第35卷第6期大学物理实验Vol．35No．62022年12月PHYSICALEXPEＲIMENTOFCOLLEGEDec．2022收稿日期:2022-09-02基金项目:教育部产学合作协同育人项目(202102227049)，兰州大学教育教学改革研究项目(20201105)*通讯联系人文章编号:1007-2934(2022)06-0012-05磁子在粘性液体中稳定悬浮现象的研究冯娟娟1*，李元杰2，王心华1(1．兰州大学物理科学与技术学院物理学国家级实验教学示范中心，甘肃兰州730000;2．兰州大学物理科学与技术学院，甘肃兰州730000)摘要:理论和实验表明，磁力搅拌器能提供一种简单的被动磁悬浮方法，在这种方法中，悬浮子可以长时间地稳定悬浮。研究了这一现象，理论分析了悬浮的起因，并定量分析了悬浮子的运动(垂直振荡、旋转和摇摆的组合)，实验结论与力学模型分析结果非常吻合(运用龙格库塔方法解二元二阶微分方程组)。本研究对双向微流控泵的发展具有启示意义，提供了复杂的商业悬浮器的替代方案。关键词:流体动力学;流变学;铁磁性;涡流中图分类号:O482．5文献标志码:ADOI:10．14139/j．cnki．cn22-1228．2022．06．002悬浮是一种利用磁场、电场或声场使物体悬浮在稳定的机械平衡状态以对抗重力的技术。寻找便宜而简单的稳定悬浮方法为其广泛应用提供了前景，如无摩擦运输、无容器存储、无接触操纵等［1-7］。对于磁悬浮，需要考虑欧肖定理，该定理表明，偶极子只有在动态稳定的情况下才能被悬浮［8-13］。本文讨论一种新的方法:使用标准的实验室工具:磁力搅拌器，实现被动磁悬浮。利用这个装置，在甘油中，观察到一个简单的棒状磁子经历了从稳定的旋转模式到稳定的振荡悬浮模式的转变。主要的实验装置为磁力搅拌器，棒状磁子，粘性液体-甘油。通过逐渐增大驱动子的转速。在某些特定情况下，磁力搅拌器的“搅拌子”在搅拌时，能在粘性流体中稳定地上升和悬浮。本文探究了“搅拌子”动态稳定的起源，讨论了相关参数的影响。所谓的动态稳定包括竖直稳定和径向稳定。竖直稳定是指在竖直方向上磁子几何中心高度基本保持不变。而径向稳定是指磁子在水平方向基本处于中心位置，并且认为磁子能保持30s以上稳定，并且给其微扰可以回归。1悬浮子的动力学驱动子和悬浮子在悬浮子角速度ωd=ω↑时悬浮子开始悬浮。当ωd减小到ω↑时，悬浮子不下落，直到ωd=ω↓时下落。其中ωd是驱动子角速度，ω↑定义为悬浮子开始悬浮时搅拌子的临界角速度，ω↓定义为悬浮子从悬浮状态开始下落时搅拌子的临界角速度。水平方向上的转动运动的分析:由于...
