Лекции по Электрическому приводу

7.2. Магнитокалорический эффект

Магнитокалорический эффект – изменение температуры магнетика при его намагничивании. Для парамагнетика увеличение поля приводит к увеличению температуры, что используется для получения сверхнизких температур методом адиабатического размагничивания парамагнитных солей.
Магниторезистивный эффект – эффект изменения электрического сопротивления твердого проводника под действием внешнего магнитного поля Н. Различают поперечный магниторезистивный эффект, при котором электрический ток I течет перпендикулярно магнитному полю, и продольный. Причина магниторезистивного эффекта - искривление траекторий носителей тока в магнитном поле.
Понижение температуры и увеличение Н приводит к увеличению отношения (Др/р)_ь В сильных полях для большого количества металлов при температуре жидкого азота (Ap/p)j_ линейно зависит от Н. В слабых полях (Ар/р)л пропорционально Н². Сопротивление обычно растет при увеличении магнитного поля; исключения составляют ферромагнетики [3].
Применение: в приборах для измерения магнитных полей (магнитометрах).
7.3. Магнитострикция


Пьезомагнитный эффект – возникновение в веществе намагниченности под действием внешнего давления. Пьезомагнетизм может существовать только в антиферромагнетиках и принципиально не возможен в пара- и диамагнетиках.
Пьезомагнетизм возникает, когда под действием приложенного давления симметрия магнитной структуры антиферромагнитного кристалла изменяется таким образом, что в нем появляется слабый ферромагнетизм.
Пьезомагнитный эффект был экспериментально обнаружен пока лишь в 3-х антиферромагнитных кристаллах: MnF₂, CoF₂ и -Fe₂O₃. величина намагниченности пропорциональна приложенному упругому напряжению. Пьезомагнитный эффект невелик. Существует обратный эффект -магнитострикция антиферромагнетиков [3].
Механострикция – деформация, возникающая в ферро-, ферри- и антиферромагнитных образцах при наложении механических напряжений, изменяющих магнитное состояние (намагниченность) образцов. Механострикция является следствием магнитострикции.
В отсутствии внешнего магнитного поля механические напряжения вызывают в образце процессы смещения границ магнитных доменов и вращения векторов их самопроизвольной намагниченности, что приводит к дополнительному, по сравнению с упругим, изменению размеров образца. При наличии механострикции деформация образца оказывается непропорциональна напряжению [3].
Изменение размеров тела, вызванное изменениями его намагниченности, называют магнитострикцией (объемной или линейной). Величина эффекта для объемной магнитострикции -3·10^-5, для линейной – 10^-4. Этот эффект сильно зависит от соотношения в сплаве и от температуры.
Необычное применение эффекта для нагрева:
- установка для индукционного нагрева текучих сред содержащая массивный сердечник с продольными каналами для прохождения среды и обхватывающее его коаксиально установленные изоляционную трубку и индуктор, подключенный к источнику переменного тока, отличающаяся тем, что с целью интенсификации нагрева путем информации кристаллической решетки материала сердечника, а индуктор дополнительно подключен к источнику постоянного тока.
Термострикция – магнитострикционная деформация ферро и антиферромагнитных тел при нагревании их в отсутствии магнитного тела. Эта деформация сопутствует изменению самопроизвольной намагниченности с нагревом. Она особенно велика в близи точек Кюри и Нееля, т.к. здесь особенно сильно изменяется намагниченность.
Наложение термострикции на обычное тепловое расширение приводит к аномалии в ходе теплового расширения. В некоторых феромагнитах и антиферромагнитах эти аномалии очень велики.
Магнитострикция – эффект изменения формы и размеров тела при его намагничивании; открыт английским ученым Дж. Джоулем (1842 г.). В ферро- и ферримагнетиках (Fe,Ni,Co,Cd,Tb и др.) и в некоторых сплавах магнитострикция достигает значительной величины. В антиферро-, пара- и диамагнетиках магнитострикция значительно меньше.
Магнитострикция относится к четным магнитным эффектам, так как она не зависит от знака магнитного поля. Обычно измеряется относительное удлинение образца в направлении поля (продольная магнитострикция) или перпендикулярно направлению поля (поперечная магнитострикция).
Величина, знак и графический ход зависимости магнитострикции от напряженности поля и намагниченности зависят от структурных особенностей образца (получение примесей, термической и холодной обработки). Магнитострикция рекордно высока у некоторых редкоземельных сплавов: DyFe₂, TbFe₂ ( 10^-3 ... 10^-2).

Рис. 7.2. Продольная (1) и поперечная (2) магнитострикция сплава NiFe

Применение: в магнитострикционных преобразователях (излучатели и приемники энергии), трансформаторах, фильтрах, резонаторах, где используются ферромагнетики [3].