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磁流體概述 |
Magnetohydrodynamics Overview |
磁流體或磁液,是一種新型的功能材料,它既具有液體的流動(dòng)性又具有固體磁性材料的磁性。是由直徑為納米量級(jí)(10納米以下)的磁性固體顆粒、基載液(也叫媒體)以及界面活性劑三者混合而成的一種穩(wěn)定的膠狀液體。該流體在靜態(tài)時(shí)無(wú)磁性吸引力,當(dāng)外加磁場(chǎng)作用時(shí),才表現(xiàn)出磁性。
來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的一段視頻演示了磁流體的特性,見(jiàn)下面視頻。玻璃盤(pán)中裝有磁流體,在無(wú)磁場(chǎng)作用時(shí),盤(pán)中磁流體平鋪在盤(pán)中,當(dāng)在盤(pán)底有一個(gè)磁極向上的磁鐵接近時(shí),磁流體出現(xiàn)沿磁力線方向伸展的凸起,這是磁性固體顆粒沿磁力線排列的現(xiàn)象。 |

磁流體隨外加磁場(chǎng)的變化動(dòng)畫(huà) |
本欄目介紹的磁流體技術(shù)是可導(dǎo)電的流體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)特性,例如通有電流的流體在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)的情況;在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的流體產(chǎn)生電勢(shì)的情況。平常可見(jiàn)到的導(dǎo)電流體有酸、堿、鹽的溶液,水銀等。 |
電磁力推動(dòng)導(dǎo)電流體運(yùn)動(dòng) |
在圖1中有一根管道,管道截面為長(zhǎng)方形,為了看清管內(nèi)情況,管壁剖去一部分。在管道的上下方有磁極,上方為南極,下方為北極,磁力線方向是向上。磁極本應(yīng)貼緊管道壁,但為了看清管內(nèi)情況把上下磁極拉開(kāi)距離。 |

圖1--磁流體演示-管道與磁極 |
在管道兩側(cè)安裝有電極,左邊是正極,右邊是負(fù)極,見(jiàn)圖2。 |

圖2--磁流體設(shè)備的基本結(jié)構(gòu) |
管道內(nèi)充滿(mǎn)可導(dǎo)電流體,兩電極導(dǎo)線連接直流電源,在兩電極板間就有電流通過(guò),見(jiàn)圖3。磁場(chǎng)與電流對(duì)流體產(chǎn)生向右前方的作用力,該力推動(dòng)流體運(yùn)動(dòng)。 |

圖3--磁流體在通電磁場(chǎng)受力運(yùn)動(dòng) |
在下面動(dòng)畫(huà)里演示這個(gè)狀態(tài),動(dòng)畫(huà)中運(yùn)動(dòng)的黃色小球代表電流,藍(lán)色箭頭代表流體。磁場(chǎng)方向、電流方向、流體運(yùn)動(dòng)方向符合左手定則。 |
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磁流體在磁場(chǎng)中受電流作用流動(dòng)動(dòng)畫(huà) |
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根據(jù)這個(gè)原理制作的電磁泵已在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,磁流體推進(jìn)器的研制在許多國(guó)家都在進(jìn)行。 |
導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中流動(dòng)產(chǎn)生電勢(shì) |
同樣,導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電勢(shì),圖4中的實(shí)物環(huán)境與圖2相同,不同的是導(dǎo)電流體在外力作用下流動(dòng),流體運(yùn)動(dòng)切割磁力線產(chǎn)生電勢(shì),在兩電極板間接上負(fù)載就會(huì)有電流通過(guò)。 |

圖4--磁流體在磁場(chǎng)中流動(dòng)產(chǎn)生電勢(shì) |
電勢(shì)的方向符合右手定則,在下面我們用動(dòng)畫(huà)演示這個(gè)狀態(tài)。動(dòng)畫(huà)中運(yùn)動(dòng)的黃色小球代表電流,藍(lán)色箭頭代表流體。 |
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磁流體在磁場(chǎng)中流動(dòng)產(chǎn)生電勢(shì)動(dòng)畫(huà) |
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利用這個(gè)原理可構(gòu)成磁流體發(fā)電機(jī),已取得一些成果,將在其他課件進(jìn)行介紹。 |
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