5. Эффект Эйнштейна – де-Хааза

Входы: намагниченность.

Выходы: вращательный момент.

Графическая иллюстрация:

Рис.2.51. Вращательный импульс ферромагнетика

Сущность:

Эффект состоит в том, что тело (ферромагнетик) при намагничивании вдоль некоторой оси приобретает относительно неё вращательный импульс, пропорциональный приобретённой намагниченности.

Эффект объясняется тем, что магнитные моменты атомов образца, ориентируясь по направлению внешнего магнитного поля, вызывают изменение атомных механических моментов образца. На основании закона сохранения момента количества движения общий момент количества движения тела должен оставаться неизменным, поэтому тело при намагничивании приобретает обратный (очень малый по величине) вращательный импульс относительно оси намагничивания.

Действие эффекта представлено на (рис.2.51). Намагничивание образца цилиндрической формы, подвешенного на упругой нити, вызывает поворот образца на небольшой угол. Этот поворот измеряется по угловому отклонению зеркальца, жёстко связанного с образцом. Здесь:

А - образец;

В - упругая нить подвеса;

С - зеркальце;

α - угол поворота образца, фиксируемый по изменению положения отражённого луча света;

D - источник света;

E - шкала;

W - намагничивающий соленоид, по которому проходит ток.

Математическое описание:

M=yJ, где

M - магнитный момент атома;

J - количество движения;

y - магнитомеханическое отношение.

Применение: Применение этого эффекта, как и других магнитомеханических явлений, позволяет получить сведения о природе носителей магнетизма в веществе и строении атомов вещества.

9. Электрические свойства вещества

Проводники - вещества, хорошо проводящие электрический ток, то есть обладающие высокой электропроводностью (низким удельным сопротивлением). В противоположность проводникам изоляторы обладают большими удельным электрическим сопротивлением. Промежуточное положение занимают полупроводники. Величина электропроводности определяется концентрацией носителей тока и их подвижностью. К проводникам относятся металлы, электролиты и плазма. В металлах носителями тока являются квазисвободные электроны проводимости. В электролитах ток создаётся положительными и отрицательными ионами. В плазме носителями электрического тока являются свободные электроны, а также положительные и отрицательные ионы.

1. Тензорезистивный эффект

Входы: деформация.

Выходы: электрическое сопротивление.

Графическая иллюстрация:

Рис.2.52. а) тензорезистивный датчик давления; б) его принципиальная схема

Сущность:

Тензорезистивный эффект заключается в изменении удельного электрического сопротивления твёрдого проводника (металла, полупроводника) в результате его деформации (Рис.2.52 а).

Тензорезистивный эффект связан с изменением межатомных расстояний при деформации, что влечёт за собой изменение структуры энергетических зон кристалла. Последнее обусловливает изменение концентрации носителей тока (электронов проводимости, дырок), их эффективной массы, перераспределение их между энергетическими максимумами в зоне проводимости и минимумами в валентной зоне.

Математическое описание:

На практике пользуются понятием тензочувствительности:

,

где — относительное изменение длиныl [м] образца под действием приложенной нагрузки в определённом направлении;

—относительное изменение удельного электрического сопротивления [Ом/м] вдоль этого направления.

В металлах k порядка единицы, в полупроводниках (например, в Ge и Si) в десятки и сотни раз больше.

Применение: Тензорезистивный эффект применяется в тензодатчиках сопротивлений, служащих для измерения деформаций.