Ефект Вілларі

Ефе́кт Ві́лларі (магнетопружний ефект) — вплив механічних деформацій (розтягання, кручення, згину тощо) на намагніченість феромагнетика. Відкритий (1865) італійським фізиком Е. Вілларі (італ. Emilio Villari, 1836—1904). Ефект Вілларі є зворотнім явищем до магнетострикції (зміна розмірів феромагнетика при його намагнічуванні).

Прояви ефекту

Феромагнетики (наприклад, нікель чи пермалой — із вмістом нікелю понад 82%), котрі при намагнічуванні скорочуються у розмірах (негативна магнетострикція), при розтягуванні зменшують свою намагніченість (негативний магнетопружний ефект). Навпаки, розтягання феромагнетиків з позитивною магнетострикцією (наприклад, стержня із пермалою з 65% Ni, що має найвищу чутливість до механічних деформацій) приводить до зростання їх намагніченості (позитивний магнетопружний ефект). При стисканні знак магнетопружного ефекту змінюється на протилежний. У пермалою із вмістом Ni 82% магнетопружний ефект відсутній.

Пояснення принципу

Ефект Віларі пояснюється тим, що при дії механічних напружень змінюється доменна структура феромагнетика, що визначає його намагніченість. Він знаходить застосування у техніці при створенні матеріалів їз заданими магнітними властивостями.

Використання

Ефект Вілларі покладений в основу принципу роботи магнітопружних перетворювачів, що базується на зміні магнітної проникності μ (або магнітної індукції В) феромагнітних тіл в залежності від механічних напружень σ, що обумовлені впливом зусиль P (розтягувальних-стискувальних, згинаючих чи кручення) на феромагнітні тіла.

В загальному випадку магнітопружний ефект має нелінійний характер, що залежить від значення напруженості прикладеного поля Н. Але, вибираючи відповідні режими роботи, можна отримати лінійні ділянки залежності μ = f(σ) або μ = f(Р). Одночасну зміну магнітної проникності і лінійних розмірів осердь, що відбувається під дією механічного навантаження, можна використовувати для вимірювання тиску, зусиль, моментів. Відносну чутливість магнітопружного матеріалу можна характеризувати коефіцієнтом тензочутливості

$K_{T}={\frac {\Delta \mu /\mu }{\Delta l/l}}={\frac {\epsilon _{\mu }}{\epsilon _{l}}}$

Коефіцієнт тензочутливості може сягати значень K_T = 300.

Див. також

• Магнетострикція
• Феромагнетики
• Пермалой

Джерела

• B. Kundys, Yu. Bukhantsev, H. Szymczak, M. R. J. Gibbs, R. Zuberek Temperature dependence of saturation magnetostriction measured for $Fe_{81}Si_{3.5}B_{13.5}C_{2}$ amorphous films by a bending method based on the Villari effect (англ.)
• Гуманюк М. Н. Магнитоупругие датчики в автоматике. — Киев: Техника, 1972. — 201 с.
• Васюра А. С. Електромагнітні елементи та пристрої систем управління і автоматики, ч.I. „Електромагнітні елементи аналогових пристроїв / Навчальний посібник – Вінниця: ВДТУ, 2000.
• Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практические применения. М.: Мир, 1987.- 416 с