Стенд для демонстрации физических свойств магнитных жидкостей дс-2



Стенд для демонстрации физических свойств магнитных жидкостей дс-2
Стенд для демонстрации физических свойств магнитных жидкостей дс-2

 


Владельцы патента RU 2423737:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) (RU)

Изобретение относится к демонстрационно-исследовательскому оборудованию и предназначено для демонстрации и исследования физических свойств магнитных жидкостей в общеобразовательных, учебных, выставочных целях и научных. Стенд содержит корпус из немагнитного материала, на торце которого размещен сосуд с магнитной жидкостью. Источник магнитного поля размещен под сосудом с возможностью его вращения в горизонтальной плоскости и возвратно-поступательного движения в вертикальном направлении регулируемым приводом. Источник магнитного поля выполнен в виде магнитной системы, состоящей из магнитопроводящего диска, на котором размещен по меньшей мере один постоянный магнит. Регулируемый привод включает исполнительный механизм, содержащий вертикальную опорную стойку с роликом на свободном конце, на которой размещена с возможностью возвратно-поступательного движения относительно вертикали платформа с двигателем. На валу двигателя жестко закреплен диск переменной толщины, опирающийся на ролик опорной стойки. Система подсветки содержит по меньшей мере одну цветную галогеновую лампу с узконаправленным световым потоком. Технический результат: повышение наглядности демонстрации физических свойств магнитных жидкостей, повышение технологичности обслуживания стенда. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к демонстрационно-исследовательскому оборудованию и предназначено для демонстрации и исследования физических свойств магнитных жидкостей в общеобразовательных, учебных, выставочных целях и научных.

В качестве одного из первых стендов, демонстрирующих физические свойства магнитных жидкостей, а именно сочетание магнитных и жидкостных свойств в одном веществе, можно считать устройство, содержащее стеклянную пробирку с магнитной жидкостью, размещенную между полюсами постоянного магнита (Р.Розенцвейг. Феррогидродинамика. Изд. «Мир», 1989, стр.15, рис.1.1).

Недостатком этого стенда является неудобство пользования. На стенках пробирки остается тонкий непрозрачный слой магнитной жидкости, который затрудняет наблюдение за ее расположением и поведением.

Известен демонстрационный стенд, содержащий чашу с магнитной жидкостью, через которую проходит проводник (Р.Розенцвейг. Феррогидродинамика. Изд. «Мир», 1989, стр.153, рис.8.10). При включении в проводнике тока жидкость подпрыгивает вверх и образует коническую поверхность с отрицательной кривизной.

Недостатком стенда является недостаточная наглядность, сложность удаления или замены магнитной жидкости.

Техническим результатом заявленного стенда является повышение наглядности демонстрации физических свойств магнитных жидкостей, повышение технологичности обслуживания стенда.

Указанный технический результат достигается тем, что известный стенд для демонстрации физических свойств магнитных жидкостей, содержащий сосуд с магнитной жидкостью и источник магнитного поля, согласно изобретению содержит корпус из немагнитного материала, на торце которого размещен сосуд с магнитной жидкостью, а источник магнитного поля размещен под ним с возможностью его вращения в горизонтальной плоскости и возвратно-поступательного движения в вертикальном направлении регулируемым приводом, и систему подсветки.

Источник магнитного поля выполнен в виде магнитной системы, состоящей из магнитопроводящего диска, на котором размещен по меньшей мере один постоянный магнит.

Регулируемый привод включает исполнительный механизм, содержащий вертикальную опорную стойку с роликом на свободном конце, на которой размещена с возможностью возвратно-поступательного движения относительно вертикали платформа с двигателем, на валу которого жестко закреплен диск переменной толщины, опирающийся на ролик опорной стойки.

Система подсветки содержит по меньшей мере одну цветную галогеновую лампу с узконаправленным световым потоком.

На фиг.1 изображен стенд для демонстрации и исследования физических свойств магнитных жидкостей. Стенд содержит корпус из немагнитного материала 1, на торце которого размещен сосуд 2 с магнитной жидкостью 3. Сосуд 2 может выполняться как из магнитного, так и немагнитного материала. При выполнении сосуда из магнитного материала стенки должны быть тонкими, чтобы материал сосуда быстрее входил в насыщение и обеспечивалась требуемая напряженность поля в зоне расположения магнитной жидкости. Но предпочтительнее сосуд 2 выполнять из немагнитного материала, что позволит управлять формой поверхности магнитной жидкости более слабыми источниками магнитного поля. Сосуд 2 выполняется с плоским дном и низкими краями, что обеспечивает его устойчивость, хороший обзор наблюдения за поведением магнитной жидкости. В качестве сосуда может использоваться чашка Петри, блюдце и т.д. Обзор магнитной жидкости в стенде улучшается при выполнении сосуда из оптически прозрачного материала. Под сосудом с жидкостью расположен источник магнитного поля, в качестве которого могут использоваться как постоянные магниты, так и электромагниты. В данном стенде источник магнитного поля выполнен в виде магнитной системы, состоящей из магнитопроводящего диска 4, на котором размещен(ы) постоянный(е) магнит(ы) 5. Магнитная система имеет возможность вращаться в горизонтальной плоскости и совершать возвратно-поступательные движения в вертикальном направлении. Управляет движением регулируемый привод, который включает исполнительный механизм, содержащий вертикальную опорную стойку 6, закрепленную в основании 7 корпуса 1, с роликом 8 на свободном конце. На опорной стойке 6 через втулку скольжения размещена платформа 9 с двигателем 10. На валу двигателя жестко закреплен диск 4 переменной толщины, опирающийся на ролик 8 опорной стойки 6. В изображенном на фиг.1 стенде в качестве диска переменной толщины используется магнитопроводящий диск 4 магнитной системы, но возможно применение и дополнительного диска, выполненного, допустим, из немагнитного материала. Электродвигатель 10 подключен к системе регулирования его скоростью вращения. Над сосудом с магнитной жидкостью расположена система подсветки 11, содержащая один или более источников света различного цвета. В стенде используются цветные галогеновые лампы с узконаправленными световыми потоками, обладающие малыми габаритами и достаточной мощностью светового пучка.

