--PAGE_BREAK--II.2.1. Действие магнитного поля на движущийся заряд
Каждый проводник с током создает в пространстве МП. Но электрический ток в проводнике есть движение заряженных частиц: в металлах – это движение е-, в электролитах – ионов, в газовом разряде – и ионов, и е-. Отсюда можно заключить, что всякий движущийся заряд создает вокруг себя МП. Найдем величину этого поля.
Рассмотрим малый отрезок провода длиной l с током i. Этот отрезок создает в некоторой точке, удаленной на расстояние r, напряженность поля
.
Но силу тока можно выразить через плотность тока j и сечение провода , а плотность тока – через концентрацию заряженных частиц n и их скорость . Это дает , где N – полное число частиц в отрезке провода. Напряженность поля можно представить в виде .
Напряженность поля, вызываемого одной заряженной частицей, имеет значение
.
Направление этого поля перпендикулярно к скорости v частиц и к радиусу – вектору r, проведенному из заряда в рассматриваемую точку, и подчиняется правилу правого буравчика. Используя обозначение векторной алгебры
.
Эта формула выражает напряженность поля «+» заряда, движущегося со скоростью v. Если движется «-» заряд, то в формуле нужно заменить е на -е.
Движущийся заряд по своим магнитным действиям эквивалентен элементу тока . В этих формулах v – относительная скорость, т.е. скорость относительно наблюдателя и тех приборов, которые измеряют МП.
Т.к. всякий ток есть движение заряженных частиц, следовательно, на движущийся заряд в МП действует сила. Определим величину этой силы. На провод длиной l с током i действует сила , где B – магнитная индукция. С другой стороны , где N – полное число движущихся заряженных частиц внутри провода. Учитывая, что направление совпадает с направлением скорости движения «+» частиц (с направлением тока), можно выражение для силы представить в виде:
.
Сила, действующая на провод, пропорциональна полному числу движущихся частиц, а значит, сила, действующая на одну частицу, равна
.
Направление этой силы перпендикулярно к направлению скорости v и магнитной индукции B и подчиняется правилу правого буравчика (см. рис.).
Полученный результат можно выразить в виде векторной формулы
.
Если имеется еще ЭП, то полная сила равна
.
Эту силу, действующую на движущийся заряд, называют силой Лоренца.
Эта формула получена на основе анализа опытных данных о взаимодействии неподвижных контуров с током. Поэтому скорость v в формуле есть скорость относительно МП.
Сила Лоренца проявляется при движении е- и ионов в МП.
Другим, определяющим специфичность МЖ, структурным эффектом является магнитный диполь – микрокристаллический агрегат в коллоидной частице. В измерениях с участием МП используются однородные и неоднородные поля. Действие этих полей на магнитный диполь аналогично действию ЭП на электрический диполь.
Действительно, пусть магнитный диполь помещен в произвольное МП , тогда на него действует механический момент:
.
Выражение упростим, если поле будет однородным, т.к. система координат может быть выбрана так, чтобы или , или оба вектора совпадали с одной (двумя) осями координат. Энергия диполя просто задается формулой . Магнитный диполь в случае действия на него неоднородного МП подвержен действию магнитной силы:
.
Так как в местах расположения магнитных диполей токи, образующие поле отсутствуют, то , но тогда
В однородном МП все производные равны нулю, следовательно, . Поэтому МЖ должна подвергнута действию ИМП. Наибольшее влияние на дрейф будет достигнуто, если сила (т.к. другой упорядочивающей скорости нет). Следовательно, должна быть коллинеарна напряженности ЭП, создающего ток.
Пусть , тогда или . Это возможно, если , т.е. когда и .
В этом случае . Эта сила будет вытягивать диаполи при благоприятной их ориентации до полной минимизации магнитной поступательной энергии. Поле такого рода однонаправлено, но неоднородно из-за различной густоты магнитных силовых линий. Такое поле может быть создано при помощи полосового постоянного магнетита вблизи его полюсов, площадь сечения которых заметно больше площади КЯ, или с помощью соленоида с теми же габаритами.
