Ефект концентрації магнітного поля в анізотропних метамагнітних середовищах

Автор(и)

  • Микола Ярославович Дерев’янчук «Фаховий коледж Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича», Ukraine https://orcid.org/0000-0001-7218-1451
  • Анатолій Анатолійович Ащеулов Інститут термоелектрики НАН і МОН України, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-3195-6342
  • Дмитро Олескандрович Лавренюк Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Ukraine https://orcid.org/0000-0001-5859-4479

DOI:

https://doi.org/10.26642/ten-2022-1(89)-116-124

Ключові слова:

тензор; магнітна проникність; анізотропія; концентрація; магнітне поле; метаматеріал

Анотація

У роботі розглянуто особливості поширення магнітного поля в прямокутній пластині з анізотропного за коефіцієнтом магнітної проникності  матеріалу. Встановлено залежності поздовжньої та поперечної складових магнітного поля від геометричних розмірів пластини та кута нахилу вибраних головних кристолаграфічних осей. Вперше показано можливість концентрації величини напруженості  магнітного поля і проведено відповідну оптимізацію її величини. Представлено моделі анізотропного магнітного концентратора, а також запропоновано метод його створення на основі штучних анізотропних, як класичних, так і метамагнітних, матеріалів. Застосування запропонованого методу веде до появи нових енергетичних перетворювачів автономної екологічночистої енергії, що не потребує класичних енергоносіїв. Метод концентрації магнітного поля з використанням штучних анізотропних класичних матеріалів покращує показники електромагнітних і магнітоелектричних вимірювальних систем, проте не зовсім задовольняє вимоги до новітніх технологічних пристроїв. Подальше підвищення коефіцієнта концентрації магнітного поля досягається при використанні штучних анізотропних метамагнітних матеріалів, що характеризуються від’ємним значенням магнітної проникності у одному із вибраних головних кристолаграфічних напрямків. Запропоновані методи концентрації магнітного поля знайдуть використання у електротехніці, радіотехніці, метрології та інших пов’язаних із ними галузей.

Посилання

Tamm, I.E. (2003), Osnovy teorii elektrichestva, Fizmatlit, M., 616 р.

Andreeva, E.G., Tatevosyan, A.A. and Semina, I.A. (2010), «Issledovanie osesimmetrichnoi modeli magnitnoi sistemy otkrytogo tipa», Omskii nauchnyi vestnik, Issue 1 (87), pp. 110–113.

Ashcheulov, A., Derevianchuk, M. and Lavreniuk, D. (2022), «Effect of magnetic field concentration», Physics and Chemistry of Solid State, No. 23 (1), pp. 72–76, doi: 10.15330/pcss.23.1.72-76.

Fresnel, A. (1832), «La loi des modifications que la réflexion imprime à la lumière polarisée», Mem. Acad. R. Sci. Inst. France, No. 11, pp. 393–433.

Maxwell, J.C. (1954), «A Treatise on Electricity and Magnetism», New York, Dover, Vol. 1, рр. 306–307.

Rayleigh, L. (1892), «On the influence of obstacles arranged in rectangular order on the properties of a medium», Philos. Mag. Ser., No. 5 (34), рр. 481–502.

Born, M. and Wolf, E. (1980), «Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation», Interference and Diffraction of Light, 6 ed., Pergamon Press, Oxford.

Mandel'shtam, L.I. (1972), Lektsii po optike, teorii otnositel'nosti i kvantovoi mekhanike, Nauka, M., 440 р.

Veselago, V.G. (1968), «The electrodynamics of substances with simultaneously negative values of ε and μ», Sov. Phys. Usp., No. 10, pp. 509–514, doi: 10.1070/PU1968v010n04ABEH003699.

Pendry, J.B., Holden, A.J., Robbins, D.J. and Stewart, W.J. (1999), «Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena», IEEE Trans. Microwave Theory Tech, Vol. 47. No. 11, pp. 2075–2084.

Smith, D.R. et al. (2000), «Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity», Phys. Rev. Lett., Vol. 84, No. 18, pp. 4184–4187.

Smith, D.R., Shelby, R.A. and Schultz, S. (2001), «Experimental verification of a negative index of refraction», Science, Vol. 292, рр. 77–79.

Smith, D.R., Shelby, R.A. and Schultz, S. (2004), «Design and measurement of anisotropic metamaterials that exhibit negative refraction», IEICE Trans. Electron, Vol. E87-C, No. 3, рр. 359–370.

