48493 Img00294

298

namagnesowania M do kierunku zgodnego z kierunkiem wektora H. W punkcie e namagnesowanie ferromagnetyka osiąga wartość nasycenia. Dalsze zwiększanie zewnętrznego pola magnetycznego H nie zwiększa wartości namagnesowania.

Magnetostrykcja

5.31. Zjawisko zmiany kształtu i wymiarów materiału przy magnesowaniu zwie się magnetostrykcją. Jest ono wynikiem sił działających w ferromagnetykach. Mechanizm ich powstawania wyjaśnia poglądowo rys. 5.31-1.

Wyobraźmy sobie dwa elementarne „magnesy” umieszczone w polu magnetycznym H i połączone ze sobą sprężyną. Modelują one dwa atomy — dipole magnetyczne w siatce krystalicznej magnetyka utrzymywane w swych położeniach siłami elektrycznymi. Gdy kierunek zewnętrznego pola magnetycznego H jest prostopadły

a)

N    N

N

Rys. 5.31-1. Model wyjaśniający powstawanie zjawiska magnetostrykcji. Kierunek zewnętrznego pola H: prostopadły (a) i równoległy (b), do linii łączącej „magnesy” elementarne

do linii łączącej „magnesy”, odległość między nimi wynosi r,. Odpowiada to stanowi równowagi z minimalną energią układu. Przy zmianie kierunku pola H o 90° zmienią one swoje położenie tak, że minimum energii odpowiadać będzie teraz odległości r₂.

Tak więc zmiana kierunku i wielkości pola magnetycznego prowadzić będzie do zmian wymiarów ferromagnetyka. Ponieważ własności magnetyczne kryształów ferromagnetycznych są anizotropowe, również zjawiska magnetostrykcji wykazują anizotropię, tj. zależność od kierunku osi krystalograficznych.

5.32. Zjawisko magnetostrykcji znalazło zastosowanie w wielu dziedzinach techniki. Jednym z pierwszych zastosowań była stabilizacja częstości drgań w generatorach lampowych. Szeroko wykorzystuje się przetworniki magnetostrykcyjne do wytwarzania drgań ultradźwiękowych. Stosowane są one w echosondach (pomiary głębokości wód, obserwacja i lokalizacja przedmiotów podwodnych) oraz w defektoskopii ultradźwiękowej. Wibratory magnetostrykcyjne znajdują zastosowanie przy szlifowaniu kruchych materiałów, wierceniu, czyszczeniu powierzchni, wytwarzaniu emulsji itd. Jako materiały na przetworniki magnetostrykcyjne stosuje się najczęściej: nikiel, permendur, inwar oraz ferryty (przy częstotliwości ultradźwięków rzędu MHz). Magnetostrykcja występująca w rdzeniach z blach magnetycznych jest źródłem powstawania odczuwalnego niekiedy przydźwięku o częstotliwości 100 Hz w czasie pracy dużych urządzeń elektroenergetycznych.