Bên trong máy biến áp, vật liệu từ đƣợc ứng dụng làm lõi thép là các lá tôn silic chịu sự giãn nở và sự co ngót do từ thông biến thiên. Sự giãn nở và co ngót này xảy ra hai lần trong một chu kỳ xoay chiều. Tần số riêng của tiếng ồn hoặc độ rung động là gấp đôi tần số nguồn cung cấp. Vì vậy một nguồn điện có tần số 50Hz sẽ gây ra tiếng ồn hoặc độ rung động có tần số riêng là 100Hz.
2.1.1.Hệ số từ giảo
Nguyên nhân gây tiếng ồn máy biến áp do hiện tƣợng từ giảo gây ra. Từ giảo là một hiện tƣợng mà vì nó các vật thể bằng kim loại trải qua một sự biến dạng về hình dạng của mình khi chúng đƣợc đặt vào bên trong một từ trƣờng. Các vật thể có thể trải qua một sự thay đổi về kích thƣớc, giãn ra hoặc co lại.
Hệ số từ giảo là tỉ lệ phần trăm sự thay đổi về chiều dài hoặc thể tích:
0 0 ( ) ( ) l H l l H (2.1) hoặc 0 0 ( ) ( ) V H V V H (2.2) + l(H): là chiều dài của vật thể trong từ trƣờng (H).
+ l0: là chiều dài khi không có từ trƣờng.
+ V(H): là thể tích của vật thể trong từ trƣờng (H). + V0: là thể tích khi không có từ trƣờng.
Hệ số từ giảo là đại lƣợng không có thứ nguyên.
Theo định nghĩa này, nếu λ > 0 ta có từ giảo dƣơng, λ < 0 ta sẽ có từ giảo âm.
Hiện tƣợng từ giảo dẫn đến sự thay đổi về chiều dài gọi là từ giảo dài, còn hiện tƣợng dẫn đến sự thay đổi về toàn thể tích gọi là từ giảo khối.
Trong các nghiên cứu về từ học và kỹ thuật, ngƣời ta còn quan tâm đến đại lƣợng độ cảm từ giảo, đƣợc định nghĩa bởi sự biến thiên của hệ số từ giảo theo từ trƣờng:
d dH
X (2.3) Độ cảm từ giảo mang ý nghĩa tƣơng tự nhƣ độ cảm từ, đều chỉ khả năng phản ứng của chất dƣới từ trƣờng ngoài, trong trƣờng hợp từ giảo, độ cảm từ giảo có ý nghĩa chỉ khả năng thay đổi tính chất từ giảo do từ trƣờng. Độ cảm từ giảo có thứ nguyên là nghịch đảo của từ trƣờng, có đơn vị là m/A.
2.1.2.Cơ chế hiện tượng từ giảo
Hình 2.1. Cơ chế hiện tượng từ giảo do tương tác spin- quỹ đạo và sự phân bố của đám mây điện tử
a) Dạng đối xứng cầu: không có từ giảo b) Dạng không có đối xứng cầu: có từ giảo
Bản chất của hiện tƣợng từ giảo là do tƣơng tác spin-quỹ đạo trong các điện tử trong vật liệu sắt từ. Hiện tƣợng từ giảo chỉ có thể xảy ra khi đám mây điện tử không có dạng đối xứng cầu và có tƣơng tác spin-quỹ đạo mạnh. Dƣới tác dụng của từ trƣờng ngoài, sự phân bố của các điện tử (ở đây là mômen quỹ đạo) sẽ quay theo sự quay của mômen từ (mômen spin) từ hƣớng này sang hƣớng khác và từ giảo đƣợc tạo ra do sự thay đổi tƣơng ứng của tƣơng tác tĩnh điện giữa điện tử từ và điện tích của môi trƣờng.
Khi đám mây điện tử có dạng đối xứng cầu (có nghĩa là mômen quỹ đạo bằng 0), tất cả các vị trí của các iôn lân cận đều tƣơng đƣơng đối với sự phân bố điện tử. Khi có sự tác động của từ trƣờng ngoài, mômen spin tuy có quay đi, nhƣng sự phân bố không gian của điện tử hoàn toàn không thay đổi nên khoảng cách giữa các điện tử vẫn giữ nguyên (không dẫn đến sự thay đổi về kích thƣớc cũng nhƣ hình dạng mẫu. Nếu đám mây điện tử không có dạng đối xứng cầu (có nghĩa là mômen quỹ đạo khác 0), lúc này các vị trí phân bố xung quanh không còn tính chất đối xứng, sự quay của mômen spin khi có từ trƣờng ngoài dẫn đến sự thay đổi đám mây điện tử, do đó dẫn đến sự thay đổi về kích thƣớc cũng nhƣ hình dạng mẫu. Hay nói một cách đơn giản, từ giảo phản ánh tính chất đối xứng của mạng tinh thể.
Từ giảo mang tính chất của đối xứng tinh thể nên nó phụ thuộc vào phƣơng của từ trƣờng, véctơ từ độ và hƣớng của tinh thể. Ngƣời ta thƣờng sử dụng đại lƣợng từ giảo bão hòa (ký hiệu là λS là hệ số từ giảo đạt đƣợc trong trạng thái bão hòa từ. Từ giảo bão hòa là một hàm (liên hợp tuyến tính) của các hệ số từ giảo đo theo các phƣơng khác nhau của tinh thể.
Hầu hết các nguyên tố sắt từ đều có từ giảo. Trong các nguyên tố sắt từ, côban (Co) là nguyên tố có hệ số từ giảo lớn nhất ở nhiệt độ phòng(do côban có cấu trúc bất đối xứng khá cao - lục giác xếp chặt), đạt tới 60.10−6 trong từ trƣờng bão hòa.
Có nhiều loại vật liệu từ giảo khác nhau, tại thời điểm hiện tại, vật liệu từ giảo thƣơng phẩm tốt nhất là Terfenol-D (có tên là các từ viết tắt ghép bởi: Ter - Terbium - Tb, Fe - sắt, Nol - Naval Ordnance Laboratory, D - Dysproxium - Dy) là hợp kim TbxDy1-xFe2 có hệ số từ giảo đạt tới 2000.10−6 trong từ trƣờng 2 kOe, và
chỉ đạt 400.10−6 ở dạng màng mỏng. Đây là vật liệu từ giảo đƣợc dùng phổ biến nhất hiện nay.
Vật liệu từ giảo đƣợc ứng dụng trong các linh kiện, thiết bị chuyển đổi điện - từ - cơ cả ở dạng các vật liệu dạng khối và vật liệu dạng màng mỏng, ví dụ nhƣ các cảm biến từ trƣờng (dựa trên tổ hợp từ giảo-áp điện), các cảm biến đo gia tốc, cảm biến cơ đo dịch chuyển cơ học, các máy phát siêu âm - từ giảo, các linh kiện vi cơ trong các bộ vi cơ điện tử (MEMS)...