Устройство для демонстрации свойств магнитного поля Советский патент 1993 года по МПК G09B23/18 

Изобретение относится к учебной аппаратуре по физике и может быть использовано для лекционных демонстраций и при проведении лабораторных работ при изучении раздела Магнетизм.

Цель изобретения - повышение наглядности и расширение демонстрационных свойств устройства путем обеспечения возможности демонстрации динамики измене1 ния магнитного поля, а также расширение области применения устройства за счет обеспечения игровых свойств.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для демонстрации свойств магнитного поля, содержащем источник магнитного поля и индикатор магнитного поля, помещенный в кювету с жидкостью, в качестве индикатора магнитного поля использована магнитная жидкость, помещенная в кювету с дистиллированной водой, а источник магнитного поля состоит из собирающего электромагнита, установленного под геометрическим центром кюветы и п - управляющих электромагнитов, установленных под дном кю.веты и вокруг боковой поверхности кюветы, при этом продольные оси симметрии электромагнитов, установленных под дном кюветы, расположены перпендикулярно дну кюветы, а продольные оси симметрии электромагнитов, установсо

ленных вокруг боковой поверхности кюветы, - параллельно дну кюветы, обмотки всех электромагнитов подключены через коммутирующий блок к источнику постоянного тока, а также тем, что обмотки электромагнитов, установленных вокруг боковой поверхности кюветы, размещены на общем магнитопроводе, и тем, что управляющие электромагниты и соответствующие им кнопки управления маркируются одним и тем же цветом.

Использование магнитной жидкости в качестве индикатора обеспечивает возможность демонстрации динамики изменения формы магнитного поля, повышает наглядность изучаемого процесса.

Использование собирающего электромагнита, расположенного под геометрическим центром дна кюветы, позволяет собирать всю магнитную жидкость в единую каплю в центре кюветы, т.е. возвращать устройство в исходное состояние, что, в. свою очередь/позволяет придать устройству игровые свойства, обеспечивает возможность начинать работу с устройством из одного и того же состояния (формы и местоположения) капли магнитной жидкости.

Использование управляющих электромагнитов позволяет получать различные формы капли, а установка боковых электромагнитов на общем магнитопроводе увеличивает разнообразие этих форм, что. также расширяет демонстрационные возможности устройства, а, кроме того, обеспечивает возможность повторения форм капли, возможность ее перемещения Ё желаемом направлении и другие манипуляции, что также придает игровые свойства устройству.

На фиг.1 представлена принципиальная конструкция устройства; на фиг.2 - принципиальная конструкция электромагнита, на фиг.З - один из возможных вариантов выполнения элемента коммутации для подключения обмотки электромагнита к источнику питания.

Устройство (фиг.1) содержит источник магнитного поля, состоящий из собирающего электромагнита 1, расположенного под геометрическим центром дна кюветы 3, и нескольких управляющих электромагнитов 2. размещенных под дном кюветы 3 и вокруг ее боковой поверхности. Кювета 3 заполнена дистиллированной водой 4. В дистиллированную воду 4 помещена магнитная жидкость 5, являющаяся индикатором магнитного ПОЛЯ;

Обмотки электромагнитов 1 и 2 подключены через коммутатор 6 к источнику питания (источнику постоянного тока) .7.

Электромагниты 1 и 2 (фиг.2) представляют со.бой цилиндрическую обмотку 8, внутри которой размещен ферромагнитный сердечник 9.

Обмотки 8 электромагнитов могут подключаться к источнику питания 7 с помощью коммутационных элементов, выполненных, например, в виде двух контактных пар 10 и 11 реле. Такое выполнение коммутационно

го элемента позволяет изменять направление тока в обмотке, а, следовательно, и направление магнитного поля. Из таких, или иных коммутационных элементов может быть выполнен коммутатор 6. Управление

таким коммутатором можно осуществлять с кнопочного пульта. Устройство работает следующим образом.

При обесточенном состоянии обмоток электромагнитов 1 и 2 магнитная жидкость

5 располагается на дне кюветы 3 в виде одной или нескольких капель, форма которых определяется силами поверхностного натяжения, в произвольных точках дна. Перед началом демонстрации (или игры)

необходимо включить собирающий электромагнит 1, магнитное поле которого соберет магнитную жидкость 5 в одну большую каплю : над центром дна кюветы 3. Это и есть исходное состояние для всех дальнейших

манипуляций с магнитной жидкостью 5.

Попеременпереключая управляющие электромагниты 2, размещенные под дном и вокруг боковой поверхности кюветы 3, в

различных сочетаниях, можно получать различные формы капли, за счет ее растягивания магнитным полем, перемещать каплю в различных направлениях, Изме- нен.ие полярности включения обмоток 8 управляющих магнитов 2 позволяет наблюдать динамику изменения конфигурации магнитного поля.

Игровая функция устройства обеспечивается возможностью получения очень

большого разнообразия форм капли магнитной жидкости, а также возможностью, придавая капле определенную форму,затем перемещать ее в желаемых направлениях, возможностью повторения форм

капли, возможностью совершенствования мастерства управления движением и формообразованием.

Для повышения занимательности, улуч- шения эстетических свойств, а также упрощения процесса игры и расширения возрастных рамок пользователей, соответствие между кнопками управления и управляющими электромагнитами задается с помощью цвета.

Формула изобретения

1. Устройство для демонстрации свойств магнитного поля, содержащее источник магнитного поля и индикатор магнитного поля, помещенный в кювету с жидкостью, отличающееся тем, что, с целью повышения наглядности и расширения демонстрационных свойств путем обеспечения возможности демонстрации динамики изменения магнитного поля, а также расширения, области применения за счет обеспечения игровых свойств устройства, в нем в качестве индикатора магнитного поля использована магнитная жидкость, помещенная в кювету с дистиллированной водой, а источник магнитного поля состоит из собирающего электромагнита, установленного под геометрическим центром дна кюветы, и п управляющих электромагнитов, установленных под дно.м и вокруг боковой поверхности кюветы, при этом продольные

оси симметрии электромагнитов, установленных под дном кюветы, расположены перпендикулярно дну кюветы, а продольные оси симметрии электромагнитов, установленных вокруг боковой поверхности кюветы, - параллельно дну кюветы, обмотки всех электромагнитов подключены через коммутирующий блок к источнику постоянного тока.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е - е с я тем, что, с целью расширения возможностей получения большого разнообразия форм, капли обмотки электромагнитов, ус- тановленных вокруг боковой поверхности

кюветы, размещены на общем магнитопро- воде.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и чающее с я тем, что, с целью упрощения эксплуатации и повышения занимательности, управляющие электромагниты и соответствующие им кнопки управления маркируются одним и тем же цветом.

2W 2

Изобретение относится к учебной аппаратуре по физике и может быть использова - но для лекционных демонстраций и при проведении лабораторных работ при изучении раздела магнетизм. Сущность изобретения: для повышения наглядности и расширения демонстрационных свойств устройства оно содержит источник магнитного поля, состоящий из собирающего электромагнита, расположенного под геометрическим центром дна кюветы, несколько управляющих электромагнитов, размещенных под дном кюветы и вокруг ее боковой поверхности. Кювета заполнена дистиллированной водой, в которой размещена магнитная жидкость. Обмотки электромагнитов подключены через коммутатор к источнику питания. Наблюдают за формой капли при обесточенных обмотках, переключал электромагниты, получают капли различной формы, по которой судят об изменении конфигурации магнитного поля. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. СО