磁场强度对磁性液体磁表面张力系数的影响.pdf

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1、第35卷第5期物理实验V01．35No．52015年5月PHYSICSEXPERIMENTATIONMay，2015磁场强度对磁性液体磁表面张力系数的影响李艳琴(大连大学物理科学与技术学院，辽宁大连116622)摘要：研究了3种磁性液体的磁表面张力系数随磁场强度的变化规律．结果表明：随磁场强度增强，磁性液体的磁表面张力系数增大，且磁性液体的饱和磁化强度越强，其磁表面张力系数越大．当外加磁场作用于磁性液体时，各磁偶极子的磁矩方向转向外加磁场方向，形成了沿磁场方向排列的长磁链，导致磁性液体的磁表面张力系数增加．随磁场强度增强

2、，磁性液体液膜拉脱过程中电压最大值从80．3mV增加到了87．0mV，主要是由于磁场强度的增强使液膜中纳米磁性颗粒之间的相互作用增强，使片状吊环受到的拉力增大．关键词：磁性液体；磁表面张力系数；磁场强度中图分类号：0493．4文献标识码：A文章编号：1005—4642(2015)05—0030—04要在传统实验的基础上增设一些设计性实验内1引言容，艾志伟等人也提出将PBL教学模式应用到磁性液体是一种具有超顺磁性的液体智能材拉脱法测量液体的表面张力系数，以问题为导向，料，它由纳米磁性颗粒、表面活性剂和载液3部分可促进学生的

3、主动学习和合作学习；赵西梅等组成，纳米磁性颗粒依靠表面活性剂分子层的排人Ⅲ8将时差法引入声速测量实验，利用Origin软斥力稳定存在于载液中]．无外加磁场作用时，件测量复合介质中超声波的传播速度，通过增设纳米磁性颗粒均匀分布在载液中，磁性液体不显的实验内容，让学生自己去思考和设计实验路线，示宏观磁性．当外加磁场作用于磁性液体时，大有利于培养学生的创新能力．因此，本文将性能量纳米磁性颗粒向磁场强的方向移动，导致磁性特殊的磁性液体引入实验教学中，增加了磁场装液体的各项性能发生较大变化，如磁性液体各处置，让学生充分了解磁性液体

4、表面张力的特殊性，密度不同，利用密度梯度可进行矿物分离_2；磁场激发学生学习的兴趣．会对磁性液体界面产生不稳定的影响，出现磁性2实验装置及原理液体尖峰状态[3；磁性液体中的纳米磁性颗粒会沿磁场方向进行排列，形成链状结构L4]，这些链状本文使用拉脱法测试了磁性液体的磁表面张结构会对磁性液体的表面张力产生较大的影力系数，测试装置如图1所示，以空心电磁铁的中响¨5]，因此，将有外加磁场作用时，磁性液体的表心为坐标原点，建立如图1所示的坐标系．将培面张力定义为磁表面张力．陈达畅等人的研究结养皿放人空心螺线管的中心位置，倒人约1．

5、0cm果显示]，外加磁场作用于磁性液体时，纳米磁性高磁性液体，保证拉脱过程中磁性液体和片状吊颗粒的规则排列使磁性液体形成了致密的链状结环处于均匀磁场中，所施加的磁场方向竖直向上，构，导致其磁表面张力明显增加．该磁场方向平行于切线方向的磁性液膜，研究均大学物理实验是理工科学生的必修课程，“拉匀磁场强度对磁性液体磁表面张力的影响．详细脱法测量液体的表面张力系数”是该门课程的一实验原理见文献[9]，根据下式即可计算磁性液体个传统实验，一般仅测量自来水的表面张力系数，的表面张力系数为内容简单，导致实验内容不饱满，没有实验的设计己

6、，1一U2一一—B~(D1—+D2)’及引深环节，提不起学生的学习兴趣，因此，有必收稿日期：2014—11—11；修改日期：2015—03—10资助项目：大连大学2014年度教改项目(No．2014—126G1)作者简介：李艳琴(1979一)，女，山西忻州人，大连大学物理科学与技术学院讲师，博士，从事物理实验教学及科教结合工作．第5期李艳琴：磁场强度对磁性液体磁表面张力系数的影响31式中，为磁性液体的表面张力系数，U和U分别为液膜破裂前后瞬间力敏传感器输出的电压值，B为力敏传感器灵敏度，D和D为片状吊环的内外径．，。}善

7、毫图2不同电流时线圈轴线上的磁场强度分布图1．空心螺线管2．载物台‘3．磁性液体4．培养皿和FP一3磁性液体不同磁场强度时，磁性液体液5。非磁性片状吊环6．磁屏蔽网7．力敏传感器膜破裂前后瞬间力敏传感器输出的电压值U和8．升降装置9．立柱和标尺己，，根据式(1)即可计算3种磁性液体不同磁场图1磁性液体磁表面张力测试仪强度时的磁表面张力系数．以磁场强度为横坐标，磁表面张力系数为纵坐标，使用Origin软件实验中所使用的3种磁性液体为采用大气压绘图，可研究磁场强度对磁性液体磁表面张力系介质阻挡放电等离子体制备的e-Fe。N磁

8、性液体，数的影响规律，如图3所示．所使用的载液为7#白油，表面活性剂为聚丁烯基丁二酰亚胺四乙烯五胺．按质量比配制载液和表面活性剂混合液，超声处理15min，使二者充分混合，注入储存室；通Ar置换反应腔内空气，使用交变高频脉冲电压对NH。和Ar放电产生。吕氮的活性粒子，和Fe(CO)分解生成的铁粒子重之新组合，控制好反