> Техника, страница 59 > Магнетострикция

Магнетострикция

Магнетострикция, изменение размеров ферромагнитных тел (железо, кобальт и никель) при помещении их в магнитное поле. При продольном намагничении железных стержней длина их увеличивается при значениях поля меньших 100 гаусс, а затем начинает уменьшаться, причем изменение длины стремится к предельному значению, составляющему 5 · 1(Н+-7 · 1Сг⁶ всей длины. Кобальт в холодном состоянии укорачивается при слабых полях (до 150 гаусс), в более сильных полях наблюдается удлинение.Раскален-ный докрасна кобальт укорачивается при всех значениях поля. Наиболее резко М. выражена у никеля (максимальное изменение длины достигает 40 · 10^_6 всей длины образца), причем при всех значениях поля происходит укорочение. Сплавы железа с никелем дают удлинение при содержании никеля не более 80%, при большем количестве никеля возникает укорочение. Величина удлинения и чистых мет при полях средней силы пропорциональна квадрату намагничения; от знака поля величина и знак М. не зависят. В кристаллич. формах М. различна по направлению кристаллич. осей. При одновременном продольном и циркулярном намагничении стержень испытывает закручивание. Кроме изменения длины при М. наблюдается также небольшое изменение объёма ферромагнетика (от 1 10~⁶ до 2 10~⁶ всего объёма), причем кобальт уменьшает свой объём, железо же и никель увеличивают его. Сплавы железа с никелем дают большее увеличение объёма (до 60-10^-6), уменьшающееся с возрастанием содержания никеля.

Влияние t° на М. очень велико: при 186° железо дает значительное укорочение. уменьшающееся при повышении ί°; при 200° наблюдается удлинение, увеличивающееся до 600° и затем снова уменьшающееся, причем при температурах, близких к точке Кюри, магнетострикционные явления исчезают. При изменении величины магнитного поля наблюдается «гистерезис» магнетострик-ционных явлений, проявляющийся в существовании остаточного изменения длины при исчезновении поля. Натяжение ферромагнитной проволоки оказывает значительное влияние на М., причем удается установить параллелизм между явлениями магнитного гистерезиса и М. Удовлетворительной теории магнетострикционных явлений пока не существует.

При перемагничивании ферромагнитных стержней переменным током величина удлинения их периодически меняется, благодаря чему стержень может совершать механические колебания. Если стержень длиною I сантиметров закреплен посредине, то он обладает собственным периодом механических колебаний, частота которых N определяется из соотношения: N=~, где V—скорость звука в стержне. Если частота переменного магнитного поля соответствует собственной частоте стержня (или одного из его обертонов), то колебания стержня делаются наиболее интенсивными. Этим способом можно получить сильные звуки строго определенной частоты. Интенсивное возбуждение стержня возможно не только основной частотой магнитного поля, но и его обертонами, если они достаточно сильны. При помещении стержня в катушку колебательного контура генератора незатухающих электромагнитных колебаний, частоты которых соответствуют собственной частоте колебаний стержня, последний может (при надлежаще выбранной схеме включения) оказывать стабилизирующее действие на частоту колебаний генератора, которая будет оставаться постоянной при небольших изменениях емкости колебательного контура и его режима. Пользуясь приводимой схемой (фигура) и стержнем S, сделанным из нихрома, <°-ный коэф. которого очень мал, а величина М. значительна, Пирс мог поддерживать частоту колебаний постоянной с точностью до 0,01%. Стабилизация колебаний при помощи пьезокварца дает лучшие результаты (постоянство частоты сохраняется с точностью до 0,001%), но применение пьезокварца на низких частотах невозможно, так как кварцевые пластинки должен быть очень толсты; при помощи же стриктирую-щего стержня достаточной длины, изготовление которого не представляет затруднений, возможна вполне удовлетворительная стабилизация колебаний довольно низкой частоты (при длине стержня в 1 * собственная его частота равна приблизительно 2 500 колебаний в секунду). На высоких же частотах (свыше 250 000 колебаний в ск.) ма-

гнетострикционная стабилизация делается невозможной, т. к. длина стержня, обладающего собственным соответственным периодом, оказывается слишком незначительной (около 1 ел»).

Лит.: Хвольсон О. Д., Курс физики, т. 4, Берлин, 1923; Введенский Б. А. и Л а н д с-б е р г Г., Современное учение о магнетизме, Москва— Ленинград, 1929; Mac Keehan, «Journ. of the Franklin Institute», Philadelphia, 1926, v. 202, p. 437; Williams S. R., «Journ. Optical Society», Ithaca. 1927, v. 14, p. 383; Pierce G. W., «Proceeding of the Institute of Radio Engineers», New York, 1929, Y. 16—17. H. Малов.