Ferrofluid

Datum:  December 2012 - Januari 2013

Inleiding:

Een website waar ik vrij regelmatig spullen koop is Mindsetonline. Dit is een van die materialen waar ik over gelezen had en wat meer van wilde afweten.

Materiaal:

  • Ferrofluid
  • Glazen potjes/petrischaaltje
  • Digitale camera
  • Neodynium Magneten
  • Reageerbuis
  • Statief
  • Aluminium bakje

Uitvoering:

  • Plaats wat Ferrofluid in of op een container/petrischaaltje
  • Observeer en neem een foto

Resultaten:


Discussie:

Een Ferrofluid is een magnetische vloeistof die commercieel toegepast word\t bv als een dynamische afsluiting en in luidsprekers. Ferrofluid is opgebouwd uit kleine, ca. 10 nanometer groot, magnetisch deeltjes (magnetiet) in een minerale olie (hetgeen men ook wel een dispersie noemt, een oplossing van vaste deeltjes). De deeltjes zijn gecoat met een surfactant die ervoor zorgt dat de deeltjes niet samenklitten. Zulk een nanodeeltje bevat maar ťťn enkel magnetisch domein. Als een magneet in de nabijheid van de Ferrofluid wordt gebracht gaan de magnetische deeltjes zich oriŽnteren volgens het magneetveld. In tegenstelling tot wat men vaak met ijzerdeeltjes op een stuk papier bereikt kan men nu een 3D structuur waarnemen.

 

 

Opmerkingen:

  • De Ferrofluid wordt geleverd in een plastic flesjes en bevat 10 ml Ferrofluid. Daarnaast wordt ook een magneet meegeleverd.
  • Een van de experimenten die ik heb geprobeerd uit te voeren zijn die van Millefiori, waar men met kleurstoffen en Ferrofluid prachtige patronen creŽert. Helaas is dat experiment mislukt. Ik ga het zeker nog eens proberen.

Literatuur:

  • Patricia Berger, Nicholas B. Adelman, Katie J. Beckman, Dean J. Campbell, Arthur B. Ellis, George C. Lisensky; "Preparation and Properties of an Aqueous Ferrofluid"; Journal of Chemical Education ; 76 7 1999; p. 943-948.
  • C. Scherer, A. M. Figueiredo Neto; "Ferrofluids: Properties and Applications"; Brazilian Journal of Physics; 35 3A 2005; p.718-727.

Relevante websites:

Minder relevante websites:

Achtergrondinformatie:

Magneetvelden worden beschreven middels een tweetal begrippen nl. de 'magnetische veldsterkte' ( H ) en de 'magnetische Inductie' ( B ). De relatie wordt uitgedrukt als:

B = m . H

H is een vectoriŽle grootheid, omdat men er niet alleen een waarde aan kan toekennen, maar ook een richting, een aangrijpingspunt en een zin. Deze vectoren definiŽren de manier waarop het magnetisch veld zijn invloed op de omgeving doet voelen: onder de vorm van een mechanische kracht in de richting en zin van de vector H, die geladen deeltjes of ferro- magnetische materialen van baan doet veranderen of van rust naar beweging brengt. De eenheid van de magnetische veldsterkte is de AmpŤre per meter (A/m).

Het teken 'm ' staat voor de permeabiliteit (doordringbaarheid) van het materiaal in het veld. M.a.w. dit begrip geeft aan hoe 'magnetiseerbaar' het materiaal is.

Er wordt onderscheid gemaakt in diamagnetische, paramagnetische en ferromagnetische materialen. Deze geleiden het magneetveld respectievelijk slechter, gelijk en beter dan vacuŁm. Bij elektromagneten worden alleen materialen toegepast van de ferromagnetische soort.

Kenmerk van ferromagnetische stoffen is dat er hierin al een soort 'voorgemagnetiseerde gebiedjes' aanwezig zijn. De zogenaamde 'Weiss-gebieden'. Wanneer een uitwendig magneetveld optreedt dan groeien eerst de gebieden die al een goede polarisatie hebben. Wordt de sterkte van dit uitwendige veld opgevoerd dan 'klappen volledige gebieden om' en tenslotte heeft al het materiaal de juiste polarisatie.

Wanneer het uitwendige veld zwakker wordt zullen niet alle Weiss-gebiedjes weer "terugklappen". Een aantal zal de polariteit behouden. Hierdoor blijft er in het materiaal een hoeveelheid restmagnetisme achter (remanent magnetisme). Om het remanente magnetisme helemaal weg te nemen, moet een tegengesteld veld van juiste sterkte worden aangelegd. Wordt een sterker tegenveld aangelegd dan zullen de weiss-gebiedjes zich weer allemaal naar dit veld richten. Bij het weghalen van het tegenveld herhaalt de geschiedenis zich. Hierdoor ontstaat de zogenaamde "hysteris lus".

Natuurlijk magnetisme komt voor in magneetsteen, genoemd naar de antieke stad Magnesia in Klein-AziŽ. Ook de oude Chinezen kenden het verschijnsel en gebruikten het voor het maken van de eerste kompassen. Pas veel later werd ontdekt dat de aarde zelf ťťn grote magneet is en dat elektrische stroom een magnetisch veld veroorzaakt.


01/01/2013