алізі подібних явищ [173] було показано, що в досить слабких полях, коли характерний час повороту частинки у в'язкому середовищі велике в порівнянні з часом релаксації заряду, її положення в електричному полі стійко. В іншому випадку вільні заряди, що визначають орієнтацію частинок з найменшим коефіцієнтом деполяризації вздовж поля, що не встигають перерозподілитися по її поверхні, і розвивається нестійкість. При цьому нестійкість має коливальний характер і настає при
(4.56)
де k 0 і k в€ћ - статична і високочастотна поляризованість (індекси і в•‘ і позначають напрямки вздовж і поперек довгої осі еліпсоїда). Для кутової частоти виникають коливань анізотропії отримано вираз
(4.57)
Згідно проведених нами розрахунків [176], співвідношення (4.56) у разі непроводящих сферичних частинок, зважених в середовищі з в'язкістю О· = 0,1 Па с і характерним часом релаксації заряду П„ = 10 с , що відповідає питомій опору близько 0,1 Ом м , для напруженості поля дає величину 400 кв./м У полях такого ж порядку спостерігається розвиток електрогідродинамічної нестійкості в експерименті. Вивчення характеру нестійкості здійснювалося за допомогою спостережень в мікроскоп, які виявили на поверхні шару рідини рухливу стільникову структуру, характерну для нестійкості Бенардо.
Підвищення частоти електричного поля, спрямованого перпендикулярно площини тонкого шару магнітної рідини з мікрокраплинної структурою, призводить спочатку до припиненню вихрових течій при f = 3 кГц і появі структурної сітки гіллястого, потім лабіринтового типу. При досить високій частоті (f> 10 кГц) така структура розпадається на окремі циліндричні агрегати, осі яких перпендикулярні площинах електродів. Інтерес представляють спостереження трансформації структури при подальшому зниженні частоти. У цьому випадку з циліндричних утворень знову розвивається лабіринтова структура, розпадається при продовженні зниження частоти на безліч більш тонких, на тлі яких утворюються великі гантелеподобние агрегати. При досягненні частоти електричного поля 3 кГц відбувається швидкий, вибухоподібний розпад агрегатів, після чого у всьому обсязі шару МЖ розвивається вихрова електрогідродинамічного нестійкість. Описані структурні зміни проілюстровані на рис. 35. br/>В
Малюнок 35. Динаміка структурних перетворень в магнітної рідини з мікрокраплинної структурою в електричному полі; а - f = 20 кГц, би - f = 10 кГц, в-f = 9 кГц, г - f = 6 кГц, д - f = l кГц.
Характер структурних перетворень при зміні частоти електричного поля підтверджує їх зв'язок з процесами релаксації заряду, орієнтації та форми мікрокрапель. Зазначимо, що при досить великій частоті форма крапель визначається тільки поляризаційними ефектами внаслідок відсутності руху вільних зарядів, і в цьому разі в тонких шарах МЖ розвивається гексагональна структура, теоретична інтерпретація утворення якої може бути побудована за аналогією з інтерпретацією утворення подібної структури в постійному магнітному полі [163-165]. Структурні перетворення в тонких шарах подібних магнітних рідин в електричному полі визначають характер спостерігається при цьому дифракційного світлорозсіювання. Вивчення цього явища проведено за допомогою установки, схема якої наведена на рис.36, у своїй використовувалася осередок, представляє собою два плоских скла з струмопровідним покриттям.
В
Малюнок 36. Схема установки для дослідження світлорозсіювання тонкими шарами магнітних рідин; 1-лазер ЛГ-78, 2 - осередок з магнітною рідиною, 3-термостатіруются сорочка, 4 - котушки Гельмголь-ца, 5 - фотоприймач.
При досить високих частотах (f> 10 кГц) , коли структура являє собою лабіринтову, а потім гексагональну систему витягнутих уздовж поля мікрокрапель, спостерігається дифракційна картина у вигляді світлого кільця, діаметр якого залежить від величини напруженості і частоти електричного поля. Аналіз таких, експериментально отриманих залежностей дозволяє оцінити зміна характерного структурного параметра решітки. При зниженні частоти кільце зникає, а потім з'являється знову при настанні електрогідродинамічної нестійкості. Однак, природа розсіювання світла спостерігається завдяки вихровим течіям має істотну відмінність від дифракційних ефектів на структурних утвореннях. Як видно з схематичного представлення структури електрогідродінаміческіх вихрових течій (мал.37), швидкість рідини в різних областях шару рідини різна і змінюється від максимального значення на околицях вихорів до нуля в їх центрах.
В
Малюнок 37. Характер вихрового руху мж в електричному полі. br/>
У Відповідно до цього змінюється і коефіцієнт заломлення рідини. А так як розміри вихорів однакові (про що свідчить наблюдающаяся на поверхні шару стільникова структура з однаковими розмірами сот), то й розміри ділян...
