MLS-1磁致伸缩演示仪

MLS-1磁致伸缩演示仪一、磁致伸缩现象大家知道物质有热胀冷缩的现象,除了加热外,磁场和电场也会导致物体尺寸的伸长或缩短。铁磁性物质在外磁场作用下,其尺寸伸长(或缩短),去掉外磁场后,其又恢复原来的长度,这种现象称为磁致伸缩现象(或效应)。另外有些物质(多数是金属氧化物)在电场作用下,其尺寸也伸长(或缩短),去掉外磁场后又恢复其原来的尺寸,这种现象称为电致伸缩现象。磁致伸缩效应可用磁致伸缩系数(或

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一、磁致伸缩现象

大家知道物质有热胀冷缩的现象,除了加热外,磁场和电场也会导致物体尺寸的伸长或缩短。铁磁性物质在外磁场作用下,其尺寸伸长(或缩短),去掉外磁场后,其又恢复原来的长度,这种现象称为磁致伸缩现象(或效应)。另外有些物质(多数是金属氧化物)在电场作用下,其尺寸也伸长(或缩短),去掉外磁场后又恢复其原来的尺寸,这种现象称为电致伸缩现象。磁致伸缩效应可用磁致伸缩系数(或应变)λ来描述,λ=(LH—L0)/L0,L0为原来的长度,LH 为物质在外磁场作用下伸长(或缩短)后的长度。一般铁磁性物质的λ很小,约百万分之一,通常用 ppm代表。例如金属镍(Ni)的λ约40ppm。

二、技术上的应用

由于磁致伸缩材料在磁场作用下,其长度发生变化,可发生位移而做功或在交变磁场作用可发生反复伸张与缩短,从而产生振动或声波,这种材料可将电磁能(或电磁信息)转换成机械能或声能(或机械位移信息或声信息),相反也可以将机械能(或机械位移与信息)。换成电磁能(或电磁信息),它是重要的能量与信息转换功能材料。它在声纳的水声换能器技术,电声换能器技术、海洋探测与开发技术、微位移驱动、减振与防振、减噪与防噪系统、智能机翼、机器人、自动化技术、燃油喷射技术、阀门、泵、波动采油等高技术领域有广泛的应用前景。

三、实验原理

在各类磁介质中最重要的是以铁为代表的一类磁性很强的物质,它们叫做铁磁质,在纯化学元素中,除铁以外,还有过渡族中其他元素,如镍、钴等都具有铁磁性,铁磁质的磁化特性可在M-H曲线中表示出来;在逐渐增加磁化场H情况下,当H增大到某一值后,磁化强度M就几乎不再变了,这时铁磁介质的磁化已趋近饱和,饱和时的磁化强度称普饱和磁化强度。

近代科学实验证明,铁磁质的磁性主要来源于电子自旋磁矩,在没有外磁场的条件下,铁磁质中电子自旋磁矩可以在小范围内“自发地”排列起来,形成一个小的“自发磁化区”这种自发磁化区域叫做磁畴。(体积大约可估计到10-6mm3

通常在未磁化的铁磁质中,各磁畴内的自发磁化方各不相同,在宏观上不显示出磁性来。在外加磁场后将显示出宏观的磁性,此过程通常称为技术磁化。

铁磁质磁畴中磁化方向的改变会引起介质中晶格间距的改变,从而伴随着磁化过程,铁磁体会发生长度和体积的改变,这种现象叫磁致伸缩。

磁致伸缩可以是正值也可以是负值,例如镍的样品在磁化时缩小,称为负的磁致伸缩;钴钢的样品在磁化时增大,称为正的磁致伸缩。

磁致伸缩效应的绝对值一般都非常小,例如镍棒磁化到饱和时只改变其本身长度的十万分之几。镍的Δ上海实博,这里上海实博是棒的原始长度,上海实博是棒在磁化时的缩短量。


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