Плотность тока дрейфа под действием кулоновского поля в любой момент времени определяется выражением (при одном знаке носителей):
,
где g – заряд отдельного носителя, n – концентрация носителей, vдр – скорость дрейфа.
В более общем случае для двух носителей , где знаки «+» и «-» относятся к положительным и отрицательным носителям соответственно.
Т.к. , (m – подвижность), то , считая, что , и что , то , где s — коэффициент электропроводимости.
Наряду с током, обусловленным дрейфом, возникает диффузионный ток с плотностью
,
где rз – объемная плотность заряда, равная gn, D – коэффициент диффузии, определяемый соотношением Нернста-Эйнштейна.
,
тогда полный ток составит (в случае носителей одного знака)
;
.
При условии продолжительного действия поля E наступает динамическое равновесие, при котором :
.
Отсюда нетрудно получить с учетом для одномерного случая , что
или .
После интегрирования можно получить
здесь – значение r при .
Разделение носителей заряда неоднородно ввиду различия их состава, массы, подвижности. Поэтому и m, и E являются функциями координат. Среднее значение плотности тока по толщине кондуктометрической ячейки КЯ вдоль оси ОХ, перпендикулярной площади электродов будет
,
причем, согласно уравнению Пуассона
для одномерного случая .
Если в КЯ находятся и свободные и связанные (фиксированные) заряды rсв и rсвяз, то
,
отсюда .
Тогда, считая для простоты , можно записать:
.
Пусть граничными условиями будут:
1. при ;
2. при ,
тогда, так как
,
– приращение потенциала, то
.
Это выражение можно преобразовать
,
– суммарное поле внутри КЯ. Это легко связать с поверхностной плотностью s* зарядов обоих типов .
В то же время учтя это, можно получить
Поведение можно оценить по ее производной. Пусть , тогда и
.
При этом МЖ должна быть нейтральной. Пусть полный заряд
Тогда , по модулю.
Но тогда и .
Т.к. и , где v – объем КЯ и , S – площадь, то , т.к. , а , тогда .
.
Это линейная функция, где C¢ имеет смысл удельной электропроводности s. Следовательно, если ток протекает, то он должен подчиняться закону Ома (см. рис.).
Прохождение тока через КЯ как механизм кинетический (наличие градиента, определяющего перенос градиента потенциала ) не может быть ясен без детального изучения участников переноса и их характеристик – заряда, подвижности, концентрации. Хоты МЖ должна быть в идеале изолятором, она содержит некоторое количество ионов остаточных атомов технологического процесса. Размеры, форма и концентрация диспергированных магнитных частиц в МЖ, их электрическая оболочка и среда, в которой они взвешены, каждая по своему влияют на электрофизические характеристики МЖ и на ее проводимость в целом.
Поставленные соответствующим образом эксперименты посвящены выяснению роли магнитных частиц в процессе протекания тока через МЖ.
Носителями заряда частицы становятся в случае адсорбции или деадсорбции на их электрической оболочке ионов обоих знаков атомов технологического процесса, в том числе и остаточных. Их дрейф в ЭП описывается следующим динамическим уравнением движения:
.
Это движение считается установившимся и поэтому . Тогда и в проекции на направление скорости дрейфа имеем:
Fс – стоксово сопротивление сферической частицы радиуса r в среде с вязкостью h. Подвижность этих носителей равна
,
где – скорость дрейфа магнитной частицы, E – напряженность ЭП.
Чем больше заряд и чем меньше размеры частицы и вязкость среды, тем больше подвижность и наоборот. Концентрация магнитных частиц, обладающих электрическим зарядом, зависит от соответствующей дисперсной фазы и является равновесной величиной, характерной для каждого состояния. Магнитные частицы могут быть увлечены силами вязкого трения даже, если не имеют электрического заряда и, поэтому, не подвержены действию кулоновских сил. Это их взаимодействие с немагнитными носителями тока приводит к значительному уменьшению подвижностей ионов и комплексов.
