Magnetostrykcja

Magnetostrykcja

Magnetostrykcja to zjawisko występujące w ferromagnetykach, polegające na powstawaniu odkształceń pod wpływem pola magnetycznego. Odkryte przez Jamesa Joule’a w 1842 roku, zjawisko to jest także przykładem zasady wzajemności w fizyce. Wartości odkształceń mogą być liniowe lub objętościowe.

Wzór opisujący zależność między względną zmianą rozmiarów ciała a indukcją pola magnetycznego to:

$\backslash frac\{\backslash Delta\; l\}\{l\}\; =\; k\_l\; B^2,$

gdzie:

• $\backslash frac\{\backslash Delta\; l\}\{l\}$ – wydłużenie względne,
• $k\_l$ – współczynnik proporcjonalności magnetostrykcji liniowej,
• $B$ – indukcja magnetyczna.

Magnetostrykcję można zaobserwować w codziennym życiu, na przykład jako dźwięk wydawany przez transformatory w stacjach transformatorowych. Zmienny prąd elektryczny generuje zmienne pole magnetyczne, które powoduje zmiany wymiarów materiału, co przekłada się na słyszalny dźwięk. Częstotliwość tego dźwięku wynosi zazwyczaj 100 Hz w Polsce.

Współczynnik magnetostrykcji

Współczynnik magnetostrykcji, oznaczany jako $\backslash lambda$, zależy od rodzaju ferromagnetyka oraz od indukcji magnetycznej. Wartość ta zazwyczaj podawana jest dla stanu nasycenia jako $\backslash lambda\_s$. Znak współczynnika może być dodatni (wydłużanie) lub ujemny (skracanie), co określa się jako magnetostrykcję dodatnią lub ujemną. Na przykład, w przypadku niklu magnetostrykcja liniowa jest zawsze ujemna, podczas gdy w żelazie znak współczynnika zmienia się w zależności od indukcji: dodatnia dla słabych pól i ujemna dla silnych.

Zastosowanie

Efekt magnetostrykcji znajduje zastosowanie w generatorach ultradźwięków, a zjawisko odwrotne wykorzystuje się w czujnikach ciśnienia i naprężenia. W przemyśle elektrotechnicznym magnetostrykcja często stanowi problem, generując niepożądane fale akustyczne wokół maszyn elektrycznych, transformatorów i dławików indukcyjnych. Ograniczenie hałasu w tych urządzeniach wymaga zastosowania nowoczesnych materiałów magnetycznych w konstrukcji magnetowodu.