MAGNÉTOSTRICTION

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Les effets de la magnétostriction, légère déformation qui, dans un cristal ferromagnétique, accompagne une variation de l'aimantation, présentent une forte analogie avec ceux de l'électrostriction ou de la piézo-électricité.

Les déformations statiques de très faible valeur qu'elle crée sont amplifiées à l'aide de phénomènes de résonance mécanique existant au sein même du matériau magnétostrictif. Les applications de la magnétostriction constituent l'un des outils fondamentaux de la technique de production ou de détection des ultrasons. On traitera ici quelques exemples caractéristiques, renvoyant, pour l'exposé théorique, à l'article magnétisme.

Oscillateur magnétostrictif

Pour étudier les effets dynamiques de la magnétostriction, considérons, de manière très schématique, le cas d'un barreau allongé. Un enroulement AA′, parcouru par un courant continu, détermine l'état magnétique moyen du matériau, correspondant à un point (H0,B0) du cycle d'hystérésis.

Oscillateur magnétostrictif

Oscillateur magnétostrictif

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Oscillateur magnétostrictif. 

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L'effet magnétostrictif de Joule s'exprime par la relation :

si θ est la tension mécanique axiale, B l'induction magnétique ; λ est la constante de magnétostriction, quantité qui varie comme B2 dans la zone utile.

La loi de Hooke de l'élasticité relie la tension θ à la dilatation ε par l'intermédiaire du module d'Young Y, soit :

D'autre part, la perméabilité différentielle μ, l'induction B et le champ magnétique H sont liés par la relation d'induction :

Enfin, l'effet magnétostrictif de Villari relie l'induction à la dilatation :

En considérant les variations de ces grandeurs autour de leurs valeurs moyennes (symbole *), on obtient, à partir des relations précédentes :

et, en éliminant B* :
k = λ4πμ/Y est le « coefficient de couplage électromécanique ». Puisque k = λ = 0 lorsque B0 = 0, l'effet de la magnétostriction est donc de réduire le module d'élasticité du matériau. Pour obtenir l'équation d'état du système, il convient d'écrire que les forces subies par un élément de longueur dx du barreau s'équilibrent. Ces forces sont :

a) la contrainte élastique :

b) la force d'iner [...]


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Oscillateur magnétostrictif

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Transducteur de puissance

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Hydrophone toroïdal

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Convertisseur de modes

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Écrit par :

  • : directeur du laboratoire du groupe d'études signaux et systèmes (Gessy), faculté des sciences de Toulon

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Pour citer l’article

Georges BONNET, « MAGNÉTOSTRICTION », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 13 décembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/magnetostriction/