વિલારી ઇફેક્ટ, મેગ્નેટોઇલાસ્ટિક ઇફેક્ટ - મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્શનની વિપરીત ઘટના

વિલારી અસર ઇટાલિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી પછી નામ આપવામાં આવ્યું એમિલિયો વિલારીજેમણે 1865 માં આ ઘટનાની શોધ કરી હતી. આ ઘટનાને પણ કહેવામાં આવે છે ચુંબકીય સ્થિતિસ્થાપક અસર… તેનો ભૌતિક સાર ચુંબકીય અભેદ્યતાના ફેરફારમાં રહેલો છે, તેમજ આ ફેરોમેગ્નેટના નમૂનાઓના યાંત્રિક વિકૃતિ દરમિયાન ફેરોમેગ્નેટના સંકળાયેલ ચુંબકીય ગુણધર્મોમાં રહેલો છે. કાર્ય આ સિદ્ધાંત પર આધારિત છે મેગ્નેટો-ઇલાસ્ટિક માપન ટ્રાન્સડ્યુસર્સ.

ઉદાહરણ તરીકે, જુઓ હિસ્ટેરેસિસ લૂપ્સનું આ સામગ્રીઓથી બનેલા યાંત્રિક રીતે તણાવયુક્ત નમુનાઓ પર ઓપરેટિંગ શરતો હેઠળ પરમાલોઇડ અને નિકલ. તેથી જ્યારે નિકલના નમૂનાને ખેંચવામાં આવે છે, જેમ જેમ તાણ વધે છે, હિસ્ટેરેસિસ લૂપ નમતું જાય છે. આનો અર્થ એ છે કે નિકલ જેટલી વધુ ખેંચાય છે, તેની ચુંબકીય અભેદ્યતા ઓછી થાય છે. નિકલની તાણ શક્તિ પણ ઘટે છે. અને પરમાલોય વિપરીત છે.

જ્યારે પર્માલોય નમૂનાને ખેંચવામાં આવે છે, ત્યારે તેના હિસ્ટેરેસિસ લૂપનો આકાર લંબચોરસની નજીક આવે છે, જેનો અર્થ છે કે સ્ટ્રેચિંગ દરમિયાન પર્મલોયની ચુંબકીય અભેદ્યતા વધે છે, અને શેષ ઇન્ડક્ટન્સ પણ વધે છે. જો તાણ તાણથી કમ્પ્રેશનમાં બદલાય છે, તો ચુંબકીય પરિમાણોમાં ફેરફારની નિશાની પણ વિપરીત છે.

વિરૂપતા હેઠળ ફેરોમેગ્નેટની વિલારી અસરના અભિવ્યક્તિનું કારણ નીચે મુજબ છે. જ્યારે યાંત્રિક તાણ ફેરોમેગ્નેટ પર કાર્ય કરે છે, ત્યારે તે તેના ડોમેન માળખામાં ફેરફાર કરે છે, એટલે કે, ડોમેન સીમાઓ બદલાય છે, તેમના ચુંબકીકરણ વેક્ટર ફરે છે. આ વર્તમાન સાથે કોરને ચુંબકીય કરવા જેવું જ છે. જો આ પ્રક્રિયાઓની દિશા સમાન હોય, તો ચુંબકીય અભેદ્યતા વધે છે, જો પ્રક્રિયાઓની દિશા વિરુદ્ધ હોય, તો તે ઘટે છે.

વિલારી અસર ઉલટાવી શકાય તેવી છે, તેથી તેનું નામ રિવર્સ મેગ્નેટોસ્ટ્રેક્ટિવ અસર... ડાયરેક્ટ મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્શનની અસર તેના પર લાગુ ચુંબકીય ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ ફેરોમેગ્નેટના વિકૃતિમાં સમાવિષ્ટ છે, જે ડોમેન સીમાઓના વિસ્થાપન તરફ દોરી જાય છે, ચુંબકીય ક્ષણોના વેક્ટરના પરિભ્રમણ તરફ દોરી જાય છે, જ્યારે સ્ફટિક જાળી તેના મૂળ સ્થાનોથી અણુઓના વિસ્થાપનને કારણે, તેના ગાંઠોના સંતુલન અંતરમાં ફેરફારને કારણે પદાર્થ તેની ઊર્જા સ્થિતિમાં ફેરફાર કરે છે. ક્રિસ્ટલ જાળી વિકૃત છે જેથી કેટલાક નમૂનાઓ (આયર્ન, નિકલ, કોબાલ્ટ, તેમના એલોય, વગેરે) માટે વિસ્તરણ 0.01 સુધી પહોંચે છે.