Рассмотрим влияние приложения кулоновского поля на подвижность носителей заряда.
– кулоновские силы, создаваемые полем , – сила сопротивления.
Носитель массой m и зарядом q обладает скоростью дрейфа . Тогда для динамического уравнения движения имеем
.
Пусть , – коэффициент сопротивления.
Тогда , т.к. и сонаправлены и , то
.
Обозначим , , тогда
.
Это дифференциальное уравнение первого порядка с постоянными коэффициентами, линейное, неоднородное. Его решение получится из решения соответствующего однородного уравнения:
.
Решение этого уравнения
,
считая неизвестным и дифференцируя по времени t, получим
.
Поставив это в неоднородное уравнение, получим
.
Тогда .
Так как подвижность определяется по скорости дрейфа, то
.
Следовательно, m от напряженности поля не должно зависеть.
продолжение
--PAGE_BREAK--
Рассмотрим влияние МП на концентрацию и подвижность носителей
Динамическое уравнение движения в этом случае
,
– сила Лоренца.
Скорость дрейфа имеет направление , если нет МП . В этом случае составляющие скорости, вообще говоря, ненулевые.
Представим уравнение движения в декартовых координатах. Выберем направление осей как это показано на рисунке, учитывая, что , , .
Представим уравнение движения следующим образом:
при данном выборе осей , .
Сила Лоренца
.
При данном выборе осей
С помощью ранее разработанной методики была снята ВАХ для МЖ. Исследована зависимость ВАХ от темпа нагружения КЯ ( скорости изменения величины подаваемого напряжения )
.
Получены следующие результаты :
1. ВАХ МЖ имеет вид замкнутой кривой (сильно втянутый овал), расположенной в первом и третьем квадрантах координатной плоскости.
2. Наблюдалась прямая зависимость между скоростью изменения напряжения и формой петли ВАХ ( см. рис. IV.1.3), при этом угол наклона ( т.е. сопротивление МЖ не меняется.
3. При увеличении подаваемого напряжения (Um) угол наклона петли не менялся, изменялась форма петли, увеличивалась её площадь (см. рис. 4.1.4). Все измерения проводились при комнатной температуре Т=294 К.
4. I0 — ток соответствующий U=0 на ВАХ- остаточный ток.
U0 — напряжение, при котором I=0 на ВАХ — запирающее напряжение.
Построены зависимости:
— I0(
U*) при Um =
const(рис. IV.1.5)
-I0(Um) приU* = const(рис. IV.1.6)
— U0(U*) приUm = const(рис. IV.1.7)
— U0(Um) приU* = const(рис. IV.1 8)
Данные занесены в таблицу 1.
5. По ВАХ была вычислена удельная электропроводность МЖ:
; , и построена зависимость при Um =
const(рис. IV.1.9) и при U* =
const(рис. IV.1.10)
Были сделаны следующие выводы:
1. Конечная часть ВАХ указывает на нарушение закона Ома.
2. Большая полуось эллипса зависит от U*. Чем больше U*, тем меньше большая полуось. Чем больше U*, тем больше I0.
3. I0 увеличивается с ростом Um.
4. Чем больше U*, тем больше напряжение деполяризации U0 и I0.
5. С ростом Umувеличивается U0, т.е. поляризационные эффекты возрастают с ростом Um.
6. ВАХ имеет линейный участок (для s); значение s от U* не зависит.
7. Площадь S, ограниченная кривой ВАХ, характеризует потери на переориентацию дрейфа; эта площадь зависит от U* : чем больше темп, тем больше S.
Таблица 1.
Зависимость ВАХ от величины напряжения подаваемого на ячейку (Um)
Период вращения: 45 с.
18 с.
2,5 с.
