Magnetostriktsioon

Magnetostriktsioon on ferromagnetiliste materjalide omadus muuta magnetvälja toimel oma mõõtmeid (analoogiliselt pieso-pöördefektiga).
Efekti täheldas esimest korda James Joule 1842. aastal, uurides raua proove. Magnetostriktiivne efekt ilmneb lisaks näiteks niklil, nikli-raua sulamitel ja mõnel ferriidil (näiteks NiFeO₄).
Ferromagnetilistes südamikes põhjustab magnetostriktiivne efekt sisemisi hõõrdejõude, mis omakorda tekitab südamikes soojuslikke energiakadusid. Samuti põhjustab efekt trafodes madalasageduslikku suminat. ( Listen )

Magnetostriktiivne hüstereesisilmus

Magnetilise hüstereesi tõttu reageerib magnetostriktsioon  välise magnetvälja tugevuse muutustele hilinemisega, sest magnetostriktsiooni ulatus ei sõltu mitte ainult magneetiva välja tugevusest, vaid ka materjali varasemast magneetumusest. Seetõttu hilineb ka materjali mõõtmete ennistumine esialgsesse olekusse. Graafiliselt väljendub see sõltuvus hüstereesisilmusena.

Pöördmagnetostriktiivne efekt

Pöördmagnetostriktiivne efekt (tuntud ka kui magnetoelastne efekt ehk Villari efekt) kirjeldab ferromagnetiliste materjalide magnetilise vastuvõtlikuse muutust mehaanilise pinge rakendamisel.
Matteucci efekt on magnetoelastse efekti erivorm, mille korral tekib materjalis väändemomendi tõttu magnetilise vastuvõtlikkuse spiraalne anisotroopia. Vastav pöörd-magnetoelastne ehk magnetostriktiivne efekt on Wiedemanni efekt, mispuhul vastavad materjalid väänduvad spiraalse välise magnetvälja rakendamisel.
Villari ümberpöördeks nimetatakse raua magnetostriktsiooni märgi muutust positiivsest negatiivseks juhul, kui materjalile rakendatakse väline magnetväli tugevusega umbes 40 000 A/m.

Rakendused

Magnetoelastse efekti abil saab mõõta jõude, mehaanilisi pingeid ja jõumomente. Magnetostriktiivse efekti põhjal on välja töötatud ultrahelilainete allikaid. Magnetostriktiivseid materjale kasutatakse nende energiamuundamisvõime tõttu ka andurite ja täiturite valmistamisel.
Magnetoelastsel efekti kasutatakse näiteks mitut tüüpi magnetoelastsetes muundurites, sh magnetoanisotroopsetes indukjtiivmuundurites. Nende talitlus põhineb ferromagnetiliste materjalide magnetilisel anisotroopsusel ehk mitteisotroopsusel, kui neis tekivad välistest jõududest põhjustatud mehaanilised pinged. Anisotroopsus seisneb selles, et magnetiline läbitavus on materjalide eri piirkondades erineva väärtusega.
Joonistel on kujutatud trafo-tüüpi muundurid, mille magnetsüdamik on valmistatud lehtmaterjalist. Südamikes on ruudukujuliselt neli ava. Ergutusmähis W₁ ja mõõtemähis W₂ on üksteise suhtes täisnurga all, mis väldib nendevahelist induktiivset sidet.
Kui mõõtemuundur on koormamata (F = 0), siis materjalis pole magnetilist anisotroopsust. Ergutusmähise tekitatud magnetvoog kulgeb piki jooni, mis ei lõiku mõõtemähisega W₂ ja selles ei teki elektromotoorjõudu. Kui rakendatakse andurile jõudu F, tekivad magnetsüdamikus mehaanilised survepinged. Materjalis tekib magnetiline anisotroopsus. Positiivse magnetostriktsiooni korral magnetiline läbitavus väheneb rakendatud jõuga paralleelses suunas, kusjuures jõuga ristsihis magnetiline läbitavus väheneb. Selle tulemusena magnetvälja jõujooned moonutuvad. Osa nendest jõujoontest ümbritsevad mõõtemähise ja indutseerivad selles elektromotoorjõu. Viimast on võimalik registreerida ning viia vastavusse mähisele rakendatud jõuga.