Метод номограмм для определения магнитоэлектрического эффекта

Содержание

Слайд 2

Магнитоэлектрический эффект Р – электрическая поляризация, Е – внешнее электрическое поле,

Магнитоэлектрический эффект

Р – электрическая поляризация, Е – внешнее электрическое поле, М

– намагниченность,
Н – внешнее магнитное поле,
S – деформация,
σ – механическое напряжение.

H → P – магнитоэлектрический эффект,
E → M – обратный магнитоэлектрический эффект,
H → S – магнитострикционный эффект,
σ → M – магнитоупругий эффект (эффект Виллари),
E → S – обратный пьезоэлектрический эффект,
σ → P – пьезоэлектрический эффект.

Слайд 3

pSi =mSi, (i=1,2) pTi=−mTi(1− V)/V, pT3=mT3=0 L ∫ p D dx

pSi =mSi, (i=1,2) pTi=−mTi(1− V)/V, pT3=mT3=0

L

∫ p D dx = 0
3
0

11 31

33 12

11

33 12

11 21 31

1

3

E, 31

H

= E

m p

( ps + ps )(1−V ) − 2 p d 2 (1−V )

−V (1−V )(mq +mq ) pd

(ms + s )V + ε


=

α

pSi = psij pTj+ pdki pEk pDk = pdki pTi+pεkn pEn mSi = msij mTj+ mqki mHk mBk = mqki mTi+mμkn mHn

pDn=mDn pEτ=mEτ pBn=mBn

Расчет магнитоэлектрического коэффициента в структуре

Слайд 4

Расчет магнитоэлектрического коэффициента в структуре

Расчет магнитоэлектрического коэффициента в структуре

Слайд 5

Ek и Hk – напряженности электрического и магнитного полей, mSi –

Ek и Hk – напряженности электрического и магнитного полей,
mSi – компонент

деформации магнитного слоя,
pSi – компонент деформации пьезоэлектрического слоя,
pDk – электрическое смещение пьезоэлектрического слоя,
pTi – компонент механического напряжения в пьезоэлектрической фазе,
psii – коэффициенты податливости пьезоэлектрика при постоянном электрическом поле,

mTi

– компонент механического напряжение в магнитной фазе,

msii – коэффициенты податливости магнитной фазы при постоянном магнитом поле,
pε33 – диэлектрическая проницаемость пьезоэлектрика,
pdki – пьезоэлектрический коэффициент пьезоэлектрика, mqij – пьезомагнитный коэффициент магнитной фазы, μkn – магнитная проницаемость,
mB3 – компоненты векторов магнитной индукции,
X – коэффициент связи,

V – объѐмная доля пьезоэлектрика, V=pV/(pV+mV), pV и
магнетика,
αE,31 – поперечный МЭ коэффициент по напряжению.

mV объѐмы пьезоэлектрика и

Обозначения

Слайд 6

Метод номограмм Зависимость поперечного МЭ коэффициента от объемной доли пьезоэлектрика для

Метод номограмм

Зависимость поперечного МЭ коэффициента от объемной доли пьезоэлектрика для симметричной

структуры с различной податливостью магнитострикционных и пьезоэлектрических элементов, х = 0,5 ∙ 10-22 (в единицах СИ) х – коэффициент пьезомагнитной связи в пьезомагнитной фазе
Слайд 7

Зависимость поперечного МЭ коэффициента от объемной доли пьезоэлектрика для симметричной структуры

Зависимость поперечного МЭ коэффициента от объемной доли пьезоэлектрика для
симметричной структуры с

X=0,15; 0,5; 1; 2; 4;

6; 8; 10*10-22

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 0,1 0,2

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,8 0,9 1

αE В/см Э

v

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 0,1 0,2

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,8 0,9 1

αE В/см Э

v

m

-12 2 -12 2

s11=10*10 m /N; ps11=10*10 m /N

m

-12 2 -12 2

s11=10*10 m /N; ps11=15*10 m /N

Слайд 8

Зависимость поперечного МЭ коэффициента от объемной доли пьезоэлектрика для симметричной структуры

Зависимость поперечного МЭ коэффициента от

объемной доли пьезоэлектрика для
симметричной структуры с X=0,15;

0,5; 1; 2; 4;
6; 8; 10*10-22

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 0,1 0,2

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,8 0,9 1

αE В/см Э

v

m

-12 2 -12 2

s11=10*10 m /N; ps11=20*10 m /N

Слайд 9

Зависимость поперечного МЭ коэффициента от объемной доли пьезоэлектрика для симметричной структуры

Зависимость поперечного МЭ коэффициента от объемной доли пьезоэлектрика для
симметричной структуры с

X=0,15; 0,5; 1; 2; 4;

0

0,5

1

1,5

2

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
v

6; 8; 10*10-22
2,5 1,8
1,6

αE В/см Э

0

0,2

0,4

0,6

1
0,8

1,2

1,4

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
v

αE В/см Э

ms11=20*10-12 m2/N; ps11=10*10-12 m2/N

ms11=20*10-12 m2/N; ps11=15*10-12 m2/N

Слайд 10

Зависимость поперечного МЭ коэффициента от объемной доли пьезоэлектрика для симметричной структуры

Зависимость поперечного МЭ коэффициента от объемной доли пьезоэлектрика для
симметричной структуры с

X=0,15; 0,5; 1; 2; 4;

6; 8; 10*10-22

0

1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2

1,6

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
v
ms11=20*10-12 m2/N; ps11=20*10-12 m2/N

αE В/см Э

Слайд 11

Зависимость поперечного МЭ коэффициента от объемной доли пьезоэлектрика для симметричной структуры

Зависимость поперечного МЭ коэффициента от объемной доли пьезоэлектрика для
симметричной структуры с

X=0,15; 0,5; 1; 2; 4;

6; 8; 10*10-22
1,6 1,4

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 0,1 0,2

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,8 0,9 1

αE В/см Э

v

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,8 0,9 1

αE В/см Э

m

-12 2 -12 2

s11=35*10 m /N; ps11=10*10 m /N

m

v p

-12 2 -12 2

s11=35*10 m /N; s11=15*10 m /N

Слайд 12

Зависимость поперечного МЭ коэффициента от объемной доли пьезоэлектрика для симметричной структуры

Зависимость поперечного МЭ коэффициента от объемной доли пьезоэлектрика для
симметричной структуры с

X=0,15; 0,5; 1; 2; 4;

6; 8; 10*10-22

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
v

αE В/см Э

ms11=35*10-12 m2/N; ps11=20*10-12 m2/N

Слайд 13

Материальные параметры

Материальные параметры