Статьи

Как и все ферромагнитные тела, ферриты обладают магнитострикцией, Если ферромагнитное тело поместить в магнитное поле, то его геометрические размеры и объем изменятся. С другой стороны, всякое деформирование ферромагнитного тела (растяжение, сжатие, изгибание, скручивание) приводит к изменению его магнитных свойств, в частности, проницаемости μ.

Эти явления носят название прямого и обратного эффекта магнитострикции. Знак магнитострикции, т. е. увеличение или уменьшение размеров и величина изменения их, определяется материалом, величиной магнитного поля и температурой.

Фиг. 13. Магнитострикционные резонаторы. а — с постоянным магнитным полем за счет тока обмотки; б — с постоянным магнитол.

Магнитострикция у всех ферритов при комнатной температуре имеет отрицательный знак, за исключением феррита железа Fе₃0₄ (магнетит), который обнаруживает большую положительную магнитострикцию. Она тем больше, чем меньше начальная магнитная проницаемость. Магнитострикция уменьшается при приближении температуры к точке Кюри.

От направления магнитного поля знак и величина магнитострикции не.зависит. При сжатии образца эффект магнитострикции ослабляется. В зависимости от состава ферриты могут быть получены как с большой (30∙ 10^-6), так и с малой, практически нулевой, магнитострикцией.

Магнитострикционные свойства ферритов могут быть использованы для изготовления магнитострикционных фильтров и электромеханических преобразователей.

Рассмотрим принцип работы магнитострикционного преобразователя. На фиг. 13 изображен магнитострикционный резонатор. Стержень из феррита поддерживается в частично намагниченном состоянии постоянным током (фиг. 13,а) или магнитом (фиг. 13,6), а переменный ток, протекающий через катушку, расположенную на ферритовом стержне, попеременно увеличивает и уменьшает намагничивание стержня. Это создает соответствующее уменьшение и увеличение длины стержня, так как изменение размеров феррита пропорционально его намагничиванию. Таким образом, электрические колебания преобразуются в механические колебания. При совпадении частоты переменного магнитного поля с собственной частотой стержня механические колебания будут наиболее интенсивными.

Фиг. 14. Схема трехконтурного фильтра. а — электрического; б — магнитострикционного.

Существует много областей, в которых можно с успехом использовать действие механического резонанса на параметры электрического колебательного контура. Как известно, кристаллы кварца нашли широкое применение для контроля частоты в генераторах, в качестве элементов многозвенных фильтров и т. д. Применение магнитострикционных резонаторов на ранее известных магнитострикционных материалах (никель и др.) на радиочастотах было ограничено вследствие того, что данные материалы вносили большие потери в возбуждающую катушку. Ферриты не вносят больших потерь на высоких частотах вследствие того, что они имеют высокое электрическое сопротивление.

Для примера на фиг. 14, а изображен простой трехконтурный фильтр, позволяющий получить хорошую избирательность, а на фиг. 14,6—трехконтурный фильтр с ферритовым стержнем в качестве среднего контура, распр-ложенным между двумя настроенными контурами. Во входной катушке фильтра L_BX посредством магнитострик-ции электрическая энергия преобразуется в механическую. На выходе фильтра Lпроисходит обратное явление: механическая энергия снова преобразуется в электрическую. Этот магнитострикционный резонатор точно эквивалентен электрическому контуру, изображенному на фиг. 14, а, причем он имеет значительно меньшие потери, что позволяет получить лучшую кривую избирательности фильтра.