ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ ЗАРЯДООБРАЗОВАНИЯ В СЛОЕ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

Вегера Ж.Г., Диканский Ю.И., Шацкий В.П.

Особенности поведения магнитных коллоидов в электрических полях во многом определяются взаимосвязанными процессом формирования в приэлектродном пространстве свободного заряда и изменением структурного состояния системы. Действительно, в случае образования вблизи электродов слоя более концентрированной магнитной жидкости на границе между сильно и слабоконцентрированными фазами должен появиться свободный заряд, что приводит к уменьшению напряженности электрического поля в ячейке. Оценку величины формирующегося гетерозаряда можно сделать, представив измерительную ячейку в виде конденсатора, содержащим три слоя слабопроводящего диэлектрика. Предположим, что толщина слоев высококонцентрированной фазы у каждого из электродов одинакова и равна , их удельная проводимость и диэлектрическая проницаемость равны  и  соответственно, а проводимость и диэлектрическая проницаемость лежащего между ними слоя менее концентрированной жидкости равны  и . Тогда поверхностная плотность свободных (сторонних) зарядов на границе раздела двух слоев , где  - напряженность поля в приэлектродных слоях диэлектрика,  - в среднем слое. Согласно условию стационарности тока j1=j2 , т.е. . С другой стороны , или . Из двух последних уравнений нетрудно найти  и , подстановка которых в уравнение для поверхностной плотности зарядов дает

.                            (1)

Анализ формулы (1) показывает, что для оценки  необходимо определить толщины слоев сильно- и слабоконцентрированных фаз, а также их удельные проводимости и диэлектрические проницаемости. Однако, это сделать в реальных условиях затруднительно. Кроме того, сосредоточенный в приэлектродном пространстве слой сильноконцентрированной фазы, как следует результатов экспериментальных исследований, на самом деле не является однородным, а представляет собой лабиринтную или полосовую структурную сетку. Поэтому, поле создаваемое зарядами, сосредоточенными на межфазных границах такой сетки не является пространственно однородным. Действительно, потенциал поля заряженной полосовой сетки может быть представлен [А.И. Ахиезер. Электрические и магнитные явления. – Киев: Наукова думка, 1981. – 472 с.] в виде:

           (2)

Очевидно, что напряженность поля, найденная согласно формуле E = grad j путем подстановки j в виде выражения (2), также изменяется как вдоль направления параллельного плоскости слоя (x), так и перпендикулярного (z) ему. При этом пренебрежение неоднородным пространственным распределением поля заряженной сетки возможно только на расстояниях, существенно превышающих размеры ячеек сетки. Можно предположить, что именно решетчатый характер сформировавшегося в приэлектродном пространстве слоя высококонцентрированной жидкости (на межфазных поверхностях которого сосредотачиваются свободные заряды) и является причиной плавного, а не скачкообразного изменения напряженности поля в зависимости от расстояния от электродов, установленного в [2]. Вышеизложенное указывает на необходимость поиска более точных способов определения величины формирующегося в приэлектродном пространстве свободного заряда. ............