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磁気弾性効果とは?

じきだんせいこうか

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磁気弾性効果とは、磁性体の磁化状態と機械的な弾性変形が相互に影響し合う現象の総称です。

磁気弾性効果(じきだんせいこうか、magnetoelastic effect)とは、磁性材料において磁化と弾性変形(応力・ひずみ)が互いに影響を与え合う一群の物理現象の総称です。磁歪効果(マグネトストリクション)とその逆効果であるビラリ効果が代表例です。

磁気弾性効果の主な現象として以下があります。

  • 磁歪効果(ジュール磁歪)磁性体を磁化すると形状がわずかに変化する現象。鉄・ニッケル・コバール合金などで観察され、磁化方向に伸縮します。
  • ビラリ効果:磁歪の逆過程で、磁性体に機械的応力を加えると磁化が変化する現象。圧力センサーへ応用されます。
  • ウィーデマン効果:電流が流れる磁性ワイヤーに軸方向磁場をかけるとトルクが生じる効果。

磁気弾性効果は、磁性体中のスピン軌道相互作用と格子振動(フォノン)の結合から生じます。材料の磁気弾性定数(磁歪定数)がこの効果の大きさを決定します。

応用面では、超音波発生素子・振動センサー・磁気ひずみアクチュエーター・磁気弾性共振センサーなど幅広い分野で活用されています。また変圧器の唸り音(ハム音)も磁歪が原因の一つです。

使い方・例文

変圧器の鉄心が「ブーン」という低周波音を発するのは、交流磁場によって磁歪効果が繰り返され鉄心が微小に振動するためです。また磁気ひずみアクチュエーターは磁気弾性効果を利用した精密位置決め装置です。

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