Walser, R.M. (2000), «Elektromagnitnye Metamaterialy», Proc. SPIE, Vol. 4467, рр. 1–15.

Lakhtakia, A. and Mackay T.G. (2007), «Meet the metamaterials», Opt. and Photonic News, Vol. 18, No. 1, pp. 32–39.

Zouhdi, S., Sihvola, A., Arsalane, M. (2003), Advances in Electromagnetics of Complex Media and Metamaterials, Springer.

Tretyakov, S. (2003), Analytical Modeling in Applied Electromagnetics, Artech House.

Eleftheriades, G.V. and Balmain, K.G. (2005), «Negative-Refraction Metamaterials: Fundamental Principles and Applications», Wiley-IEEE Press.

Caloz, C. and Itoh, T. (2006), «Electromagnetic Metamaterials: Transmission Line Theory and Microwave Applications», Wiley-IEEE Press.

Engheta, N. and Ziolkowski, R.W. (2006), «Metamaterials: Physics and Engineering Explorations», Wiley-IEEE Press.

Sir Pendry, J.B. (2007), «Fundamentals and Applications of Negative Refraction in Metamaterials», Princeton University Press.

Marques, R., Martin, F. and Sorolla, M. (2007), «Metamaterials with Negative Parameters», Wiley.

Ramakrishna, S.A. and Grzegorczyk, T.M. (2009), «Physics and Applications of Negative Refractive Index Materials», SPIE and CRC Press.

Munk, B.A. (2009), Metamaterials: Critique and Alternatives, Wiley.

Nai, Dzh. (1967), Fizicheskie svoistva kristallov i ikh opisanie pri pomoshchi tenzorov i matrits, Mir, M., 286 р.

Fraden, J. (2015), Handbook of Modern Sensors: Physics, Designs, and Applications, Springer, New York, 758 p.

Korolyuk, S.L. Pilat, I.M. Samoilovich, A.G. et al. (1973), «Anizotropnye termoelementy», Fizika i tekhnika poluprovodnikov, Vol. 7 (4), pp. 725–734.

Babin, V.P., Gudkin, T.S., Dashevskii, Z.M. et al. (1974), «Iskusstvenno-anizotropnye termoelementy i ikh predel'nye vozmozhnosti», Fizika i tekhnika poluprovodnikov, No. 4, pp. 742–753.

Vol'pyan, O.D. and Kuz'michev, A.I. (2012), Otritsatel'noe prelomlenie voln. Vvedenie v fiziku i tekhnologiyu elektromagnitnykh metamaterialov, by Zvereva, G.M. (ed.), Avers, K., 360 p.

Kozlov, V.V. (2013), Obshchaya teoriya vikhrei, 2 ed., Institut komp'yuternykh issledovanii, M., 319 p.

Vlasov, A.N. et al. (2004), Energiya i fizicheskii vakuum, Stanitsa-2, Volgograd, 192 p.

Davidson, L. (2003), An Introduction to Turbulence Models. Department of Thermo and Fluid Dynamics Chalmers University of Technology Gӧteborg, Sweden.

Prokhorov, A.M., Alekseev, D.M., Bonch-Bruevich, A.M. et al. (ed.) (1984), Fizicheskii entsiklopedicheskii slovar', Sov. Entsiklopediya, M., 944 p.

Jiles, D. (1998), Introduction to Magnetism and Magnetic Materials, CRC Press, New York, 354 p.

Cullity, B.D. and Graham, C.D. (2008), Introduction to Magnetic Materials, 2-nd ed., John Wiley & Sons, Inc, Hoboken, New Jersey, 568 p.

Ashheulov, A.A., Derev’janchuk, M.Ja., Lavrenjuk, D.O. and Romanjuk, I.S. (2021), Anizotropnyj magnitnyj material, Patent Ukrai'ny No. 149946.

Ashheulov, A.A., Lavrenjuk, D.O. and Verenko, O.S. (2020), Koncentrator magnitnogo polja, Patent Ukrai'ny No. 141900.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-07-07

Як цитувати

Дерев’янчук, М. Я. ., Ащеулов, А. А. ., & Лавренюк, Д. О. . (2022). Ефект концентрації магнітного поля в анізотропних метамагнітних середовищах. Технічна інженерія, (1(89), 116–124. https://doi.org/10.26642/ten-2022-1(89)-116-124

Номер

Розділ

ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЇ ТА РАДІОТЕХНІКА