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(объемнойилилинейной). 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].

Магнитоупругий эффект – влияние механической деформации (растяжение, кручение, изгиба и т.д.) на намагниченность ферромагнетика. Открыт в 1865 г. итальянцем Э. Виллари.

При постоянном упругом напряжении, положенном на ферромагнитный образец, изменение (прирост) намагниченности образца с ростом магнитного поля сначала увеличивается, затем проходит через максимум (точка Виллари) и в пределе убывает до нуля.

Магнитоупругий эффект - обратен эффекту магнитострикции. Ферромагнетики (например, Ni), которые при намагничивании сокращаются в размерах (обладают отрицательной магнитострикцией), при растяжении уменьшают свою намагниченность (отрицательный эффект Виллари). Наоборот растяжение ферромагнетиков с положительной магнитострикцией, приводит к увеличению их намагниченности (положительный эффект Виллари). При сжатии знак меняется на обратный [3].

Эффект Видемана – возникновение деформации кручения у ферромагнитного стержня, по которому течет электрический ток, при помещении стержня в продольное магнитное поле. Открыт в 1858 г. немцем Г. Видеманом. Эффект Видемана – одно из проявлений магнитострикции в поле, образованном сложением продольного магнитного поля и кругового магнитного поля, создаваемого электрическим током. Если электрический ток (или магнитное поле) является переменным, то в стержне возбуждаются крутильные колебания [3].