Устройство для демонстрации свойств магнитного поля

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 09 В 23/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4936121/12 (22) 13.05.91 (46) 23.03,93. Бюл. N. 11 (71) Институт общей физики АН СССР и

Центр научно-технической деятельности,. исследования и социальных инициатив (72) В,Е.Махоткин, Б.П.Шурухин, В.А.Лопатин и И.Н.Логинов (73) Институт общей физики Российской АН (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1243012, кл. G 09 В 23/18, 1985 г, Патент Англии N.1458014, .кл. .G 09 В

23/18, 1976 (прототип). (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ

СВОЙСТВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ (57) Изобретение относится к учебной аппаратуре по физике и может быть использовано для лекционных демонстраций и при проведении лабораторных работ при изуче>

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 измене- 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 маг„„5U„„1804651 АЗ нии раздела "магнетизм", Сущность изобретения: для повышения на. лядности 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 х<идкость. Обмотки электромагнитов подкл|очены через коммутатор к источнику питания. Наблюдают за формой капли при обесточенных обмотках, переключая электромагниты, получают "капли" различной формы, по которой судят об изменении конфигурации магнитного поля. 2 з.п, ф-лы, 3 ил. нитного 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 исгочник магнитного поля состоит из собирающего электромагнита, установленного .под геометрическим центром кюветы и n — управляющих электромагнитов, установленных под дном кюветы и вокруг боковой поверхности кюветы, при этом продольные . оси симметрии электромагнитов, установленных поддном кюветы, расположены перпендикулярно дну кюветы, а продольные оси симметрии электромагнитов, установ1804651

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

Обмотки 8 электромагнитов могут подключаться K источнику питания 7 с помощью коммутационных элементов, выполненных, например, в виде двух контактных пар 10 и

11 реле, Такое выполнение коммутационного 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

20 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

30. манипуляций с магнитной жидкостью 5

Попеременно включая 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, Изменение полярности включения обмоток 8 уп40 равляющих магнитов 2 позволяет наблюдать динамику изменения конфигурации магнитного поля, Nrpoeasi функция устройства обеспечивается возможностью получения очень

55 пенных вокруг боковой поверхности кюветы, — параллельно дну кюветы, обмотки всех электромагнитов подключены через коммутирующий блок к источнику постоянного тока. э также тем, что обмотки электромагнитов, установленных вокруг боковой поверхности кюветы, размещень, 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 электро- . магнита, 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 в 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.3 — один из возможных вариантов выполнения элемента коммутации для подключения обмотки электромагнита к ис- 4 точнику питания.

Устройство (фиг.1) содержит источник магнитного поля, состоящий из собираащего 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. большого разнообразия форм "капли" магнитной жидкости, а также возможностью, придавая "капле" определенную форму,затем перемещать ее в желаемых направлениях, воэможностью повторения форм

"капли", возможностью совершенствования мастерства управления движением и формообразованием.

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

1804651

<формула изобретения

1. Устройство для демонстрации свойств магнитного поля, содеожашее источник магнитного поля и индикатор магнитного поля, помещенный в кювету с жидкостью, о т л и ч а ю ще е с я тем, что. с целью повышения наглядности и расширения демонстрационных свойств путем обеспечения воэможности 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 и управляющих электромагнитов, установленных под дном и вокруг боковой поверхности кюветы, при этом продольные оси симметрии электромагнитов, установленных поддном кюветы, расположены перпендикулярно дну кюветы, а продольные оси симметрии электромагнитов, установ5 ленных вокруг боковой поверхности кюветы, — параллельно дну кюветы, обмотки всех электромагнитов подключены через коммутирующий блок к источнику постоянного тока, 10 2.Устройство по п.1, отл и ч а ю щее с я тем, что, с целью расширения возможностей получения большого разнообразия форм, "капли" обмотки электромагнитов, установленных вокруг боковой поверхности

15 кюветы, размещены на общем магнитопроводе.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем; что, с целью упрощения эксплуатации и повышения занимательно20 сти, управляющие электромагниты и соответствующие им кнопки управления маркируются одним и тем же цветом.

1В04б51

Составитель В,Махотник

Редактор Л.Козлоская Техред M,Moðråíòàë Корректор И.Шулла

Заказ 1079 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раугоская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101