Читать статья по физике: "Исследование капиллярного подъёма магнитной жидкости при воздействии неоднородного магнитного поля" Страница 1

(Назад) (Cкачать работу)

1

Вопросам исследования гидростатики магнитных жидкостей, межфазных свойств поверхности, расчётам величины пондеромоторных сил, действующих в намагничивающихся жидких средах, посвящено большое количество работ как практического, так и теоретического плана. В этой связи особый интерес представляет исследование капиллярных явлений, когда в роли жидкой среды выступает магнитная жидкость (МЖ). Возможность же управления этим процессом при помощи, например, магнитного поля, делает его особенно интересным, поскольку открывает новые перспективы, как для исследования поверхностных явлений, так и для создания новых приложений МЖ. Так, например, осуществляя заполнение магнитной жидкостью различных материалов пористой структуры, появляется возможность посредством магнитных измерений оценивать их пористость.

Для изучения зависимости капиллярного подъёма от величины внешнего магнитного поля между полюсами электромагнита, способного создавать в пространстве неоднородное магнитное поле с известным градиентом напряжённости, помещался резервуар с исследуемой жидкостью. Вдоль направления, перпендикулярного оси симметрии полюсных наконечников, располагался стеклянный капилляр круглого сечения так, что его нижний конец едва касался свободной поверхности МЖ в кювете. Во избежание нежелательного перегрева МЖ катушками электромагнита кювета термоизолировалась от них пенопластовой оболочкой. Подъём магнитной жидкости вдоль оси капилляра измерялся катетометром.

Рис. 2. Зависимость высоты подъёма магнитной жидкости по капилляру диаметром 1,08 мм от напряжённости магнитного поля в области нижнего конца капилляра.

Рис. 1. Зависимость высоты подъёма магнитной жидкости по капилляру диаметром 0,27 мм от напряжённости магнитного поля в области нижнего конца капилляра.

В эксперименте исследовалась зависимость уровня подъёма магнитной жидкости по капилляру от величины напряжённости магнитного поля в области нижнего конца капилляра. Использовались образцы МЖ с объёмной концентрацией магнетита от 2 до 16 % при их подъёме по цилиндрическим капиллярам диаметром 0,27, 1,08 и 1,28 мм. Измерения диаметров осуществлялось посредством оптического микроскопа «Биолам» с ошибкой не более 0,01 мм. Результаты измерений графически представлены на рисунках 1 и 2.

По всей видимости, изменение высоты h подъёма магнитной жидкости может быть рассчитано теоретически с учётом величины добавочного давления, оказываемого на МЖ со стороны внешнего магнитного поля.

Как известно, на элемент объём со стороны неоднородного магнитного поля действует сила

,

где - градиент напряжённости магнитного поля, а - намагниченность МЖ. В относительно слабых полях, где выполняется условие , последнее выражение принимает вид:

. (1)

Величина градиента в условиях описанного выше эксперимента определялась опытным путём, а зависимость аппроксимировать функцией вида , что позволило выражение (1) представить в виде:

.

Тогда добавочное давление со стороны элемента объёма высотой будет равно

,

а полное давление, обусловленное действием магнитного поля, может быть получено путём

Похожие работы