Um
,
В
2
6
8
10
2
6
8
10
2
6
8
Rx
140 кОм
140 кОм
1 МОм
1 МОм
U*
0,17
0,53
0,71
0,88
0,4
1,3
1,7
2,2
3,2
9,6
12,8
I
об
´
10-7 А
4,19
2,33
5,81
5,58
9,53
17,91
16,28
15,58
9,53
18,4
16,98
I0,
В
1,17
4,81
4,81
4,58
5,47
10,66
12,28
5,08
5,47
12,4
20,9
U0,
В
0,075
0,1
0,1
0,1
0,21
0,4
0,4
1,05
0,21
0,43
0,4
s
,
´
10-10
5,93
6,25
6,25
5,94
3,39
3,46
3,9
3,62
3,39
3,7
3,62
2. Влияние температуры на ВАХ МЖ.
МЖ в КЯ нагревалась до следующих температур: 294К, 305К, 315К.
Напряжение питания Um=5В.
Получены следующие результаты:
1. Угол наклона кривой не меняется .
2. Меняется, но незначительно, форма петли (рис. IV.1.11).
Были построены следующие зависимости:
U0(T)приU* = const(рис. IV.1.12)
I0(T)приU* = const (рис. IV.1.13)
s(T) приU* = const (рис. IV.1.14).
Данные занесены в таблицу 2.
Влияние температуры на ВАХ МЖ оказалось сложным, не трактуемым однозначно. Можно говорить лишь о качественных изменениях:
U0 с ростом температуры увеличивается незначительно.
I0 с ростом температуры увеличивается незначительно.
s с ростом температуры монотонно возрастает.
Таблица 2. Зависимость ВАХ от температуры.
Т, К
294
305
315
t, с
45
14
2,5
45
14
2,5
45
14
2,5
U*, В/с
0,44
1,42
8
0,44
1,42
8
0,44
1,42
8
U0, В
0,025
0,02
0,19
0,075
0,07
0,02
0,044
0,036
0,21
I0
´
10-7, А
2
0,83
1,18
4,01
1,0
2,0
2,62
2,06
2,5
s
´10-10
5,2
5,39
0,1
6,95
6,85
1,3
7,74
7,44
1,54
IV.3. Исследование разряда и саморазряда КЯ с МЖ.
Аккумуляция электрического заряда
К электродам КЯ сносятся магнитные частицы следующими механизмами переноса: кулоновскими силами напрямую и кулоновскими силами опосредованно через внутреннее трение. В этом заключается смысл электрофореза. Благодаря очень малой подвижности магнитных частиц, они должны задерживаться у электродов некоторое время и удерживать электрический заряды, так или иначе связанные с магнитными частицами. Другие заряды, не связанные с массивными частицами ( комплексами), довольно скоро релаксируют. Более того, скопление магнитных и других частиц у электродов могут привести к гистерезисным эффектам: магнитному, электрическому, кинетическому. Следствием этого остаточного после действенного явления становится накопление между электродами некоторой разности потенциалов. Эта разность потенциалов была обнаружена экспериментально на установке.
Рис. IV. 3. 1
Восходящую ветвь кривой разряда (рис. IV.3.6) следует отнести на счет времени срабатывания прибора и ГП. Поэтому можно считать ток разряда может быть аппроксимирован по закону , где характерные для МЖ.
Граничные условия не противоречат экспериментальному виду кривой разряда: при t=0
I=
I0, при
t=
¥
I=0, что соответствует поведению экспериментального хода кривой Iccучетом последующей экстраполяции этого хода к t=0.
Прологарифмируем
,
I0, aмогут быть определены или методом наименьших квадратов с оценкой погрешности аппроксимации, или по графику сглаженному к прямой.
Очевидно, что
0,43 — модуль перехода от натуральных логарифмов к десятичным;
2,3 — модуль перехода от десятичных логарифмов к натуральным.
Определение электрофизических параметров МЖ по разрядной характеристике
Эксперимент поводился с плоскопараллельной ячейкой, которая имеет параметры:
глубина ячейки h= 0,8 мм; диаметр ячейки 28,1 мм; электроды медные.