Стенд для демонстрации физических свойств магнитных жидкостей работает следующим образом. В сосуд 2 наливается магнитная жидкость 3. Включается подсветка поверхности магнитной жидкости 11. Первоначально диск 4 расположен таким образом, что стороной с наименьшей толщиной опирается на ролик 8 опоры 6 (фиг.1). В этом положении вся подвижная система стенда находится в нижней точке и магниты 5 максимально удалены от сосуда с магнитной жидкостью 2. Магнитное поле в области расположения поверхности магнитной жидкости слабое и жидкость имеет ровную горизонтально расположенную поверхность. Включается двигатель 10, который начинает вращать диск 4. Диск имеет переменную толщину и, двигаясь по ролику 8, поднимает подвижную систему вверх вместе с платформой 9 и двигателем 10. Магниты 5 приближаются к магнитной жидкости, их магнитное поле в области расположения поверхности магнитной жидкости усиливается. Устойчивость поверхности магнитной жидкости нарушается, на поверхности развиваются конические выступы, которые при приближении магнитной системы к сосуду с жидкостью увеличиваются в размерах, растет их количество, меняется взаимное расположение. В то же время возникшие фигуры из конических выступов совершают вращательное движение относительно чаши. Направленный свет источников различного цвета отражается от рельефной поверхности магнитной жидкости и дает ощущение внутреннего разноцветного свечения магнитной жидкости. В положении, когда магнитопроводящий диск 4 стороной с наибольшей толщиной опирается на ролик 8 (фиг.2), магнитная система максимально приближена к сосуду 2, периодическая структура конических выступов на поверхности магнитной жидкости имеет наиболее развитую и рельефную форму. При дальнейшем движении диска подвижная система начинает опускаться, магнитная система удаляется от магнитной жидкости, конические выступы на поверхности уменьшаются и исчезают. Поверхность жидкости принимает ровную плоскую горизонтальную форму.

Форму возникающих на поверхности жидкости периодических структур конических выступов можно менять, подбирая интенсивность источников магнитного поля и их взаимное расположение. В стенде, представленном на фиг.1, это реализуется изменением положения постоянных магнитов 5 на магнитопроводящем диске 4, формой и материалами постоянных магнитов. Регулировка скорости вращения магнитопроводящего диска с магнитами позволяет достичь максимального эффекта зрительного восприятия.

Предлагаемый стенд для демонстрации физических свойств магнитных жидкостей позволяет демонстрировать как ее магнитные, так и жидкостные свойства, без каких-либо помех для наблюдения за тем, как магнитная жидкость реагирует на возникновение и изменение магнитного поля - выстраивает на поверхности периодическую структуру конических выступов, которые увлекаются магнитным полем во вращательное движение, изменяют размеры и форму во времени, переливаются в отраженном свете. Благодаря этому стенд имеет эффектное зрительское восприятие. Кроме этого, стенд позволяет без труда менять как жидкость в сосуде, так и сосуды с различными магнитными жидкостями. Стенд технологичен в обслуживании, удобен при транспортировке и хранении.

1. Стенд для демонстрации физических свойств магнитных жидкостей, содержащий сосуд с магнитной жидкостью и источник магнитного поля, отличающийся тем, что стенд содержит корпус из немагнитного материала, на торце которого размещен сосуд с магнитной жидкостью, а источник магнитного поля, размещен под ним с возможностью его вращения в горизонтальной плоскости и возвратно-поступательного движения в вертикальном направлении регулируемым приводом, и систему подсветки.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что источник магнитного поля выполнен в виде магнитной системы, состоящей из магнитопроводящего диска, на котором размещен, по меньшей мере, один постоянный магнит.

3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что регулируемый привод включает исполнительный механизм, содержащий вертикальную опорную стойку с роликом на свободном конце, на которой размещена с возможностью возвратно-поступательного движения относительно вертикали платформа с двигателем, на валу которого жестко закреплен диск переменной толщины, опирающийся на ролик опорной стойки.

