Лабораторная работа

 

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ МАГНИТНЫХ НАНОНОСИТЕЛЕЙ

Исследование магнитных свойств коллоидных магнитных наноносителей

 

Цель работы: исследовать методику измерения магнитных свойств веществ в переменном и постоянном магнитном поле на примере магнитной жидкости.

Теоретическая часть:

При измерении намагниченности в полях до 60 кА/м применялся метод выдергивания (удаления) образца из поля. В качестве намагничивающей системы использовали соленоид (длина 60 см, внутренний диаметр 7 см). Обмотка измерительной катушки содержала 5210 витков медного провода диаметром 0,14 мм. Стеклянный цилиндрический контейнер с магнитной жидкостью (внутренний диаметр 0,7 длина 37 см) помещался в измерительную катушку, расположенную в средней части соленоида. При экспериментальных исследованиях проводилось термостатирование контейнера с образцом, а контроль температуры осуществлялся с помощью медь константановой термопары.

Рис. Графический способ пересчета кривой М = f(He) на M = f(H).

Изменение магнитного потока, пронизывающего витки измерительной катушки при быстром (0,5 с) извлечении из нее контейнера с образцом, определялось микровеберметром 4 (Ф 199). Расчет намагниченности М проводился по формуле:

,  (2.8)

где n – число витков измерительной катушки, S0 – площадь поперечного сечения образца.

Погрешность косвенных измерений намагниченности М данным методом рассчитывали как εm = εф + εd, где εф – относительная погрешность измерения магнитного потока, определенная из паспортных данных прибора для рабочего интервала измерений, εd – 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 0,5 кА/м и 1,5 % при напряженностях до 60кА/м.

Магнитная восприимчивость магнитных жидкостей выше, чем парамагнетиков, однако много меньше, чем у ферромагнитных веществ. Это создает определенные трудности при выборе метода измерения восприимчивости МЖ. Исследования кривых намагничивания МЖ различных концентраций [16] позволяют утверждать мысль о наличии линейного участка кривых намагничивания в области слабых полей (до значений напряженности магнитного поля порядка 400 – 600 А/м). Этот факт указывает на возможность определения низкополевой магнитной восприимчивости как М/Н при обеспечении достаточно высокой точности измерения М в намагничивающем поле Н. В частности, для этих целей может быть применен описанный выше баллистический метод, что и было реализовано в настоящей работе в некоторых случаях. Вместе с тем, увеличение погрешности измерения намагниченности при уменьшении магнитного поля накладывает ограничение на использование баллистического метода для исследования магнитной восприимчивости МЖ в слабых полях в широком концентрационном интервале. В связи с этим, и с учетом задач поставленных в настоящей работе, для измерения магнитной восприимчивости, кроме баллистического использовался также мостовой метод.

Мостовой метод основан на измерении мостом переменного тока параметров катушки с исследуемым образцом, по которым определяются магнитные свойства материалов. Широкое применение мостовых схем в измерительной технике объясняется большой точностью измерений и высокой чувствительностью. ............