તેથી, મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્શન - ચુંબકીયકરણ દરમિયાન વિકૃત (કોન્ટ્રાક્ટ અથવા વિસ્તરણ) કરવા માટે અને તેનાથી વિપરીત, યાંત્રિક વિકૃતિ દરમિયાન ચુંબકીકરણને બદલવા માટે કેટલીક ફેરોમેગ્નેટિક ધાતુઓ અને એલોયની મિલકત.

આ ઘટનાનો ઉપયોગ મેગ્નેટોસ્ટ્રેક્ટિવ રેઝોનેટરને અમલમાં મૂકવા માટે થાય છે, જ્યાં વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્રોની ક્રિયા હેઠળ યાંત્રિક રેઝોનન્સ થાય છે. 100 kHz અને તેનાથી પણ વધુ ફ્રીક્વન્સીઝ માટે મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ રેઝોનેટરનું ઉત્પાદન કરી શકાય છે, અને આ ફ્રીક્વન્સીઝ પર તેઓ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વગેરે મેળવવા માટે ફ્રીક્વન્સી સ્ટેબિલાઇઝેશન (પીઝોઇલેક્ટ્રિક ક્વાર્ટઝની જેમ) માટે વિવિધ એપ્લિકેશનો શોધે છે.

મેગ્નેટોએલાસ્ટિક અસરના દૃષ્ટિકોણથી, સામગ્રીને આવા પરિમાણ દ્વારા વર્ગીકૃત કરી શકાય છે મેગ્નેટોઇલાસ્ટિક સંવેદનશીલતાના ગુણાંક… તે પદાર્થની તેના સંબંધિત તાણ અથવા લાગુ યાંત્રિક તાણ સાથે સંબંધિત ચુંબકીય અભેદ્યતામાં ફેરફારના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. અને કારણ કે લંબાઈ અને યાંત્રિક તાણમાં સંબંધિત ફેરફાર સંબંધિત છે. હૂકનો કાયદો, તો યંગના મોડ્યુલસ દ્વારા ગુણાંક એકબીજા સાથે સંબંધિત છે:

વિરૂપતા દરમિયાન સામગ્રીની ચુંબકીય અભેદ્યતામાં ફેરફારને ઇન્ડક્ટિવ મેઝરમેન્ટ (ઇન્ડેક્ટિવ અથવા મ્યુચ્યુઅલ ઇન્ડક્ટિવ કન્વર્ઝન) નો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે.

તે જાણીતું છે કે સતત ક્રોસ-સેક્શનના બંધ ચુંબકીય સર્કિટ પર કોઇલનું ઇન્ડક્ટન્સ નીચેના સૂત્ર દ્વારા જોવા મળે છે:

જો હવે ચુંબકીય સર્કિટ અમુક બાહ્ય બળની ક્રિયા દ્વારા વિકૃત થઈ જાય, તો પછી ભૌમિતિક પરિમાણો અને ચુંબકીય સર્કિટ (કોઈલ કોર) ની ચુંબકીય અભેદ્યતા બદલાશે. આમ, યાંત્રિક વિકૃતિ કોઇલના ઇન્ડક્ટન્સમાં ફેરફાર કરે છે. ઇન્ડક્ટન્સમાં ફેરફારની ગણતરી ભિન્નતાનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે:

અત્યંત ઉચ્ચારણ વિલારી અસર સાથે ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રીઓ લેવાની મંજૂરી આપે છે:

મ્યુચ્યુઅલ ઇન્ડક્ટિવ મેઝરમેન્ટ કન્વર્ઝન માટે, કોઇલનું મ્યુચ્યુઅલ ઇન્ડક્ટન્સ બદલાય છે:

વિલારી ઇફેક્ટનો ઉપયોગ આધુનિક મેગ્નેટો-ઇલાસ્ટિક માપન ટ્રાન્સડ્યુસર્સમાં થાય છેજે તમને વિવિધ પદાર્થોમાં નોંધપાત્ર દળો અને દબાણ, યાંત્રિક તાણ અને વિકૃતિઓને માપવા દે છે.