4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что система подсветки содержит, по меньшей мере, одну цветную галогеновую лампу с узконаправленным световым потоком.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электроники, электротехники и атомной физики и может быть использовано при проведении лабораторных работ и научных исследований в указанной области.

Изобретение относится к группе механизмов, в которых связь механических звеньев осуществляется прохождением магнитного потока при отсутствии между ними контакта, и предназначено для демонстрации опытов по электромагнетизму.

Изобретение относится к средствам обучения и является аппаратным оснащением процесса обучения разработке микроконтроллерных систем управления. .

Изобретение относится к средствам индивидуального или группового обучения работе с цифровыми логическими электронными схемами. .

Изобретение относится к учебным установкам и может быть использовано для изучения и углубления знаний физических законов и явлений. .

Изобретение относится к научным моделям, приборам для демонстрации в натуральную величину, учебно-тренировочным устройствам, в частности, для моделирования магнитной обстановки в отсеках космического корабля.

Изобретение относится к средствам обучения и может использоваться при индивидуальном и групповом обучении конструирования электронных схем и алгоритмов программирования, для проведения лабораторных работ и демонстрационных опытов по электро-, радиотехнике, электронике и программированию, а также может быть использовано при создании конструкции электронного светодинамического изделия, используемого в быту, например, как украшение и средство рекламы.

Изобретение относится к учебным приборам по физике и может быть использовано при проведении лабораторных работ в средних школах и вузах при изучении раздела электродинамики.

Изобретение относится к техническим средствам для автоматизации испытаний электрических мотор-редукторов и предназначено для измерения параметров электрических микромашин.

Изобретение относится к области феррогодродинамики и может быть использовано в качестве учебного и наглядного пособия при изучении физических свойств магнитной жидкости, в выставочной деятельности, а также в развлекательных и рекламных целях

Изобретение относится к демонстрационно-исследовательскому оборудованию и предназначено для демонстрации и исследования физических свойств магнитных жидкостей в общеобразовательных, учебных, выставочных целях и научных

Изобретение относится к демонстрационному оборудованию и предназначено для демонстрации физических свойств магнитных жидкостей - магнитных и жидкостных - в общеобразовательных, учебных и выставочных целях

Изобретение относится к способу демонстрации явления униполярной индукции

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к техническим средствам обучения

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики для получения и углубления знаний физических законов и явлений

Изобретение относится к области обучающихся устройств, а именно к техническим средствам для изучения основ функционирования электрических машин и электроприводов

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме в высших и средних специальных учебных заведениях по курсу физики для изучения и углубления знаний физических законов и явлений

Изобретение относится к области электронных обучающих устройств. Стенд для изучения гибридных электронных устройств содержит: блок логических элементов, блок триггеров, счетчик, дешифратор двоичного кода в позиционный, регистр, аналого-цифровой преобразователь, первый блок индикации, второй блок индикации, блок ввода-вывода, блок компараторов, блок переключателей, аналоговый сумматор, набор диодов, набор резисторов, набор конденсаторов, блок управления, регулятор напряжения, генератор. Второй блок индикации содержит линейный многоразрядный светодиодный индикатор. Вход аналого-цифрового преобразователя подключен к соответствующим гнездам наборного поля, а выход соединен с входом второго блока индикации и вторым входом данных блока ввода-вывода. Блок ввода-вывода дополнительно содержит второй модуль оперативной памяти, вход данных которого подключен ко второму входу данных блока ввода-вывода, выход данных которого образуют объединенные в многоразрядную шину данных выходы первого и второго модулей оперативной памяти. Первый блок индикации дополнительно содержит знакосинтезирующий индикатор, входы которого подключены к соответствующему разряду входа блока индикации. Техническим результатом изобретения является получение практических навыков работы с цифровыми и гибридными электронными устройствами, исследования динамики работы цифровых устройств и выполнения компьютерных измерений. 9 ил.

Изобретение относится к комплекту оборудования по курсу физики «Электромагнитные явления». Устройство содержит корпус, съемную крышку, маркированный и немаркированный магнит, компас, установочный столик, источник питания, набор соединительных проводов, прямоугольные платы, на каждой из которых закреплены либо выключатель, либо лампочка, либо постоянный резистор, либо переменный резистор, либо катушка, либо проволочные резисторы на каркасе, штатив. Маятник выполнен в виде катушки-мотка. Намоточный провод снабжен маркером направления намотки. Подставка для магнита выполнена в виде [-образной скобы. Ползун выполнен в виде стержня, изготовленного из немагнитного материала, на одном конце которого закреплен набор магнитов, а на другом направляющая шайба. Направляющая ползуна выполнена в виде немагнитопроводящей полиэтиленовой прозрачной трубки с ограничителями. Электромагнит выполнен в виде катушки-мотка, закрепленной на пластине с вертикальным стержнем. Пластина закреплена на плате, а выводы обмотки катушки-мотка взаимодействуют с электрогнездами платы. Техническим результатом изобретения является повышение удобства пользования, расширение диапазона проведения опытов. 7 з.п. ф-лы, 21 ил.
Наверх