تأثير فيلاري ، تأثير مغناطيسي مرن - الظاهرة العكسية للتضيق المغناطيسي
تأثير فيلاري سميت على اسم عالم فيزياء إيطالي إميليو فيلاريالذي اكتشف هذه الظاهرة في عام 1865. وتسمى هذه الظاهرة أيضًا تأثير مغناطيسي مرن... يكمن جوهرها المادي في تغيير النفاذية المغناطيسية ، فضلاً عن الخصائص المغناطيسية المصاحبة للمغناطيسات الحديدية أثناء التشوه الميكانيكي للعينات المصنوعة من هذه المغناطيسات الحديدية. يعتمد العمل على هذا المبدأ محولات القياس المغناطيسية المرنة.
على سبيل المثال ، انظر من حلقات التخلفية بيرمالويد والنيكل تحت ظروف التشغيل على عينات مجهدة ميكانيكيًا مصنوعة من هذه المواد. لذلك عندما يتم شد عينة من النيكل ، مع زيادة إجهاد الشد ، تميل حلقة التباطؤ. هذا يعني أنه كلما زاد تمدد النيكل ، انخفضت نفاذية المغناطيسية. تنخفض أيضًا قوة شد النيكل. والعكس صحيح.
عندما يتم شد عينة بيرمالوي ، يقترب شكل حلقة التباطؤ الخاصة بها من شكل مستطيل ، مما يعني أن النفاذية المغناطيسية للبيرمالوي تزداد أثناء التمدد ، ويزداد الحث المتبقي أيضًا. إذا تغير الإجهاد من التوتر إلى الانضغاط ، فعندئذٍ يتم أيضًا عكس علامة التغيير في المعلمات المغناطيسية.
سبب ظهور تأثير فيلاري للمغناطيسات الحديدية تحت التشوه هو كما يلي. عندما يعمل الضغط الميكانيكي على المغناطيس الحديدي ، فإنه يغير هيكل المجال الخاص به ، أي أن حدود المجال تتحول ، وتدور نواقل المغناطيسية الخاصة بهم. هذا مشابه لجذب القلب بتيار. إذا كان لهذه العمليات نفس الاتجاه ، فإن النفاذية المغناطيسية تزداد ، وإذا كان اتجاه العمليات معكوسًا ، فإنه ينخفض.
تأثير Villari قابل للعكس ، ومن هنا جاء اسمه تأثير تقبض مغناطيسي عكسي... يتمثل تأثير التضيق المغنطيسي المباشر في تشوه المغناطيس الحديدي تحت تأثير المجال المغناطيسي المطبق عليه ، مما يؤدي أيضًا إلى إزاحة حدود المجال ، إلى دوران متجهات اللحظات المغناطيسية ، في حين أن الشبكة البلورية للمادة يغير حالة طاقتها بسبب تغير مسافات التوازن لعقدها ، بسبب إزاحة الذرات من أماكنها الأصلية. تم تشويه الشبكة البلورية بحيث تصل الاستطالة إلى 0.01 في بعض العينات (الحديد والنيكل والكوبالت وسبائكها ، وما إلى ذلك).
لذا، التضيق المغناطيسي - خاصية بعض المعادن والسبائك المغناطيسية لتشوه (تتقلص أو تتوسع) أثناء المغنطة ، وعلى العكس من ذلك ، لتغيير المغنطة أثناء التشوه الميكانيكي.
تُستخدم هذه الظاهرة لتنفيذ الرنانات المغناطيسية ، حيث يحدث الرنين الميكانيكي تحت تأثير المجالات المغناطيسية المتناوبة. يمكن تصنيع مرنانات التقبُّض المغناطيسي لترددات تصل إلى 100 كيلوهرتز أو أعلى ، وفي هذه الترددات تجد تطبيقات مختلفة لتثبيت التردد (على غرار الكوارتز الكهروضغطي) لاستقبال الموجات فوق الصوتية ، إلخ.
من وجهة نظر التأثير المغنطيسي المرن ، يمكن تمييز المادة بمعامل مثل معامل القابلية المغناطيسية المرنة... يتم تعريفه على أنه نسبة التغيير في النفاذية المغناطيسية النسبية للمادة إلى إجهادها النسبي أو إلى الإجهاد الميكانيكي المطبق. وبما أن التغير النسبي في الطول والضغط الميكانيكي مرتبطان قانون هوك، ثم ترتبط المعاملات ببعضها البعض بواسطة معامل يونغ:
يمكن تحويل التغيير في النفاذية المغناطيسية للمادة أثناء تشوهها إلى إشارة كهربائية باستخدام القياس الاستقرائي (التحويل الاستقرائي أو الاستقرائي المتبادل).
من المعروف أن تحريض الملف على دائرة مغناطيسية مغلقة ذات مقطع عرضي ثابت يتم العثور عليه بالصيغة التالية:
إذا تم تشويه الدائرة المغناطيسية الآن بفعل بعض القوة الخارجية ، فإن الأبعاد الهندسية والنفاذية المغناطيسية للدائرة المغناطيسية (قلب الملف) ستتغير. وبالتالي ، فإن التشوه الميكانيكي يغير محاثة الملف. يمكن حساب التغيير في المحاثة باستخدام التفاضل:
تسمح المواد المغناطيسية الحديدية ذات التأثير الواضح للغاية في فيلاري بأخذ:
لتحويل القياس الاستقرائي المتبادل ، يتم تغيير الحث المتبادل للملفات:
يستخدم تأثير فيلاري في محولات طاقة القياس الحديثة ذات المرونة المغناطيسيةوالتي تسمح لك بقياس القوى والضغوط الكبيرة والضغوط الميكانيكية والتشوهات في الكائنات المختلفة.