Неустойчивость формы капли магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях

Увидеть главную страницу

Неустойчивость формы капли магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях

 

И.Ю. Чуенкова, М.А. Беджанян

СевКавГТУ, СГУ, г. Ставрополь

 

В настоящей работе исследована неустойчивость достаточно крупных капель (2 мм< d <10 мм) магнитной жидкости, взвешенной в глицерине. Исследования проводились при воздействии на каплю вращающегося магнитного поля, при одновременном действии вращающегося магнитного и стационарного электрического полей, а также при одновременном действии вращающегося и стационарного магнитных полей. Кювета с каплей магнитной жидкости помещалась в область однородности катушек Гельмгольца, которые вращались вокруг вертикальной оси. Для создания стационарного магнитного поля применялась вторая пара катушек Гельмгольца. Для создания стационарного электрического поля к кювете с каплей МЖ прикреплялись электроды, представляющие собой плоские параллельные пластины, на которые подавалось напряжение от высоковольтного источника. Наблюдения динамики формы капли проводилось с использованием видеосъемки. Линейные размеры капли измерялись с погрешностью не превышающей 6%.

Было установлено, что характер изменения формы капли от частоты вращения существенно зависел от величины напряженности магнитного поля. Если напряженность поля не превышала некоторого значения Н* при некоторой частоте ω*, капля начинала сжиматься, превращаясь в сплюснутый эллипсоид вращения. При Н>Н* с увеличением частоты капля вытягивалась и при определенной частоте разрывалась. В отличие от предыдущих работ, где наблюдалось деление капли на 2 равные части, нами было замечено, что количество частей, на которые делится капля, зависит от условий разрыва. В нашем эксперименте была исследована зависимость количества частей, на которые капля делится, от частоты и напряженности вращающегося магнитного поля. Оказалось, что при увеличении частоты вращения магнитного поля капля может разрываться на 3, 4 и более частей. Например, при частоте вращения ω = 7 с-1 капля делилась на 2 части, а при частоте ω = 24 с-1 - на 13 частей. При w =7 с-1 в системе устанавливалось динамическое равновесие. Капля принимала форму гантели, разрывалась на 2 равные части, затем, после нескольких оборотов поля, снова соединялась, образуя гантель, которая вновь делилась и т.д. При увеличении частоты капля принимала более сложную форму и делилась на несколько не всегда равных частей. Затем некоторые из вновь образованных капель попарно сливались, и происходил процесс, аналогичный описанному выше. С ростом частоты менялось критическое значение напряженности поля, при котором происходил разрыв капли.

Воздействие дополнительных стационарных электрического или магнитного полей приводило к повышению устойчивости капли. Во всех исследованных диапазонах частот и напряженностей полей, разрыва капель не наблюдалось.