Μελέτη ταλαντώσεων λόγω μαγνητοσυστολής - Τζαμουράνης, Δημήτριος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών, 2016)
Στην παρούσα πειραματική διπλωματική εργασία μελετάται το φαινόμενο της μαγνητοσυστολής, της αλλαγής δηλαδή των διαστάσεων των υλικών εξαιτίας μαγνητικών πεδίων και των ταλαντώσεων που προκαλούνται σε σιδηρομαγνητικά υλικά όταν υπόκεινται σε μεταβαλλόμενα μαγνητικά πεδία. Στο θεωρητικό μέρος αναφέρονται αρχικά κάποια στοιχεία της θεωρίας του σιδηρομαγνητισμού και μαγνητικών περιοχών. Ακολούθως γίνεται μία εισαγωγή στο φαινόμενο της μαγνητοσυστολής και μελετάται η σχέση της συχνότητας ενός εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου με τη συχνότητα της μηχανικής ταλάντωσης που προκαλεί σε σιδηρομαγνητικό σώμα, με βάση τα διαγράμματα (λ-H) πολυκρυσταλλικών υλικών. Στο πειραματικό μέρος περιγράφεται ο εργαστηριακός εξοπλισμός και τα όργανα που χρησιμοποιήθηκαν και ο τρόπος με τον οποίο κατασκευάστηκαν ηλεκτρομαγνήτες από πυριτιούχο ηλεκτρικό χάλυβα, πηνία και ηλεκτρονικά κυκλώματα, απαραίτητα για τη διεξαγωγή των μετρήσεων. Στο κεφάλαιο ‘σειρές μετρήσεων’ καταγράφονται οι συνθήκες των πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν, οι μετρήσεις, κυρίως ηλεκτρικών μεγεθών και οι υπολογισμοί των μαγνητικών μεγεθών που ενδιέφεραν. Σε ορισμένες περιπτώσεις, γίνεται προσομοίωση του μαγνητικού πεδίου στο χώρο γύρω από τα πηνία. Γίνεται ο σχολιασμός των αποτελεσμάτων και η διερεύνησή τους. Διαπιστώνεται η απότομη πτώση του συντελεστή αυτεπαγωγής πηνίου που φέρει ως πυρήνα ηλεκτρικό χάλυβα με την αύξηση της συχνότητας της τάσης. Γίνεται απόπειρα υπολογισμού της διαφορικής μαγνητικής διαπερατότητας του υλικού των ηλεκτρομαγνητών, όμως το αποτέλεσμα απέχει πολύ από το πραγματικό, κυρίως επειδή στο μαγνητικό κύκλωμα που χρησιμοποιείται υπάρχουνε υψηλές σε ποσοστό ενεργειακές απώλειες. Επίσης, σε επόμενο πείραμα, εφαρμόζεται παλμικό πεδίο με τη βοήθεια πεταλοειδούς μαγνήτη σε δοκίμιο προκειμένου να ανιχνευθεί η τάση που επάγεται σε άλλο πηνίο που έχει τα τυλίγματά του γύρω από το δοκίμιο, λόγω αντίστροφου μαγνητοσυστολικού φαινομένου (ή φαινομένου Villari). Η μέτρηση της επιτάχυνσης μέσω επιταχυνσιόμετρου οδηγεί στο συμπέρασμα πως το πλάτος της εξαναγκασμένης μηχανικής ταλάντωσης που προκαλείται λόγω της μαγνητοσυστολής εξαρτάται έντονα από τη συχνότητα του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Αυτό οφείλεται σε φαινόμενα συντονισμού. Η εισαγωγή ελαστικών τάσεων στο υπό εξέταση υλικό παραλλάσσει το πλάτος της επιτάχυνσης. Αν, επιπρόσθετα με το εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο, μαγνητοσυστολή στο δοκίμιο προκαλεί και ένα σταθερό στο χρόνο μαγνητικό πεδίο, τότε το πλάτος της ταλάντωσης είναι δυνατόν να αυξηθεί εντυπωσιακά σε πλάτος, περίπου 10 με 15 φορές, χωρίς να αποκλείεται ακόμα μεγαλύτερη αύξηση.