磁致伸缩

应用于物理学科的伸缩现象
磁致伸缩是指物体在磁场中磁化时,在磁化方向会发生伸长或缩短,当通过线圈的电流变化或者是改变与磁体的距离时其尺寸即发生显著变化的铁磁性材料,通常称为铁磁致伸缩材料。其尺寸变化比目前的铁氧体等磁致伸缩材料大得多,而且所产生的能量也大,则称为超磁致伸缩材料。

现象

另外有些物质(多数是金属氧化物)在磁场作用下,其尺寸也伸长(或缩短),去掉外电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)
来描述,
为原来的长度,
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
很小,约百万分之一,通常用ppm代表。例如金属[niè](Ni)的
约40ppm。
纵向磁致伸缩沿磁场方向的伸长和缩短。设在磁感应强度为
的恒定磁场磁化下相对伸长为
,则有
,式中常数a取决于材料性质。设磁化外磁场为恒定磁场
和交变磁场B的叠加,而且
,可以导出相对伸长为
,式中常数β取决于材料性质及
,β称为磁致伸缩应变恒量。若用机械方法使材料两端固定,不允许其伸长,则材料内产生的应力
,r为磁致伸缩应力恒量,且
,式中C11表示纵向弹性模量
横向磁致伸缩与磁场垂直方向的伸长和缩短。产生纵向磁致伸缩的同时,常伴随着较小的横向伸缩。