На ячейку подавалось напряжение 5В в течение 15 сек., затем ячейка разряжалась на ГП. В результате была получена следующая зависимость тока разряда от времени (см. Рис. IV.3.4.). так как ГП регистрирует изменение напряжения, то нужно произвести пересчет полученных результатов в единицы силы тока.
Известно, что внутреннее сопротивление ГП равно 0,93 МОм, тогда коэффициент пересчета равен
Тогда из графика имеем, что максимальное значение разрядного тока Im
p соответствующее разности потенциалов U0= 0,169В равно I= 18,64
×10-8 А. При этом разряд МЖ происходит по экспоненциальному закону , где t — постоянная времени разряда или время электрической релаксации дрейфа.
Время электрической релаксации дрейфа t — промежуток времени, за который ток заряда уменьшится в e раз. Его значение можно определить по графику. В данном случае t= 35 с.
Количество электричества, стекающего с электродов на нагрузку, можно определить следующим образом
По определению электрической ёмкости
тогда из t=RCможно определить электрическое сопротивление МЖ.
проводимость можно найти как величину обратную сопротивлению
Энергию, аккумулированную в ячейке с МЖ, найдем по формуле
Число носителей, участвующих в переносе заряда можно определить следующим образом .
пусть все носители однозарядны, тогда их полное число равно
Исходя из того, что МЖ нейтральная, числа N+ и N- и концентрация n+ и n- должны быть равны: N+=
N — и
n+=
n-. Заряды обоих знаков движутся в противоположные стороны, это равносильно тому, что полное число ионов одного знака при том же заряде равно 2
N. Тогда , где q =
e заряд иона (e=1,6×10—19 Кл).
Концентрацию носителей найдём по формуле:
, (8)
— объём КЯ, — площадь КЯ.
Подставив числовые значения, найдём
,
Подвижность носителей заряда определим исходя из следующих рассуждений.
Подвижность иона , где v — скорость дрейфа, E — напряженность электрического поля. Связь напряженности и потенциала поля определяется соотношением
(9)
подвижность можно определить по плотности тока, т. к. известно, что
(10)
q — заряд носителя
n — концентрация
m — подвижность
E — напряженность электрического поля.
Предположим, что q+ =
q-=
q, n+ =
n-=
n и m+=
m-=
m, тогда плотность тока
Из (10) имеем, что , или
Тогда подвижность
(11)
r — среднее удельное сопротивление, которое можно найти, т. к. Известно сопротивление МЖ и геометрические размеры КЯ.
произведя соответствующие расчеты, получим
Значение подвижности, найденное таким образом, является оценочным, т.к. в МЖ имеется несколько типов носителей заряда: ионы, комплексы молекул-ионов и заряженные частицы магнетита.
Поскольку
С другой стороны , если считать, что q=
const, n0 =
const, m0=
const, что возможно при неизменных условиях t=
const, E=0, то
— напряженность внутреннего поля.
Таким образом, внутреннее электрическое поле , образованное рассредоточенными электрофорезом носителями заряда, изменяется как и ток по экспоненциальному закону.
Проведенные исследования показывают, что
* КЯ с МЖ не является простым конденсатором;
* в ячейке с аккумулируется заряд;
* процесс аккумуляции заряда связан со специфичностью МЖ.
К основным специфическим свойствам МЖ относятся:
текучесть;
наличие массивных малоподвижных носителей заряда;
сильные вязкостные и электромагнитные взаимодействия;
большое время t заполнителя (МЖ).
ОЦЕНИМ ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ.
При определении величины заряда, накопляемого МЖ в КЯ применялась формула
в которой I0и tбыли найдены экспериментально с помощью ГП.
Известно, что
Прологарифмируем полученное выражение
тогда относительная погрешность при определении заряда будет равна
где — относительная погрешность в определении силы тока,
— относительная погрешность в определении времени.
При определении концентрации использовалась формула
Относительная погрешность в данном случае
Глубина и диаметр ячейки измерялись штангенциркулем с ценой деления 0,1 мм. Абсолютная погрешность измерений составила , тогда относительные погрешности при определении глубины hи диаметра d будут равны соответственно
тогда .
