Лабораторная работа: Исследование процессов деформации капель магнитных эмульсий

(4)

Для условия существования устойчивой формы капли в виде сфероида дополнительно должно выполняться равенство полуосей a и b, т.е. полуосей, совпадающих с направлениями Е и Н . В этом случае форма капли может считаться близкой к эллипсоиду вращения, что дает возможность определить и , а также с помощью известных выражений. Так, ==, которое при малых деформациях можно представить в виде:

.

Поверхностная энергия для эллипсоида вращения определяется выражением:

,

Используя условие (4), для эксцентриситета сфероидальной капли, находящейся в устойчивом состоянии в перпендикулярно направленных магнитном и электрическом полях в приближении малых деформаций нетрудно получить:

, (5)

Экспериментальная установка

Для изучения все указанных явлений необходимо приготовить магнитную эмульсию, тонкий слой которой необходимо поместить на предметный столик микроскопа. Внешнее магнитное поле создается с помощью катушек Гельмгольца.

Рис. 1

Экспериментальная установка состоит из катушек Гельмгольца, микроскопа, ячейки (рис. 2) с магнитной эмульсией, источника тока, фотоаппарата.

Рис. 2

Проведение эксперимента

Исследование микрокапель эмульсии в магнитном поле.

1. Собрать цепь по схеме на рис. 1

2. Настроить микроскоп.

Установить окуляр на 15 и объектив на 20.

3. С помощью магнита собрать из мелких капель одну большую, затем, увеличивая силу тока в катушках Гельмгольца, определить при каком значении тока капля начинает деформироваться и при каком токе она разрывается.

4. Определить напряженность магнитного поля, создаваемого катушками Гельмгольца по силе тока в них из расчета: 1А – 23 Э.

5. Данные занести в таблицу. (опыт сделать как с прямой так и с обратной эмульсией)

№	H н	H к
1
2
3
…

Исследование микрокапель эмульсии в переменном и постоянном электрических полях.

1. На рис. 2 изображена ячейка. Ячейку подключить к источнику тока.

2. Пронаблюдать поведение микрокапель прямой и обратной эмульсии при разных частотах и при увеличении напряжения.

3. Определить при каком значении напряжения капли начинают деформироваться и разрываться.

4. Данные занести в таблицу. (Опыт сделать как с прямой так и с обратной эмульсией)

№	U н	U к
1
2
3
…

Список литературы

1. Вонсовский С.В. Магнетизм. - М.: Наука, 1971. - 1032 с.

2. Бибик Е.Е., Матыгулин Б.Я., Райхер Ю.Л., Шлиомис М.И. Магнитостатические свойства коллоидов магнетита // Магнитная гидродинамика. - 1973.- N1.- с.68-72.

3. Мозговой Е.Н., Блум Э.Я. Магнитные свойства мелкодисперсных ферросуспензий, синтезированных электроконденсационным способом // Магнитная гидродинамика . - 1971. - N4.С.18-24.

4. Цеберс А.О. Собственные вращения частиц в гидродинамике намагничивающихся и поляризующихся сред. Дисс. ... канд. физ-мат. наук. Рига, Институт физики АН Латв. ССР.- 1976. - 145 с.

5. Шлиомис М.И. Эффективная вязкость магнитных суспензий //ЖЭТФ. - 1971 .- Т.61, вып.6. - С.2411-2418.

6. Майоров М.М. Экспериментальное исследование магнитной проницаемости феррожидкости в переменном магнитном поле //Магнитная гидродинамика.- 1979.- N2.- С.21-26.

7. Буевич Ю.А., Иванов А.О. Кинетика образования сферических агрегатов в магнитных жидкостях // Магнитная гидродинамика.- 1990.- N2.- С.33-40.