ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАВНОВЕСИЯ НАМАГНИЧИВАЮЩЕГОСЯ ШАРА В КАПЛЕ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ НА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ В ОДНОРОДНОМ НАКЛОННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
Автор: Александра Сергеевна Виноградова
Соавторы: Согомонян К.Л., Шарова О.А., Пелевина Д.А.
Организация: НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва
В [1] теоретически и экспериментально было показано, что сферическое намагничивающееся тело может плавать в капле магнитной жидкости (МЖ) на горизонтальной плоскости в однородном вертикальном магнитном поле. В данной же работе экспериментально изучается равновесие намагничивающегося шара в капле МЖ на горизонтальной плоскости в однородном наклонном магнитном поле. В эксперименте такое поле создается двумя парами катушек Гельмгольца. Величина поля фиксируется, а угол между направлением приложенного магнитного поля и вертикалью меняется в диапазоне от 0° (вертикальное) до 90° (горизонтальное). Используются МЖ на основе различных жидкостей-носителей. В качестве намагничивающегося сферического тела берутся либо шары из изотропного намагничивающегося эластомера на силиконовой основе с микрочастицами магнетита, либо шары из подшипниковой стали. Эксперимент проводится в различных окружающих немагнитных средах.
Прямоугольная кювета, заполненная немагнитной средой, размещается в центре катушек Гельмгольца. На дно кюветы с помощью шприца или механического дозатора помещается заданный объем МЖ. Затем включается магнитное поле, и в каплю МЖ кладется намагничивающийся шар. Выполняется два типа эксперимента: 1) сначала включается вертикальное поле, затем угол ступенчато меняется до получения горизонтального поля; 2) сначала включается горизонтальное поле, затем угол ступенчато меняется до получения вертикального поля. Формы поверхности МЖ вокруг шара фиксируются фотосъемкой. Показано, что в вертикальном и наклонном магнитном поле (при некотором диапазоне углов наклона) шар может плавать, а в эксперименте типа 2 он плавает даже с дополнительным объемом МЖ, расположенным сверху от шара.
1. Pelevina D.A., Sharova O.A., Merkulov D.I., Turkov V.A., Naletova V.A. Spherical magnetizable body partially immersed in a magnetic fluid in a uniform magnetic field // JMMM. 2020. Vol. 494. P. 165751.
Рис. Равновесие шара из намагничивающегося эластомера (радиусом 0,215 см, массой 0,15 г, магнитной проницаемостью 3,62) в капле МЖ объемом 0,06 мл (на водной основе, плотностью 1,2 г/см3, магнитной проницаемостью 1,42), окруженной трансформаторным маслом (плотностью 0,93 г/см3) в однородном наклонном магнитном поле H = 450 Э в эксперименте типа 1.
