Федеральное агентство по образованию и науке Ставропольский государственный университет Кафедра общей физики Курсовая работа на тему: «Изучение особенностей электрических свойств магнитных жидкостей» Содержание.Введение….3 Глава 1 «Теория электрической проводимости и методика её измерения» ….1.1 Понятие электрической проводимости….1.2 Учёт возможных погрешностей при проведении измерений электрической проводимости….1.3 Особенности измерения электрической проводимости… 11 1.4 Теория удельной объёмной проводимости применительно к магнитным жидкостям… … 12 Глава 2 «Теория диэлектрической проницаемости и методика её измерения»…2.1 Историческая справка и понятие диэлектрической проницаемости…2.2 Зависимость диэлектрической проницаемости от различных физических величин… 2.3 Метод измерения диэлектрической проницаемости… 21 2.4 Диэлектрические характеристики магнитных жидкостей………… 22 Глава 3 «Экспериментальные исследования электрической проводимости и диэлектрической проницаемости магнитной жидкости»… 25 Заключение… Список используемой литературы… Введение. Магнитные жидкости, синтезированные в середине 20-го века на стыке наук коллоидной химии, физики магнитных явлений и гидродинамики, относятся к магнитоуправляемым материалам и получили широкое практическое применение в машиностроении, медицине, других областях промышленности.
Магнитные жидкости обладают уникальными магнитными свойствами: хорошей текучестью и намагниченностью.
Важной особенностью ферромагнитных коллоидов, в отличие от большинства известных магнитных систем, является свобода поступательного движения магнитных частиц, которая может быть причиной структурных превращений, связанных с одновременным изменением характера магнитного упорядочения и пространственного расположения частиц в слое жидкости.
Наблюдаемые в магнитной жидкости магнитомеханические, магнитооптические и электрофизические явления во многом определяются свойствами малых частиц, их взаимодействием во внешних полях и структурным состоянием системы.
Связь макроскопических свойств вещества с его микроскопическими характеристиками является одним из основных вопросов физики жидких дисперсных систем. Относительно процессов, определяющих электрические свойства магнитных жидкостей на сегодняшний день нет единого мнения; основой МЖ как правило являются полярные или неполярные диэлектрики с проводимостью порядка См/м, поверхностно-активное вещество, выбираемое в качестве стабилизатора, имеет проводимость порядка См/м. Частицы магнетита, хоть и имеют проводимость порядка 2 См/м, однако окружены плотным слоем олеиновой кислоты, поэтому проводимость магнитной жидкости не обусловлена проводимостью частиц магнетита.
Проводимость же самой магнитной жидкости имеет значения порядка См/м, что соответствует электрическим свойствам разбавленных электролитов.
Считается, что носителями заряда в МЖ являются ионы примесей – результат химической конденсации при соосаждении солей двух- и трех валентного железа из водного раствора действием водного раствора аммиака. Для оценки влияния структуры исследуемых систем на электрофизические характеристики рассматриваются электропроводность и диэлектрическая проницаемость МЖ. Диэлектрическая проницаемость. На диэлектрическую проницаемость магнитных жидкостей влияют стабилизирующие свойства и размер защитных оболочек, размер и материал частиц, концентрация примесей.
Существует большое количество выражений для расчета диэлектрической проницаемости гетерогенных систем как для статистических смесей, так и для матричных систем [49, 65]. МЖ в зависимости от концентрации дисперсной фазы и величины магнитного поля, можно рассматривать как статистическую смесь – при малых концентрациях и без магнитного поля, как матричную систему – при наложении магнитного поля. Для магнитных жидкостей наблюдается дисперсия диэлектрической проницаемости.
При этом проявляется зависимость её от напряженности магнитного поля. Причем для МЖ, отличающихся по компонентному составу и устойчивости, характер этой зависимости различен. Отмечено, что наиболее ярко он проявляется для МЖ с меньшей устойчивостью и вязкостью. С увеличением напряженности магнитного поля диэлектрическая проницаемость увеличивается (рис.1.1) [33]. Описание данного процесса опирается на модель, в которой рассматриваются процессы поляризации за счет перемещения ионов внутри стабилизирующей оболочки [29]. Это возможно при стабилизации дисперсии в результате использования электоростерического механизма.
Электропроводность магнитной жидкости. Электропроводность магнитной жидкости обусловлена несколькими механизмами: объемной и поверхностной проводимостью примесных носителей зарядов, миграцией мицелл. Комплексное исследование электрических характеристик позволяет уточнить механизм изменения структуры дисперсных систем при воздействии на них внешних электрического и магнитного полей.
Как уже отмечалось, магнитные жидкости представляют собой дисперсные системы. Механизм электропроводности дисперсных систем определяется материалом частиц, природой стабилизирующего слоя и свойствами дисперсионной среды [30, 32]. Теории электрических процессов таких систем наиболее полно изложены в работах Духина С.С Шилова В.Н Дерягина Б.Ф. [30, 32, 84, 31]. Применительно к магнитным жидкостям дисперсная система состоит из частиц магнетита, покрытых прочной изоляционной оболочкой, в слабом электролите, то есть в жидком неполярном диэлектрике с примесными ионами и полярными молекулами.
Концентрация примесных носителей зависит от технологии получения МЖ и качества отмывки дисперсного магнетита. Глава 1. Теория электрической проводимости и методика её измерения. 1.1
. Все проводники, существующие в природе, в зависимости от механизма пер... 1.2. В класс ионных проводников входят газы и электролиты, в которых перено... Электрическое сопротивление жидкости определяет силу тока, проходящего...
Учёт возможных погрешностей при проведении измерений электрической про... Из их результатов можно сделать выводы: 1) при прохождении переменного... Для электродов, изготовленных из двух различных материалов, развитие и... Это было учтено при проведении данного эксперимента. Использовалась ча... Выше уже отмечалось, что погрешность, создаваемую поляризационным сопр...
Широко используемый в качестве твёрдой фазы магнетит имеет в монолите ... Известно, что аналогичный вид зависимости электрической проводимости с... При такой концентрации покрытые слоем олеиновой кислоты полидисперсные... Такой же результат был получен Б.Капланом и Д.Джейбековым (1976) для м... 2.1.
Причиной этого является поляризация диэлектрика, вследствие чего на по... Из сказанного видно, что диэлектрическая проницаемость является мерой ... 2.2. При внесении диэлектрика между электродами конденсатора наблюдается ув... .
При низких частотах изменение индукции следует за изменением поля без ... Изменение электрического поля и поляризация находятся в фазе и относит... С повышением частоты ориентация диполей всё больше не успевает следова... У электрически симметричных молекул результирующий дипольный момент пр... 2.3.
Метод измерения диэлектрической проницаемости. В современных методах о... Мостовые методы по принципу работы делятся на две группы: 1) нерезонан... Основным условием использования контактной ячейки для измерения диэлек... Вторым условием является необходимость устранения ёмкости двойного сло... 2.4.
Диэлектрические характеристики магнитных жидкостей. Глава 3. После снятия показаний измерительного прибора для электрической провод... Эта разница может быть объяснена разными температурами условий измерен... Электрические свойства магнитных жидкостей.