ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Магнитострикция из "Ультразвук " Открытие явления магнитострикции обычно приписывают Джоулю [1]. Однако эффект, носящий его имя, хо1 Я и является одним из Наиболее известных и наиболее широко используемых, не представляет собой единственного эффекта магнитострик-ции. Для объяснения некоторых результатов, получающихся на практике, необходимо обсудить этот эффект более подробно. [c.209] Когда материал находится в каком-то магнитном состоянии, то, очевидно, ему присущи определенные физические и химические характеристики. Подобным же образом, если химические и физические характеристики материала заданы, то из них вытекает и его магнитное состояние. Поэтому изучение явления магнитострикции в общей форме сводится к определению ряда физических свойств материала в зависимости от магнитных свойств, и наоборот. [c.209] Материал под действием магнитного поля может изменять свои физические свойства. Получающиеся при этом различные эффекты магнитос1рикции были неоднократно описаны в литературе. Механические измегтсиия, которые обусловлены действием магнитного поля, называются прямыми эффектами. Они могут выражаться в изменении линейных размеров, изменении объема, а также в форме крутильных деформаций. Как прямой, так и обратный эффект Джоуля связан с изменениями длины образца. [c.209] Известны также другие линейные эффекты, например эффект Гильемена, выражающийся в изгибе образца под действием поля и в изменении его модуля Юнга. Теоретически любое из этих изменений может происходить независимо друг от друга или одновременно. Практически эти явления протекают большей частью совместно. К крутильным деформациям, происходящим под действием магнитного поля, относится эффект Видемана и изменение коэфициента упругости. Первый из этих эффектов довольно хорошо изучен, но точная величина последнего еще недостаточно выяснена. [c.209] Изменение объема под действием поля известно под названием эффекта Баррета. Он также, по1шдимому, связан с изменением модуля объемной упругости, хотя это находится еще до некоторой степени под вопросом. [c.209] Все ти прямые эффекты представляют собой изменения физических свойств, вызванные действием магнитного поля. Большая часть из них чрезвычайно слаба. Для изучения даже наиболее известного из них и наиболее сильного, а именно эффекта Джоуля, приходится обрашаться к специальным методам. Поэтому краткое описание прибора для этих исследований может представить интерес. [c.210] Для того, чтобы наблюдать эффект Джоуля, необходимо принять некоторые меры предосторожности. Образцы нужно- намагничивать очень тщательно, так чтобы они были свободны от влияния посторонних полей. Магнитные поля должны быть совершенно однородными. Температуру следует поддерживать очень точно. Образец должен быть установлен в поле симметрично и так, чтобы никакие другие побочные эффекты не имели места. [c.210] Установка, применяемая в лаборатории для исследования эффекта Джоуля, называется тензометром. Он состоит из ряда стержней, соединенных таким образом, чтобы общее изменение длины всей системы было гораздо больше, чем деформация каждого отдельного стержня. [c.210] Обычно для этой цели пользуются модификацией интерферометра Майкельсона, применяемого для исследования света. В этом приборе зеркало, прикрепленное к концу стерлсня тензометра, при смещении изменяет положение интерференционных полос, проектируемых на экран. Это изменение можно связать с изменением длины стрикцирующего образца. Прибор крайне чувствителен, и поэтому с его помощью удается исследовать малейшие изменения размеров, связанные с эффектом Джоуля. [c.210] Ле-Шателье высказал общий принцип, согласно которому любая система, приведенная в состояние химического и физического равновесия, будет оказывать сопротивление всякой попытке со стороны внешних факторов изменить это состояние. На основании этого принципа можно предсказать возникновение обратных эффектов магнитострикции. [c.210] Обратные эффекты можно подразделить таким же образом, как и прямые. Наиболее известными из линейных эффектов (поскольку их легче всего- исследовать) являются продольный и поперечный эффекты Виллари. Они заключаются в том, что приложение механических сил по оси стержня приводит к изменению его магнитных свойств. [c.210] Эффект скручивания известен под названием обратного эффекта Видемана, состоящего в изменении продольной компоненты намагничивания под влиянием скручивания образца. Эффект Вертгейма подобен эффекту Видемана, с тем лишь отличием, что образец первоначально представляет собой стержень, намагниченный в продольном направлении. [c.210] Изменения в объеме известны под названием эффекта Нагаока-Хонда [2]. Этот эффект обычно проявляется в форме изменения магнитной индукции под действием гидростатического давления. [c.211] Другие эффекты. Помимо перечисленных имеется целый ряд и других эффектов, наблюдаемых в магнитном поле, которые еще не получили полного- объяснения. Среди них можно- указать следующие изменение сопротивления материала, изменение термо-электродвижущей силы, изменение собственной частоты механических колебаний образца и появление так называемых магнитных шумов во время намагничивания образца. [c.211] Практический интерес имеет возбуждение колебаний стержней в продольном направлении при этом главную роль играют эффекты Джоуля и Виллари. В дальнейшем, возможно, найдут приложение и другие эффекты. [c.211] ие сведения. Изучением явления магнитострикции и особенно его практическими применениями занимался Пирс [3]. Например, он использовал магнитострикцию для возбуждения и иоддержапия механических автоколебаний в металлическом стержне. В дальнейшем основанное на этом принципе приспособление применялось в качестве прибора для контроля частоты электронных генераторов, в качестве фильтра в установках для точного измерения времени и для получения ультразвуковых вибраций в различных средах. Короче говоря, это явление люжет иметь столь же разнообразное применение, как и пьезоэлектрический эффект. [c.211] Магнитострикционные преобразователи применяются также в качестве излучателей в колебательных системах ими пользуются для испытания материалов резонансным методом. Кроме того, применение магнитострикционных преобразователей распространено в ультразвуковых сигнальных системах, особенно на низких частотах, и в подводной сигнализации, где необходимо получение значительных мощностей. В таких системах один магнитострикционный преобразователь может применяться как излучатель, тогда как другой преобразователь присоединяется к приемной системе и к индикатору и служит для превращения ультразвуковых сигналов в электрические. [c.211] Электрические напряжения, создаваемые магнР1тострнкцион-ным преобразователем в режиме приема, значительно (примерно в 100 раз) меньше, чем у пьезокристалла, если на них воздействуют одинаковые силы, В качестве излучателя магнитострикционный преобразователь имеет меньший коэфициент полезного действия, чем кристалл, но имеет то преимущество, что к нему можно подвести очень большое количество энергии. [c.211] Стабилизаторы для генераторов. Как уже указано, магнитострикционные системы могут обеспечить стабилизацию частоты генераторов с постоянством, лишь немного уступающим кристаллу. [c.212] Действие стабилизаторов основано на том, чтО индуктивность катушки, намотанной на сердечник из магнитострикциоиного материала, при малейшем отклонении частоты от резонансной резко изменяет свою величину, противодействуя изменению. частоты генератора. [c.212] Вернуться к основной статье