Статья: К механизму электропроводности магнитной жидкости с графитовым наполнителем

Сделанный вывод согласуются с данными экспериментальных исследований, результаты которых приведены на рисунке.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что проводимость магнитной жидкости с графитовым наполнителем изменяется в зависимости от направления магнитного поля. Проводимость магнитной жидкости с графитовым наполнителем в магнитном поле, параллельном электрическому полю больше, чем в магнитном поле, перпендикулярном электрическому полю: .

4. Расчеты. Из формулы (47) следует, что анизотропия электрических свойств магнитной жидкости с графитовым наполнителем будет существенно зависеть от концентрации частиц графита, что действительно наблюдалось в эксперименте [1]. При малых концентрациях частиц графита эффект не существенен.

Концентрацию частиц графита найдем по формуле [8]

, (48)

где – объемная концентрация частиц графита. В эксперименте [1] объемная концентрация была равна , а радиус частиц графита был порядка мкм. Подставляя численные значения в (48), для полной концентрации частиц графита получим м^-3 . Примем мкм, мкм. Это соответствует эксцентриситетам и , соответственно, коэффициенты формы и . Примем . Объемный заряд, оседающий на частицах графита, равен Кл/м³ . На частицу графита, расположенную перпендикулярно току, оседает на заряженных частиц магнетита больше, чем на частицу, расположенную параллельно току.

Согласно [9], объемный заряд можно оценить по формуле

, (49)

– постоянная Больцмана; – абсолютная температура.

В эксперименте [1] имело место отношение при напряженности электрического поля В/м. Для этого значения напряженности электрического поля объемный заряд, согласно (49), равен Кл/м³ , что соответствует концентрации заряженных частиц магнетита м^-3 . Размер частиц магнетита примем равным нм. Объемная концентрация магнетита в эксперименте была . Тогда для концентрации частиц магнетита получим м^-3 . Отсюда видно, что не все частицы магнетита заряжены, что согласуется с результатами [9]. Подставляя численные значения в (47), получим теоретическое значение отношения.. Как видно теоретическое значение отношения сопротивлений почти в два раза меньше экспериментально наблюдаемого. Возможная причина расхождения теории с экспериментом может заключаться в полидисперсности частиц графита, применяемых в эксперименте. Расчеты же велись в предположении монодисперсности частиц графита.

Выводы. Предложен механизм, объясняющий анизотропию электрических свойств магнитной жидкости с графитовым наполнителем в магнитном поле. Думается, что имеют место оба механизма: и механизм, предложенный в [2], и в настоящей работе. В дальнейшем предполагается построить общую теорию, опирающуюся на оба предложенных механизма. В заключение выражаем благодарность профессору Ю. И. Диканскому, под научным руководством которого была выполнена настоящая работа.

Список литературы

1. Смерек Ю.Л. Электрическая проводимость магнитной жидкости с мелкодисперсным наполнителем в магнитном поле. //Вестник СГУ. 2001. – Вып. 28. С. 184 – 187.

2. Закинян Р.Г., Смерек Ю.Л., Закинян А.Р. Элементарная теория электропроводности магнитной жидкости с графитовым наполнителем. Записки физико-математического факультета. Выпуск 2.

3. Закинян Р.Г., Смерек Ю.Л., Закинян А.Р. Об одном механизме электропроводности магнитной жидкости с графитовым наполнителем. // Проблемы физико-математических наук. Материалы 48 научно-методической конференции преподавателей и студентов. – Ставрополь, 2003. – С. 29 – 32.

4. Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1985. – 576 с.

5. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Электродинамика сплошных сред. Т. 8. - М.: Наука, 1982. - 624 с.

6. Ильин В.А., Позняк Э.Г. Основы математического анализа. Часть 1. – М.: Наука, 1971. – 510 с.

7. Прудников А.П., Брычков Ю.А., Маричев О.И. Интегралы и ряды. – М.: Наука, 1981. – 799 с.

8. Фертман В.Е. Магнитные жидкости. - Минск: "Вышейшая школа", 1988. - 184 с.

9. Падалка В.В., Закинян Р.Г., Бондаренко Е.А. К вопросу об образовании объемного заряда в приэлектродном слое разбавленной магнитной жидкости. // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки, 2002. - № 4. – С. 36 – 38.