મૅગ્નેટોસ્ટ્રિક્શન

February, 2002

મૅગ્નેટોસ્ટ્રિક્શન : લોહચુંબકીય (ferromagnetic) પદાર્થને ચુંબકિત કરતાં તેની લંબાઈમાં થતો ફેરફાર. વધુ વ્યાપક રીતે જોતાં આ એવી ઘટના છે, જે લોહચુંબકીય નમૂનાની વિકૃત અવસ્થા ચુંબકનની દિશા અને માત્રા ઉપર આધારિત છે. મૅગ્નેટોસ્ટ્રિક્શનની ઘટનાનો ઉપયોગ ટ્રાન્સડ્યુઅર્સમાં થતો હોય છે.

સ્ફટિકીય વિષમદિગ્ધર્મિતા (anisotropic) ઊર્જા લેટિસની વિકૃતિ-અવસ્થા ઉપર આધારિત છે. આ સંબંધમાંથી મૅગ્નેટોસ્ટ્રિક્શન પરિણમે છે. જો સ્ફટિક વિરૂપણ પામે (એટલે કે એની લંબાઈમાં ફેરફાર થાય) તો સ્થિતિસ્થાપક ઊર્જા વધે છે. તેના કરતાં વિષમદિગ્ધર્મિતા ઊર્જામાં વિશેષ ઘટાડો થાય છે.

લોહચુંબકીય પદાર્થની કુલ ઊર્જા વિકૃતિ-અવસ્થા અને ચુંબકનની દિશા ઉપર આધારિત છે અને તેમાં તેને ત્રણ રીતે ફાળો મળે છે : (1) બિનવિકૃત લેટિસની સ્ફટિકીય વિષમદિગ્ધર્મિતા ઊર્જા તરફથી. (2) વિકૃતિ સ્થિતિ ઉપર વિષમદિગ્ધર્મિતા ઊર્જાની નિર્ભરતામાં સુધારા રૂપે. (3) સ્થિતિસ્થાપક ઊર્જા મળે છે, જે ચુંબકનની દિશા ઉપર આધારિત નથી અને તે બિનવિકૃત અવસ્થામાં ન્યૂનતમ હોય છે.

જ્યારે આ ત્રણેય રીતે મળતી ઊર્જાનો સરવાળો ન્યૂનતમ થાય છે ત્યારે સ્ફટિકની વિકૃત અવસ્થા મળે છે. તેનું પરિણામ એ આવે છે કે જ્યારે પદાર્થને ચુંબકિત કરવામાં આવે છે ત્યારે લેટિસ હંમેશાં બિનવિકૃત અવસ્થામાંથી વિરૂપણ પામે છે.

ક્યૂરી તાપમાન નીચે ચુંબકન આપોઆપ થાય છે. આથી લેટિસ-વિરૂપણ આપોઆપ થાય છે. લોહચુંબકીય સ્થિતિમાં આવું વિરૂપણ ચુંબકનની દિશા ઉપર આધારિત છે. નિકલની બાબતે ચુંબકનને સમાંતર લેટિસ-અવકાશ એ ચુંબકનને લંબરૂપ અવકાશ કરતાં હમેશાં નાનો (ઓછો) હોય છે.

જ્યારે ઉચ્ચ પારગમ્યતા(permeability)વાળા એટલે કે નરમ ચુંબકીય પદાર્થની જરૂર પડે ત્યારે મૅગ્નેટોસ્ટ્રિક્શન ઓછું હોવું જોઈએ, જેથી કરીને લેટિસ-વિરૂપણ વડે વિષમદિગ્ધર્મિતા-પ્રેરિત ન થાય. ટ્રાન્સફૉર્મરમાં થતા ગુંજન(hum)નું કારણ મૅગ્નેટોસ્ટ્રિક્શન હોય છે. નરમ લોહચુંબકીય સ્ટીલમાં સિલિકનનું પ્રમાણ 6.5 % જેટલું વધારવામાં આવે તો મૅગ્નેટોસ્ટ્રિક્શન અર્દશ્ય થાય છે; પણ કમનસીબે આવી ધાતુ ખૂબ જ બટકણી બને છે.

મૅગ્નેટોસ્ટ્રિક્શન અસરનો ટ્રાન્સડ્યુઅર્સમાં ઉચ્ચ આવૃત્તિ ધ્વનિતરંગોના પ્રેષણ (transmission) અને અભિગ્રહણ (reception) માટે ઉપયોગ થાય છે. આ માટે ઘણી વખત નિકલનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

આશા પ્ર. પટેલ