|
Исследование механических сил, действующих на слабо магнитный эллипсоид в жидкой намагничивающейся среде в магнитном поле Ставропольский государственный университет Научный руководитель: Деканский Юрий Иванович, Доктор Физико-Математический Наук Известно, что парамагнитные тела, будучи помещенными в магнитное поле намагничиваются в направлении поля, а в случае его неоднородности стремятся втянуться в область с более высокой напряженностью поля. Диамагнетики же напротив, намагничиваются противоположно напряженности поля и, благодаря этому, стремятся вытолкнуться из него. Кроме того, парамагнитное тело анизотропной формы (например, цилиндр) стремится установиться большой осью вдоль направления поля, диамагнитный же цилиндр, как утверждается в ряде учебников по курсу общей физики [1,2] должен установиться перпендикулярно направлению поля. Указывается также, что аналогично диамагнитному цилиндру должен вести себя в магнитном поле парамагнитный цилиндр, помещенный в жидкую намагничивающуюся среду с магнитной проницаемостью, превышающей проницаемость цилиндра. Вместе с тем, в [3,4] показано, что в любом случае тело анизотропной формы должно установиться в магнитном поле вдоль его направления. В настоящей работе проведено исследование поведения диа- и парамагнитного цилиндра, а также цилиндра, помещенного в магнитную жидкость в магнитном поле. При этом, благодаря возможности изменять концентрацию магнитной жидкости был проведено изучение механического момента, действующего на цилиндр при различных соотношениях магнитных проницаемостей цилиндра и омывающей его среды. Кроме того, исследования были проведены как в однородных, так и в неоднородных магнитных полях.Установлено, что в однородном магнитном поле при повышении магнитной проницаемости среды механический момент, действующий на парамагнитный цилиндр, первоначально уменьшается, достигает минимального значения в случае равенства магнитных проницаемостей среды и цилиндра, а затем вновь начинает увеличиваться. При этом в любом случае момент стремится установить цилиндр большой осью вдоль направления поля. В неоднородном магнитном поле цилиндр первоначально устанавливается вдоль поля, затем, при повышении магнитной проницаемости среды при некотором ее значении ориентируется перпендикулярно полю, а при дальнейшем повышении магнитной проницаемости среды вновь устанавливается вдоль поля. Анализ полученных результатов экспериментальных исследований позволил установить, что в случае однородного поля на цилиндр во всех случаях должен действовать механический момент, ориентирующий цилиндр вдоль поля. Выражение для величины этого момента было найдено по аналогии с определением момента, действующего на диэлектрический эллипсоид, приведенного в [3]:
Здесь V - объем эллипсоида, N - его размагничивающий фактор вдоль большой оси, В случае неоднородного поля на цилиндр действует также механический момент, обусловленный выталкиванием концов цилиндра из областей с более высокой напряженностью поля. На основе этого было получено выражение для величины указанного момента:
Сделан вывод, что наблюдаемые особенности поведения цилиндра в магнитном поле связаны с конкуренцией этих двух механизмов. Рассмотрены также вопросы, связанные с образованием адсорбционной пленки более концентрированной магнитной жидкости на поверхности цилиндра.
Список публикаций: [1] Путилов К.А. Курс физики, - Т.2.- М.: 1957.-592 с.* [2] Калашников С.Г. Электричество. - М.: Наука, 1977.- 591 с. [3] Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982.- 623 с. [4] Стрэттон Дж. А. Теория электромагнетизма. М.: "ОГИЗ", 1948. |
(1)
и 
- магнитная проницаемость эллипсоида и среды
(2)| (c) АСФ России, 2001 |