При определении подвижности применялась формула
тогда относительная погрешность
т.к. , то
относительная погрешность при определении сопротивления известна из инструкции моста, которым было измерено сопротивление.
Таким образом,.
продолжение
--PAGE_BREAK--Исследование разрядной характеристики МЖ.
Для исследований применялась схема (рис. IV.3.5).
ИП- источник питания ИЭПП-2;
КЯ — кондуктометрическая ячейка
ДП — двухполюсный переключатель;
ГП — графопостроитель.
В положении 1 переключателя ДП от источника питания через ячейку в течение времени заряда tз пропускается ток. Затем ДП переводился в положение 2. При этом через ГП при отсутствии источника питания по цепи течет ток разряда, начинающийся с пикового значения Im
pи достигающий нуля через несколько секунд по кривой, напоминающей кривую разряда конденсатора. В записи кривая имеет вид показанный на рис. IV.3.6.
Эксперимент проводился в следующих направлениях. Исследовалось:
1) влияние продолжительности заряда (tз ) при заданном Uзна максимум величины Um
p, достигнутый при заряде;
2) влияние величины зарядного напряжения Uз на Im
p;
3) влияние времени саморазряда ячейки на ход кривой;
4) влияние температуры на процесс заряда и последующего разряда (на t и Im
p);
5) влияние температуры на саморазряд и последующий разряд на внешнюю нагрузку (на t, tср, Im p);
6) сопоставление кривых разряда с кривыми саморазряда.
Были получены следующие результаты.
1.
Влияние продолжительности заряда при заданном
Uз на максимум величины
Um
p.
Для МЖ установлено, что «насыщение» получаемого остаточного напряжения на КЯ практически завершается к концу 4-й секунды. Возникает вопрос о возможностях данной жидкости к накоплению остаточного заряда. Была поставлена серия экспериментов. На КЯ, заполненную то же МЖ, подавались разные напряжения и осуществлялся заряд КЯ в течение какого-то времени, достаточного для достижения насыщения. Была построена кривая, показывающая, что увеличение продолжительности заряда не увеличивает пикового значения Um
p. Выяснили, что при увеличении Uз,
Um
pувеличивается, но не достигает значения Uз. Так при Uз=13В, Um
p=0,138В, т.е. Um
p
Uз.
2.
Влияние величины зарядного напряжения на
Im
p.
При увеличении Uз увеличивается площадь под кривой (рис. IV.3.7). Т.е. увеличивается количество электричества, накопленного ячейкой, что очевидно. Из эксперимента были вычислены следующие параметры: Q,
t,
R.
Все данные приведены в таблице 3.
Были построены зависимости:
t(
Uз) — рис. IV.3.8
Q(
Uз) — рис. IV.3.9
С ростом Uз увеличивается время t, с которым можно связать время релаксации, но считать их равными нельзя.
Таблица 3.
Влияние величины заряжающего напряжения на Im
p.
tзар =60 сек.
Uзар , В
5
8
13
Im p´10-8 A
76,85
83,52
88,74
Um p, В
0,331
0,36
0,383
t, с
240
245
258,75
Q´10-4Кл
1,84
2,04
2,29
R´1010Ом
2,47
2,61
2,9
3.
Влияние времени саморазряда ячейки на ход кривой.
В течение времени tзар= 60 с. Ячейка заряжалась Uзар=8В (5В, 13В). затем ячейка отключалась от источника питания и в течение tср разряжалась сама на себя. По истечении времени tср ячейка включалась в цепь и разряжалась на ГП — снималась остаточная разрядная характеристика.
Было выяснено, что при увеличении
tср Im
pуменьшалось (рис. IV.3 10).
Определены параметры t,
Q,
R,
Um
p, которые занесены в таблицу 4.
Были построены зависимости:
t(
tср) — рис. IV.3.11
Q(tср) — рис. IV.3.12
Um
p(tср) — рис. IV.3.13
Можно сделать следующие выводы:
1) с ростом tср t незначительно увеличивается;
2) с ростом tср Q уменьшается по линейному закону;
3) с ростом tср Um
pуменьшается по экспоненте.
