역자극 효과

역자극 효과, 자석탄성 효과 또는 빌라리 효과는 기계적 응력을 받을 때 물질의 자기 감수성의 변화다.

설명

자기장력 ${\displaystyle \lambda }}$은(는) 자기화 중 강자성 물질의 형상 변화를$$ 특징으로 하는 반면 역자석 효과는 기계적 응력이 있을 때 샘플 $자기장{\displaystyle }$ $강도{\displaystyle }$ H ${\displaystyle H$의 변화를 특징으로 한다$.$${\displaystyle }$샘플에는 ${\displaystyle \sigma }$ ${\displaystyle \sigma}$이(가) 적용됨$$.^[1]

자기탄성 효과에 대한 정성적 설명

주어진 단축 기계적 응력 $\sigma {\displaystyle }$ ${\displaystyle \sigma }$에 따라$,$ 주어진 자기장 강도 $H{\displaystyle }$ ${\displaystyle H}$에 대한 플럭스 $밀도{\displaystyle }$ B ${\displaystyle B}$은(는) 증가하거나 감소할 수 있다$$.재료가 스트레스에 반응하는 방법은 포화 자기 자극 ${\displaystyle {\lambda }_{}}$ s ${\$에 따라 달라진다$.$ 이 분석에서는 압축 응력 $\sigma {\displaystyle }$ ${\displaystyle \sigma}$을(를) 음성으로 간주하는$$ 반면 인장응력은 양성으로 간주한다.
르 샤틀리에의 원칙에 따르면:

${\displaystyle \left\frac {d\buffda }{d.H}}\오른쪽)_{\sigma }}=\왼쪽({\frac {dB}{d\sigma }}}\오른쪽)_{{H}}$

즉, 제품 ${\displaystyle {\sigma }_{}}$ $\$ s {\$displaystyle \sigma$ \$lambda_{s$}이 양수일$$ 때 플럭스 밀도 $B{\displaystyle }$ ${\displaysty B}$이 스트레스 하에서 증가한다는$$ 것을 의미한다.반면 ${\displaystyle {product}_{}}$ ${\displaystyle {}_{}}$ ${\$ 제품이 음수일$$ 때는 스트레스를 받으면 플럭스 $밀도{\displaystyle }$ B ${\displaysty$ B$}$가 감소한다$$.이 효과는 실험적으로 확인되었다.^[2]

자기탄성 효과의 정량적 설명

단일 응력 ${\displaystyle \sigma}$이(가) 단일 자기 영역에 작용하는$$ 경우, 자기 변형 에너지 밀도 $E{\displaystyle {}_{}}$ ${\$ }}}은$($는) 다음과 같이 표현할 수 있다$$.^[1]

${\displaystyle E_{\sigma }={\frac {3}{2}}\lambda _{s}\sigma \sigma ^{2}(\theta )}$

여기서 $\lambda {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle s_{}}$ ${\$는 포화상태에서 자기 자극적 $팽창$이며, { ${\displaystyle \theta}$은 포화자화 방향과 응력 방향 사이의 각도다.$\lambda {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle s_{}}$ ${\$와 {$${\$displaystyle \sigma$}이(가) 모두 양수일$$ 때(장력 아래 철에서와 마찬가지로) $에너지$는 {$${\$displaysty \theta$}$$ = 0에 대해 최소값이다.결과적으로, 자기화는 장력에 의해 증가한다.

단일 결정에서 자기탄성 효과

사실 자기 전지는 더 복잡하고 결정 축의 방향에 따라 달라진다.철에서 [100]축은 쉬운 자화 방향인 반면 [111] 방향을 따라 자화(자화 상태가 포화 자화 상태에 가까워져 도메인 방향이 [111]에서 [100]로 바뀌는 경우는 제외)는 거의 없다.이 자성 애니소트로피는 작가들에게 두 개의 독립적인 세로방향 자기저항을 정의하도록 강요했다. $\lambda {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {100}_{}}$ ${\$ 및$$ $\lambda {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {111}_{}}$ ${\$

• 입방체 재료에서 어떤 축을 따라가는 자기 자극은 이 두 상수의 알려진 선형 결합에 의해 정의될 수 있다.예를 들어, [110]을 따라 늘어선 연장은 $\lambda {\displaystyle {}_{}}$ ${\$과 $\lambda {\displaystyle {}_{}}$ ${\$의 선형 결합이다$.$
• Under assumptions of isotropic magnetostriction (i.e. domain magnetization is the same in any crystallographic directions), then ${\displaystyle \lambda _{100}=\lambda _{111}=\lambda }$ and the linear dependence between the elastic energy and the stress is conserved, ${\displaystyle E_{\sigma }=\frac{3}{2}\lambda \sigma ({\alpha }_1{\gamma }_1+{\alpha }_{}}$${\displaystyle E_{\sigma }={\frac {3}{2}}\lambda \sigma (\alpha _{1}\gamma _{1}+\alpha _{2}\gamma _{2}+\alpha _{3}\gamma _{3})^{2}}$. Here, ${\displaystyle \alpha _{1}}$, ${\displaystyle \alpha _{2}}$ and ${\displaystyle \alpha _{3}}$ are the direction cosines of the 도메인 자기화 및 ${\displaystyle {\gamma \mathrm{}}_{}}$ 1 ${\$${\displaystyle {1\mathrm{}}_{}}$}, {$$2 {\$displaystyle \cHB _{2}},$${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {3\mathrm{}}_{}}$ ${\$ 본드 방향의 방향$$, 결정학적 방향을 향해.

자성물질의 자기탄성 특성 시험방법

자성 물질에서 자기탄성 효과의 효과적인 시험에 적합한 방법은 다음 요건을 충족해야 한다.^[3]

• 시험 표본의 자기 회로를 닫아야 한다.개방된 자기회로는 탈자성을 유발하여 자기탄성 효과를 감소시키고 분석을 복잡하게 한다.
• 스트레스의 분포는 균일해야 한다.스트레스의 값과 방향을 알아야 한다.
• 샘플에 자화 및 감지 권선을 만들 가능성이 있어야 한다 - 기계적 응력 하에서 자기 이력 루프를 측정하는 데 필요하다.

다음과 같은 시험 방법을 개발하였다.

• 리본 모양으로 자성 재료의 스트립에 적용되는 인장 ^[4]응력단점: 테스트한 샘플의 개방 자기 회로
• 프레임 모양의 표본에 적용되는 인장 또는 압축 응력.^[5]단점: 벌크 자재만 시험할 수 있다.표본 기둥의 관절에 응력이 없다.
• 측면 방향으로 링 코어에 가해지는 압축 응력.^[6]단점: 코어에 균일하지 않은 응력 분포.
• 링 샘플에 축방향으로 가해지는 ^[7]인장 또는 압축 응력단점: 응력은 자기장에 수직이다.

자기탄성 효과의 응용

자기탄성 효과는 힘 센서 개발에 사용될 수 있다.^[8][9]이 효과는 센서에 사용되었다.

• 토목 ^[4]공학의
• 기관차의 ^[10]대형 디젤 엔진 모니터링용
• 볼 밸브 ^[10]모니터링용
• 생체 감시를 ^[11]위해

역자석탄성 효과는 유도 성분의 자기 중심(예: 플럭스게이트 또는 제너레이터/모터 스타터)에 기계적 응력을 우발적으로 또는 의도적으로 가하는 부작용으로도 고려해야 한다.^[12]

참조

참고 항목

• 자기 자극
• 자석크리스탈린아니소트로피