Villari etkisi, manyetoelastik etki - manyetostriksiyonun tersi olgusu
Villari etkisi İtalyan bir fizikçinin adını aldı Emilio Villari1865'te bu fenomeni kim keşfetti. manyetoelastik etki... Fiziksel özü, manyetik geçirgenliğin değişmesinin yanı sıra, bu ferromanyetlerden yapılan numunelerin mekanik deformasyonu sırasında ferromanyetlerin ilgili manyetik özelliklerinin değişmesinde yatmaktadır. Çalışma bu prensibe dayanmaktadır. manyeto-elastik ölçüm transdüserleri.
Örneğin, bak histerezis döngüleri permaloid ve nikel, bu malzemelerden yapılmış mekanik olarak gerilmiş numuneler üzerinde çalışma koşulları altında. Bu nedenle, bir nikel numunesi gerildiğinde, çekme gerilimi arttıkça histerezis döngüsü eğilir. Bu, nikel ne kadar gerilirse, manyetik geçirgenliğinin o kadar düşük olduğu anlamına gelir. Nikelin çekme dayanımı da azalır. Ve permaloy tam tersidir.
Kalıcı alaşım numunesi gerildiğinde, histerezis döngüsünün şekli dikdörtgene yaklaşır, bu da kalıcı alaşımın manyetik geçirgenliğinin germe sırasında arttığı ve artık endüktansın da arttığı anlamına gelir. Gerilme, çekmeden sıkıştırmaya değişirse, manyetik parametrelerdeki değişimin işareti de tersine çevrilir.
Ferromanyetlerin Villari etkisinin deformasyon altında tezahür etmesinin nedeni şu şekildedir. Mekanik bir stres bir ferromanyete etki ettiğinde, alan yapısını değiştirir, yani alan sınırları kayar, bunların mıknatıslanma vektörleri döner. Bu, çekirdeği bir akımla mıknatıslamaya benzer. Bu işlemlerin yönü aynı ise manyetik geçirgenlik artar, aksi yönde ise azalır.
Villari etkisi tersine çevrilebilir, dolayısıyla adı ters manyetostriktif etki… Doğrudan manyetostriksiyonun etkisi, kendisine uygulanan bir manyetik alanın etkisi altında bir ferromanyetin deformasyonundan oluşur, bu da alan sınırlarının yer değiştirmesine, manyetik momentlerin vektörlerinin dönmesine yol açarken, kristal kafes Atomların orijinal yerlerinden yer değiştirmesi nedeniyle, düğüm noktalarının denge mesafelerindeki bir değişiklik nedeniyle maddenin enerji durumunu değiştirir. Kristal kafes, bazı numuneler için (demir, nikel, kobalt, bunların alaşımları, vb.) uzama 0,01'e ulaşacak şekilde deforme olur.
Bu yüzden, manyetostriksiyon - bazı ferromanyetik metallerin ve alaşımların manyetizasyon sırasında deforme olma (büzülme veya genişleme) ve tersine, mekanik deformasyon sırasında manyetizasyonu değiştirme özelliği.
Bu fenomen, alternatif manyetik alanların etkisi altında mekanik rezonansın meydana geldiği manyetostriktif rezonatörleri uygulamak için kullanılır. Manyetostriktif rezonatörler, 100 kHz ve hatta daha yüksek frekanslar için üretilebilir ve bu frekanslarda, ultrason vb. Almak için frekans stabilizasyonu (piezoelektrik kuvarsa benzer) için çeşitli uygulamalar bulurlar.
Manyetoelastik etki açısından, malzeme aşağıdaki gibi bir parametre ile karakterize edilebilir: manyetoelastik duyarlılık katsayısı… Bir maddenin bağıl manyetik geçirgenliğindeki değişikliğin, onun göreli gerinimine veya uygulanan mekanik gerilime oranı olarak tanımlanır.Ve uzunluktaki göreli değişiklik ve mekanik gerilim birbiriyle ilişkili olduğundan Hook kanunu, o zaman katsayılar birbirleriyle Young modülü ile ilişkilidir:
Bir malzemenin deformasyonu sırasında manyetik geçirgenliğindeki değişiklik, endüktif ölçüm (endüktif veya karşılıklı endüktif dönüştürme) kullanılarak bir elektrik sinyaline dönüştürülebilir.
Sabit kesitli kapalı bir manyetik devre üzerindeki bir bobinin endüktansının aşağıdaki formülle bulunduğu bilinmektedir:
Şimdi manyetik devre bir dış kuvvetin etkisiyle deforme olursa, manyetik devrenin (bobin çekirdeği) geometrik boyutları ve manyetik geçirgenliği değişecektir. Böylece, mekanik deformasyon bobinin endüktansını değiştirir. Endüktanstaki değişiklik, farklılaşma kullanılarak hesaplanabilir:
Oldukça belirgin bir Villari etkisine sahip ferromanyetik malzemeler şunların alınmasına izin verir:
Karşılıklı endüktif ölçüm dönüşümü için bobinlerin karşılıklı endüktansı değiştirilir:
Villari etkisi, modern manyeto-elastik ölçüm transdüserlerinde kullanılırçeşitli nesnelerdeki önemli kuvvetleri ve basınçları, mekanik gerilmeleri ve deformasyonları ölçmenizi sağlar.