Таблица 4. Зависимость разрядного тока от времени саморазряда
Uзар=8В,
tзар=1 мин.
t ср
,c
0
5
10
30
60
90
120
Im p
´
10-8А
82,07
72,5
67,88
53,36
34,22
32
27,3
Um p, В
0,354
0,313
0,293
0,23
0,148
0,138
0,12
t, с
248,75
278,75
310
315
322,5
326,3
351,25
Q
´
10-4 Кл
2,04
2,02
2,01
1,69
1,1
1,04
0,9
R
´104
Ом
43,6
43,21
43,23
42,9
43,4
43,28
46,8
IV.4 Влияние температуры на разряд и саморазряд КЯ с МЖ
4. Жидкость исследовалась при температурах
294 К, 305 К, 315 К, 325 К.
Получены такие результаты:
1. при увеличении . уменьшается, уменьшаемая площадь под кривой разрядного тока (рис. IV.4.1)
2. при увеличении температуры КЯ быстрее разряжается, т.е. уменьшается время .
Вычислены параметры , , , которые занесены в таблицу 5
Построены зависимости: — рис. IV.4.4, — рис. IV.4.5
Количество электричества с ростом температуры убывает.
Таблица 5. Влияние температуры на разряд МЖ в КЯ tcр. = 0 с.
294
305
315
325
, А
18,64
17,71
5,88
2,68
, В
0,169
0,161
0,053
0,026
, с
35
34
31,5
14
6,52
6,02
1,85
0,4
92
91,9
90
93
5. Влияние температуры на время саморазряда КЯ
Была заполнена таблица 6.
Построены зависимости
рис. IV.4.6
рис. IV.4.7
С увеличением температуры ячейка накапливает меньший заряд; накопленный заряд быстрее стекает с КЯ при увеличении температуры ; время с ростом температуры убывает по ниспадающей кривой довольно быстро. Подобное поведение МЖ говорит о том, что с ростом температуры МЖ ее подвижность увеличивается, вязкость уменьшается и уменьшается разность потенциалов между электродами ячейки. Количество накопленного электричества с ростом температуры уменьшается и слабо зависит от
Таблица 6. Саморазряд при разных температурах
294
, с
0
5
10
30
45
, А
18,64
7,7
6,27
4,29
3,08
, В
0,169
0,07
0,057
0,039
0,028
, с
35
62
74
93,5
110
6,52
4,77
4,64
4,01
3,38
305
, с
0
0
5
10
30
45
60
, А
18,64
17,71
14,80
14,08
12,49
2,97
2,42
, В
0,169
0,161
0,134
0,128
0,114
0,027
0,022
, с
35
34
31,5
30,5
29
101,5
11,3
6,52
6,02
4,66
4,29
3,62
3,02
2,69
315
, с
0
0
5
10
30
45
60
, А
18,64
5,88
4,23
3,74
2,53
1,6
0,77
, В
0,169
0,053
0,039
0,034
0,023
0,0148
0,007
, с
35
31,5
36
33
40
56
60
6,52
1,85
1,52
1,23
1,01
0,89
0,46
315
, с
0
0
5
10
30
45
60
, А
18,64
2,86
2,2
1,54
0,99
0,6
0,002
, В
0,169
0,026
0,02
0,014
0,009
0,055
0,002
, с
35
14
23
24
24
24,5
37
6,52
0,4
0,5
0,36
0,23
0,15
0,007
6. Проведено сопоставление кривых разряда и саморазряда.
С большой степенью точности времена для всех кривых остаточного саморазряда совпадают Учет. при наложении max значений токов остаточного разряда на кривую полного разряда позволяет провести сопоставление механизмов разряда и саморазряда на внешнее сопротивление. Из рис. IV.4.7 видно, что все точки max значений токов остаточного разряда удовлетворительно ложатся на кривую разряда, не подвергшегося саморазряду. Это можно понимать как совпадение механизм разряда и саморазряда, т.е. механизм последнего также является диффузионным.
IV.
5 Влияние МП на проводимость МЖ
Допустим, что на проводимость (сопротивление) МЖ должно действовать МП, т.к. МЖ является жидкостью намагничивающейся. Элементарными структурами, обеспечивающими это свойство являются магнитные диполи, обладающие электрическим зарядом, носителями которых являются диспергированные частицы магнетика . Но для этого диполи должны участвовать в проводимости, а это возможно, если они имеют электр. заряд. Т.к. на диполи действие МП далеко, то двояко и действие МП на сопротивление, причем можно ожидать, что обе компоненты движения диполя изменяется. И его поступательная компонента эффективнее подействует на подвижность, т.к. вращательная часть непродолжительна. Вращение возникает и в ОМП и в ИМП, а поступательное возможно только в ИМП.
Проверить влияние ИМП на проводимость МЖ можно следующим образом.
1. Измерение сопротивления мостом вначале вне поля, а затем в ИМП и результаты сравнить. Опыт показал отсутствие расхождения
Н = 0
R = 0,39 Мом
H1= 10 мТл
R = 0,39 Мом
Н1 = 20 мТл
R = 0,39 Мом
Н2 = 10 мТл
R = 0,39 Мом
Н2 = 20 мТл
R = 0,39 Мом
2. Подать на ячейку напряжение и записывать графопостроителем.
Т.к. R = const, то графопостроитель вычерчивает прямую линию, параллельную оси абсцисс.
3. Проверить влияние ИМП на ток разрядки при аккумуляции заряда в КЯ с МЖ.
Были получены следующие результаты
2. На всем протяжении ВАХ поперечное МП (рис. ) не оказывает замешенного действия на дрейф носителей. Это может означать, что при использованных полях и сравнительно малых скоростях сила Лоренца , действующая компланарно, т.е. параллельно электродом, не отвлекает даже частицы носителей из потока, ввиду сравнительно большого сечения S ячейки. Продолженное поле совсем не действует на носители, т.к.
т.к. .
Заменить в нашей методике влияние МП на ток через воздействие на магнитные диполи можно, если:
а) магнитные диполи обладают зарядом;
б) МП параллельно скорости ;
в) МП неоднородно, а градиент индукции также параллелен или антипараллелен скорости (, см. рис.)
В эксперименте прямого действия МП на ток через МЖ не обнаружено
3. Если КЯ с МЖ поместить в ИМП так, что , а и , но между электродами возникает разность потенциалов. Это можно объяснить так: магнитные диполи, помещенные в ИМП, вмешивающееся в область сильного поля, т.к. они предварительно развернулись по полю. Если на их оболочках есть нескомпенсированные заряды электричества, то в КЯ возникает неравновесность эл.заряда с градиентом потенциала , связям с , где — поле, обусловленное магнитофорезом, а — объемная плотность электрического заряда.
Во время опыта постоянный магнит либо подносился под КЯ, либо ставился сверху. При этом ячейка должна быть выключена. Перед разрядом магнит медленно убирается на достаточное расстояние, а затем КЯ включается на нагрузку.
1) Прежде всего было установлено, что величина сильно зависит от времени выдержки ячейки в поле, но четкой закономерности замечено не было (рис. 10, 11)
2) размерность разрядного тока независимо от направления индукции МП в ячейке не менялась.
Все полученные результаты привели к выводу:
1. Разрядный ток КЯ, заряженной под действием ИМП аналогичен разрядному току после пропускания через КЯ постоянного тока.
2. Направление разрядного тока КЯ, заряженной ИМП не зависит от направления ИМП.
Обобщая результаты, можно сказать, что МП не влияет на аккумуляцию заряда в КЯ, т.к. возможно, что МЖ не содержит магнитных диполей, обладающих нескомпенсированным зарядом, либо их концентрация мала.
продолжение
--PAGE_BREAK--