Magnetostricción

¿Por qué el Zumbido del Transformador?

Se puede haber notado el zumbido asociado con un transformador o una reactancia. de luz fluorescente. Para los circuitos de Estados Unidos, ese zumbido será a 120 Hz, ya que el material de hierro asociada con el núcleo del transformador, responde mecánicamente al campo magnético al que está sometido. El efecto se denomina magnetoestricción, y es una de las propiedades magnéticas que acompaña al ferromagnetism. Para campos magnéticos aplicados de 60 Hz en los dispositivos eléctricos de CA, tales como transformadores, el cambio de longitud máxima ocurre dos veces por ciclo, produciendo a veces el conocido y molesto zumbido de 120 Hz.

En los tratamientos formales, el coeficiente magnetoestrictivo L se define como el cambio fraccional en longitud, cuando la magnetización aumenta de cero a su valor de saturación. El coeficiente L puede ser positivo o negativo, y es generalmente del orden de 10^-5. Hay una energía de deformación elástica asociada con la deformación, dando lugar a alguna energía de disipación en el núcleo del transformador. Si la magnetoestricción actúa para contraer una pieza, entonces, actuará contra cualquier esfuerzo de tensión sobre el material y por tanto conduce a un mayor valor del módulo de Young para el material. En la tabla de abajo se incluyen dos ejemplos de las mediciones de este fenómeno.

También se observa que la tensión mecánica aplicada produce alguna anisotropía magnética. Si un cristal de hierro se coloca bajo una fuerza de tensión, entonces, la dirección de la tensión se convierte en la dirección magnética preferida y los dominios tienden a alinearse en esa dirección. Ordinariamente, la dirección de magnetización en el hierro, se cambia fácilmente mediante la rotación del campo magnético aplicado, pero si en la muestra de hierro hay fuerza de tensión, habrá una cierta resistencia a esa rotación de la dirección. Muestras de sólidos en bruto, pueden tener tensiones internas, que influyen en el movimiento de los contornos de los dominios.

La magnetostricción se puede utilizar para crear vibradores, donde generalmente se utiliza una cierta acción de palanca en conjunción con la deformación magnética, para incrementar la amplitud de la vibración resultante. La magnetostricción también se utiliza para producir vibraciones ultrasónicas, ya sea como una fuente de sonido, o como ondas ultrasónicas en líquidos, que pueden actuar como un mecanismo de limpieza en los dispositivos de limpieza por ultrasonidos.