«Действие электрического и магнитного поля на жидкость»

Введение

Магнитные жидкости - коллоидные растворы ферромагнетика - обла-дают уникальным сочетанием сильных магнитных свойств с текучестью, как у обычных жидкостей, обусловливающем широкие технические возможно-сти изучения их физических свойств. Во внешних магнитных полях в маг-нитных жидкостях индуцируются концентрационные структуры, в большой степени определяющие частные свойства ферроколлоидов на макроскопиче-ском уровне. Эти структуры описываются не только визуально определяе-мыми параметрами, но и характером магнитного упорядочения составляю-щих их частиц.
В обширной литературе по магнитным жидкостям, опубликованной за более, чем 40-летний период, предмет настоящего исследования в доста-точно большом объеме разбросан в периодических изданиях, а что касается монографий, вскользь упоминается только в одной. В настоящей работе мы попытались обобщить опубликованные в разные годы результаты, касающи-еся структурирования магнитных жидкостей и других типов ферровзвесей (суспензий и магнитоожиженных слоев). Индуцированные внешними полями структуры коллоидов реализуются на различных масштабных уровнях и от-личаются между собой в зависимости от характера действующего магнитно-го поля.
Целью данной работы является изучение действия электрического и магнитного поля на жидкость.
Объектом изучения в данной работе является
Предметом изучения в данной работе является
В данной работе будет решен ряд задач:
- изучить магнитные свойства электронов и атомов;
- изучить диамагнетики и парамагнетики;
- описать намагниченность, магнитное поле в веществе;
- изучить ферромагнетики и их свойства;
- изучить природу ферромагнетизма;
- описать магнитное действие внешнего магнитного поля на струк-турные элементы магнитной жидкости;
- описать действие электрического поля на структурные элементы магнитной жидкости;
- изучить динамическое действие магнитного и электрического поля на структурные элементы магнитной жидкости. 
1 Магнитные свойства электронов и атомов

Рассмотрим почему вещества по-разному реагируют на приложенное к нему внешнее магнитное поле. Обратимся к квантово-механической моде-ли атома датского ученого Нильса Бора, которая основана на двух его по-стулатах:
1. Электрон может находиться только на разрешенных дискретных орбитах (энергетических уровнях) атомов, не излучая при этом энергии.
2. Излучение или поглощение энергии электронами происходит при переходе электронов с одной орбиты на другую, с поглощением или из-лучением кванта энергии в виде электромагнитной волны. При этом энергия кванта прямо пропорциональна частоте электромагнитной волны.
3. Ет - Еп = ΔE = h υ Где: h - постоянная Планка, равная 6,67 * 10 -34 Дж с. υ - частота электромагнитной волны, Гц.


Рис. 1.

На рис. 1 показан отрицательно заряженный электрон, вращающийся вокруг положительно заряженного ядра. Поскольку электроны в атоме мо-гут занимать только дискретные (квантованные) орбиты, следовательно, и момент импульса (момент количества движения) электрона на орбите тоже может принимать только дискретный ряд значений. Его величина определя-ется соотношением:
L = me v r = n ћ ( 1 )
где: ћ = h / 2π
me – масса электрона, v – скорость электрона, r – радиус орбиты электрона,
n - целое число, которое определяет номер орбиты, с началом отсче-та от ядра. Это число называют главным квантовым числом. Оно характери-зует энергию электрона в атоме или, что тоже самое, энергетический уро-вень орбиты. Количество электронов на орбите определяется выражением 2 n2.
Главное квантовое число обозначается также прописными буквами латинского алфавита, которые соответствуют обозначению цифрами:
Г лавное квантовое число, n 1 2 3 4 5 6 7
Обозначение энергетического уровня K L M N O P Q
При упоминании о разрешенных орбитах возникает вопрос, что явля-ется разрешением для формирования квантованной орбиты? Очевидно, что в основе лежат физические законы, которые определяют положение элек-трона на орбите атома. В частности, гипотезу на эту тему в 1924 году пред-ложил французский физик, будучи аспирантом, Луи де Бройль. В своей дис-сертации, основываясь на корпускулярно-волновом дуализме света, предпо-ложил, что такими же свойствами обладают элементарные частицы, в т. ч. и электрон. Свою гипотезу де Бройль выразил в простом соотношении для длины волны любой частицы, известном как соотношение де Бройля:
λ = h / p
где: λ - длина волны частицы, которая получила название де-бройлевской длины волны.
Из правила квантования орбит ( 1 ) следует:
me v r = n ћ = n h / 2π
Отсюда длина орбиты электрона (длина окружности) равна:
2π r = n h / me v = n h / p подставив импульс p из соотношения де Бройля, получим: 2π r = n λ
Из уравнения видно, что длина волны де Бройля должна целое число раз укладываться на длине орбиты, т.е. представлять стоячую волну, рис. 2. Квантование здесь является неизбежным следствием существования стоячих волн. Причем замкнутая круговая стоячая волна, как и любая другая стоячая волна, не может передавать и излучать никакой энергии, что блестяще со-гласуется с постулатами Бора.


Рис. 2.


Электроны, находясь на общей орбите, располагаются по одному или парами, не более, формируя, таким образом подорбиты, которые называют-ся орбиталями. Второе квантовое число - орбитальное, наряду с первым квантовым числом, тоже характеризует состояние электронов в атоме. Его также называют побочным квантовым числом или азимутальным квантовым числом и обозначают, как правило, латинской буквой l. При описании со-стояния электронов орбитали обозначаются маленькими буквами латинско-го алфавита, начиная с буквы s или соответствующими цифрами как показа-но ниже.
Орбитальное квантовое число, l 0 1 2 3 4 5
Буквенный символ состояния s p d f g h