава с 65% Ni) приводит к увеличению их намагниченности (положительный Виллари эффект). При сжатии знак Виллари эффекта меняется на обратный. Виллари эффект, объясняется тем, что при действии механических напряжений изменяется доменная структура ферромагнетика, определяющая его намагниченностьДомены ферромагнитные -это области самопроизвольной намагниченности, намагниченные до насыщения части объёма ферромагнетика, на которрые он разбивается , когда находится ниже критической температурыры (КЮРИ ТОЧКА). Векторы намагниченности  в отсутствии внешнего  магнитного поля ориентированы так, что результирующая намагниченность ферромагнитного образца в целом, как правило, равна нулю. Под действием механических деформаций ориентация векторов намагниченности доменов меняется так, что намагниченность образца становится отличной от нуля.
Магнитострикция была обнаружена только в ферромагнитных материалах, таких как железо, никель, кобальт и сплавах. Основой принципа магнитострикции являются магнитомеханические свойства этих материалов. То есть, если ферромагнетик находится в области магнитного поля, то оно вызывает микроскопическую деформацию его молекулярной структуры, что приводит к изменению физических размеров ферромагнетика. Такое поведение объясняется существованием бесчисленного количества маленьких элементарных магнитов, из которых состоит ферромагнитный материал. Они будут стремиться установиться параллельно друг другу в пределах ограниченных пространственных областей, уже без внешнего магнитного поля. В этих так называемых доменах, все элементарные магниты направлены одинаково. Но первоначальное распределение доменов хаотично и снаружи ферромагнитное тело кажется немагнитным. При приложении магнитного поля , домены выстраиваются по направлению этого поля и выравниваются параллельно друг другу. Иллистрация магнитострикционного эффектаТаким образом, получаются собственные магнитные поля, которые могут превосходить внешнее магнитное поле в сотни раз. Например, если стержень из ферромагнитного сплава поместить в магнитное поле параллельное его оси, то стержень испытает механическую деформацию и получит линейное удлинение. Но в реальности удлинение посредством магнитострикционного эффекта очень мало. (рис.1)
Магнитные домены в ферромагнитном стержне. 1 - без внешнего магнитного поля, 2 - после приложения внешнего магнитного поля
Рис.1
 
 
 

 

 

Ключевые слова

 

Разделы наук

 

Применение эффекта

В таблице 1 показано поведение ферромагнетиков с различной магнитострикцией при их растяжении.
Поведение ферромагнетиков с различной магнитострикцией при их растяжении
Знак магнитострикции Δl, Удлинение  ΔJ, Изменение намагниченности Описание эффекта
- >0 <0 отрицательный эффект Виллари
+ >0 >0 положительный эффект Виллари
Таблица 1
Виллари эффект находит применение в технике при создании материалов с заданными магнитными свойствами. Эффект Виллари может применяться для проведения тонких физических экспериментов. В частности, можно найти зависимость изменения температуры магнитного материала от магнитострикции насыщения λS.
 

Реализации эффекта

POSICHRON – это бесконтактная и беспроводная измерительная система. Она чрезвычайно прочная и это делает ее подходящей даже для тех применений, где не подходят другие измерительные принципы. Наличие различных конструкций – круглый стержень, корпус с квадратным профилем и ультра плоским профилем – позволяет адаптировать систему для различных применений и различных условий монтажа.
Система линейных измерений состоит из магнитострикционной направляющей и подвижного магнита для определения положения. Принцип измерения датчиков положения POSICHRON ® основан на двух физических эффектах: эффект Вайдеманна и эффект Виллари.
Для создания эффекта Вайдеманна через направляющую (волновод) датчика пропускается токовый импульс. Токовый импульс генерирует кольцевое магнитное поле, которое распространяется со скоростью света вокруг направляющей.
Когда это кольцевое магнитное поле создает контакт с полем постоянного магнита, который движется вдоль направляющей, в зоне перекрытия двух магнитных полей кольцевые инициируются механическая упругая волна как результат магнитострикции. Эта волна распространяется в датчике положения POSICHRON ® со сверхзвуковой скоростью.
Головка датчика POSICHRON ® состоит из детектора, который определяет достижение волны. Магнитоупругий эффект Виллари используется как метод определения. Положение между детекторной обмоткой и магнитом, который может двигаться вдоль стержня датчика, определяется измерением разницей во времени между индукционным токовым импульсом и импульсом напряжения, возникающим вследствие эффекта Виллари в обмотке.
Это значение разницы во времени может быть преобразовано с помощью различных методов в аналоговой или цифровой сигнал. Временные сигналы могут также быть оценены непосредственно простым интерфейсным модулем или счетчиком и устройством измерения времени.

 

Литература

1. Физическая энциклопедия под редакцией Прохорова А.М. «Большая Российская Энциклопедия»: Научное издательство, том 1 – Москва, 1998, стр.278

2. Вонсовский С. В., Магнетизм, Магнитострикция, 1971;

Формализованное описание Показать

Стартовая страница  О системе  Технические требования  Синтез  Обучающий модуль  Справка по системе  Контакты 
Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина