Исследование свойств магнитных наноносителей (стр. 2 из 2)
Экспериментальная установка:
Рис.1. Схема измерительной ячейки для исследования магнитных свойств МЖ в полях напряженностью до 60 кА/м: 1 – намагничивающий соленоид, 2 – измерительная катушка, 3 – контейнер с магнитной жидкостью, 4 – термостатирующая оболочка.
1.Метод выдергивания (удаления) образца из поля
В качестве намагничивающей системы используется соленоид (длина 60 см, внутренний диаметр 7 см). Обмотка измерительной катушки 2 содержит 5210 витков медного провода диаметром 0,14 мм. Стеклянный цилиндрический контейнер 3 с магнитной жидкостью (внутренний диаметр 0,7 длина 37 см) помещается в измерительную катушку, расположенную в средней части соленоида. Так же как и в предыдущем случае проводится термостатирование контейнера с образцом, а контроль температуры осуществляется с помощью медь константановой термопары.
Изменение магнитного потока, пронизывающего витки измерительной при быстром (0,5 с ) извлечения из нее контейнера с образцом, определяется микровеберметром 4 (Ф 199). Расчет намагниченности М проводился по формуле:
где n - число витков измерительной катушки,
- площадь поперечного сечения образца.Погрешность косвенных измерений намагниченности М данным методом рассчитывали как
где 
- относительная погрешность измерения магнитного потока, определенная из паспортных данных прибора для рабочего интервала измерений, 
- относительная погрешность измерения внутреннего диаметра контейнера с МЖ, измеренная микроскопом типа БМИ-1Ц. Суммарная погрешность измерения, определенная по данной формуле, составила 2,5% при измерениях в полях напряженностью до 0,5кА/м и 1,5% при напряженностях до 60кА/м.2. Мостовой метод.
Измерительная ячейка для определения абсолютных значений магнитной восприимчивости представляла собой бескаркасный однослойный соленоид (26 × 0,8 см). Он был изготовлен следующим образом. Стеклянная трубка на несколько секунд вносилась в сосуд с расплавленным парафином так, что ее стенки равномерно покрывались тонким слоем затвердевшего парафина.
Рис. 2 Схема измерительной ячейки для температурных исследований магнитной восприимчивости МЖ: 1 – измерительный соленоид, 2 – термостатирующая оболочка, 3 – контейнер с магнитной жидкостью, 4 – нагреватель, 5 – пенопластовая прокладка, 6 – термопара.
Затем на трубку наносилась обмотка проводом 0,2 мм виток к витку до заполнения. На внешнюю сторону обмотки наносили несколько слоев эпоксидного клея. После его высыхания в трубку наливалась жидкость, нагретая до температуры, превышающей температуру плавления парафина. При этом слой парафина, покрывающий стенки трубки, плавился, и обмотка свободно снималась с трубки. Величина отношения длины измерительного соленоида к его диаметру 1:32,5 была выбрана с целью повышения однородности измерительного поля и уменьшения размагничивания образца за счет его конечной длины. Систематическая погрешность, обусловленная конструктивными особенностями данной ячейки, определяется в основном двумя факторами: степенью заполняемости поля соленоида образцом и размагничиванием, вследствие не замкнутости его формы. В первом случае необходимая поправка определяется коэффициентом A1, оценка которого в виде
, (dср – средний диаметр соленоида, d1 – диаметр провода, которым выполнена обмотка) имеет величину 1,025. Во втором случае для расчета поправки была использована известная формула: 
, где χT и χ – магнитная восприимчивость тела и вещества соответственно. Отличие χT и χ для МЖ с магнитной восприимчивостью χ порядка 10 с учетом величины размагничивающего фактора для N образцов в ячейке с данными параметрами составляет около 0,8 %.Проведение эксперимента
А) Метод выдергивания (удаления) образца из поля:
1. Провести термостатирование.
2. Осуществить контроль температуры с помощью медь константановой термопары.
3. Определить изменение магнитного потока, пронизывающего витки измерительной при быстром (0,5 с ) извлечения из нее контейнера с образцом, с помощью микровеберметра 4 (Ф 199).
4. Произвести расчет намагниченности М по формуле:
где n - число витков измерительной катушки,
- площадь поперечного сечения образца.5. Рассчитать погрешность косвенных измерений намагниченности М данным методом как
где - относительная погрешность измерения магнитного потока, определенная из паспортных данных прибора для рабочего интервала измерений, - относительная погрешность измерения внутреннего диаметра контейнера с МЖ, измеренная микроскопом типа БМИ-1Ц.6. Определить суммарную погрешность измерения.
В) Мостовой метод:
1) Померить индуктивность и добротность пустой катушки .
2) Залить исследуемую жидкость в катушку, так чтобы её уровень был выше конца обмотки.
3) Измерить индуктивность и добротность заполненной катушки.
4) По полученным данным рассчитать магнитную восприимчивость данной жидкости.
Литература
1. Фертман Е.Е. Магнитные жидкости. – Минск: Вышейшая школа, 1988. – 184 с.
2. Блум Э.Я., Майоров М.М., Цеберс А.О. Магнитные жидкости. – Рига: Зинатне, 1986. – 386 с.
3. Чечерников В.И. Магнитные измерения.- М.: Изд. МГУ,
4. Касандрова О.А., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений.- М.: Наука.- 1970.- 104 с.
5. Вонсовский С.В. Магнетизм. - М.: Наука, 1971. - 1032 с.
6. Диканский Ю.И., Кожевников В.М., Чеканов В.В. Магнитная восприимчивость и электропроводность магнитной жидкости при наличии структурных образований // В сб.: Физические свойства магнитных жидкостей. - Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983.