一、磁致伸缩效应

磁性材料由于磁化状态的改变，其长度和体积都要发生微小的变化，这种现象称为磁致伸缩或磁致伸缩效应。磁致伸缩有三种表现：沿着外磁场方向尺寸的相对变化称为纵向磁致伸缩；垂直于外磁场方向尺寸的相对变化称为横向磁致伸缩；磁体体积的相对变化称为体积磁致伸缩。体积磁致伸缩量很小，小到可以被忽略。纵向和横向磁致伸缩统称为线磁致伸缩。通常讨论的磁致伸缩就是指线性磁致伸缩。

磁致伸缩效应的大小通常用磁致伸缩系数λ来衡量，有

λ=Δl/l

磁致伸缩的大小与外磁场强度的大小有关。图1为磁性材料的磁致伸缩常数与外磁场强度H的关系示意图。外磁场达到饱和磁化场时，纵向磁致伸缩为一确定值，以λ_S表示，称为磁性材料的饱和磁致伸缩系数。饱和磁致伸缩系数λ_S也是磁性材料的一个磁性参数。

不同材料的饱和磁致伸缩系数是不同的，有的λ_S小于零，有的λ_S大于零。λ_S＞0的称为正磁致伸缩，如铁的磁致伸缩就是属于这一类；λ_S＜0的称为负磁致伸缩，镍的磁致伸缩属于这一类。图2给出了实际测量的几种磁性材料的磁致伸缩系数λ与磁场强度H的关系。

同种单晶体在不同晶轴方向磁化时的磁致伸缩系数也是不相同的，即单晶体的磁致伸缩具有各向异性。设沿[100]、[111]方向磁化时的饱和磁致伸缩系数分别为λ₁₀₀，λ₁₁₁；α₁，α₂，α₃分别为磁化方向相对于单晶晶轴的方向余弦；β₁，β₂，β₃为磁致伸缩方向相对于单晶晶轴的方向余弦，则立方系单晶在任意磁化方向的磁致伸缩λ_S可表示为：

(1)

当磁致伸缩方向和磁化方向相同时，β₁，β₂，β₃=α₁，α₂，α₃，上式变为：

(2)