Abstract
The paper reports the results of measuring the forces acting on an aluminum cylinder (a nonmagnetic body) immersed into a magnetic fluid under the action of external uniform magnetic field. The cause of the appearance of ponderomotive forces are inhomogeneous fields created by the liquid itself. Since the demagnetizing field is maximal at the ends of the cavity and minimal at its center, any nonmagnetic body must be pushed out of the central region and pressed against the ends of the cavity by the magnetic part of the hydrostatic pressure. It was obtained from the experiment that the ponderomotive force is dependent on the displacement of the aluminum cylinder relative to center of the cavity and on the strength of the external field. As was expected, the ponderomotive force increases with the field strength growth. This force is maximal near the ends of the cavity with a magnetic fluid due to the greatest inhomogeneity of the field, and is always minimal in the center of the cavity. An unexpected result is the discovery of large forces repelling aluminum cylinders from the ends of the cavity in the region of small gaps (~ 2 mm) between the cylinder and the ends. The possible reasons for this anomaly are discussed: the non-Newtonian properties of the magnetic fluid and the concentration of magnetic field lines near the edges of the cylinder.
Highlights
The paper reports the results of measuring the forces acting on an aluminum cylinder immersed into a magnetic fluid under the action of external uniform magnetic field
The cause of the appearance of ponderomotive forces are inhomogeneous “demagnetizing” fields created by the liquid itself
Since the demagnetizing field is maximal at the ends of the cavity and minimal at its center, any nonmagnetic body must be pushed out of the central region and pressed
Summary
Взаимодействие магнитной жидкости с погруженными в нее телами имеет ряд особенностей, главными из которых являются зависимость гидростатического давления от напряженности магнитного поля и магнитный скачок давления на границе жидкости [1, 2]. Действующую на немагнитное тело, можно найти, проинтегрировав по поверхности тела силы давления (1) и приняв во внимание магнитный скачок давления на границе двух сред. Пространственное распределение однородного магнитного поля будет определяться формой контейнера с магнитной жидкостью (в нашем случае цилиндрического). Под «немагнитным» телом здесь и далее понимается тело, намагниченность которого мала по сравнению с намагниченностью жидкости. Действующей на тело в магнитной жидкости, необходимо в общем случае решать систему связанных уравнений, которая включает в себя уравнения Максвелла, динамическое уравнение массообмена, учитывающее магнитофорез, седиментацию и диффузию частиц, и материальное уравнение, связывающее намагниченность жидкости с напряженностью поля и концентрацией частиц. Цель работы – оценить влияние размагничивающих полей на «выталкивающую» силу на примере алюминиевого цилиндра, помещенного в цилиндрический контейнер с магнитной жидкостью
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.