Стенд для демонстрации и исследования физических свойств магнитных жидкостей дс-1


 


Владельцы патента RU 2424576:

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 снабжен разомкнутым магнитопроводом с катушкой намагничивания и съемными полюсными наконечниками, над одним из которых установлен сосуд с магнитной жидкостью. Сосуд выполнен в форме чаши с плоским дном. Блок питания имеет регулятор тока. Система подсветки включает, по меньшей мере, один источник света, выполненный с возможностью изменения его мощности и цвета. Блок питания может быть импульсным с регулятором частоты. Магнитопровод может быть выполнен в виде цилиндра, имеющего кольцевую канавку на торцевой поверхности, в которой размещена катушка намагничивания. Сосуд может быть выполнен из немагнитного материала, например, оптически прозрачного. Технический результат: повышение наглядности демонстрации физических свойств магнитных жидкостей, повышение технологичности обслуживания стенда. 1 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 и исследования физических свойств магнитных жидкостей, содержащий сосуд с магнитной жидкостью и источник магнитного поля, согласно изобретению, снабжен разомкнутым магнитопроводом с катушкой намагничивания и съемными полюсными наконечниками, над одним из которых установлен сосуд с магнитной жидкостью, выполненный в форме чаши с плоским дном, блоком питания с регулятором тока и системой подсветки, включающей по меньшей мере один источник света, выполненный с возможностью изменения его мощности и цвета.

Стенд может быть снабжен импульсным блоком питания с регулятором частоты.

Магнитопровод может быть выполнен в виде цилиндра, имеющего кольцевую канавку на торцевой поверхности, в которой размещена катушка намагничивания.

Сосуд может быть выполнен из немагнитного материала, например оптически прозрачного материала.

На фиг.1 изображен стенд для демонстрации и исследования физических свойств магнитных жидкостей. Стенд содержит разомкнутый магнитопровод 1, выполненный в форме цилиндра, имеющего кольцевую канавку на торцевой поверхности, в которой размещена катушка намагничивания 2. Магнитопровод имеет два разноименных полюса 3 и 4, на которых расположены съемные полюсные наконечники 5 и 6. В области одного из полюсов магнитопровода размещен сосуд 7 с магнитной жидкостью 8. Катушка намагничивания 2 подключена к блоку питания с регулятором тока 9.

Магнитопровод может иметь различное исполнение, но предпочтительнее использовать ассимметричную форму, как показано на фиг.1, что обеспечивает также и ассимметричную форму распределения магнитного поля в области сосуда и, следовательно, рисунка выступов на поверхности магнитной жидкости в сосуде. Съемные полюсные наконечники 5 и 6 могут выполняться различной формы и размеров, что позволяет изменять форму магнитного поля и, соответственно, форму рисунка выступов на поверхности магнитной жидкости. Интенсивность магнитного поля регулируется также изменением тока в катушке намагничивания, что позволяет осуществлять блок питания с регулятором тока 9. Стенд может быть снабжен импульсным блоком питания с регулятором частоты. Поверхность магнитной жидкости освещается системой подсветки, включающей один или более источников света с возможностью изменения их мощности и цвета. Сосуд 7, в который наливается магнитная жидкость, может выполняться как из магнитного, так и не магнитного 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 7 выполнять из немагнитного материала, что позволит управлять формой поверхности магнитной жидкости меньшими токами катушки намагничивания и снизить мощность блока питания. Сосуд 7 под магнитную жидкость 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.

Стенд для демонстрации и исследования физических свойств магнитных жидкостей работает следующим образом. В сосуд 7 наливается тонкий слой магнитной жидкости. Жидкость имеет ровную горизонтально расположенную поверхность. В катушку намагничивания 2 подается ток от блока питания 9. В зоне расположения сосуда с магнитной жидкостью создается магнитное поле. Устойчивость поверхности магнитной жидкости нарушается. На поверхности развивается периодическая структура конических выступов. Неустойчивость поверхности имеет простую физическую причину. При деформации поверхности размагничивающее поле жидкости под горбами понижается, а вблизи впадин - увеличивается. Вследствие этого напряженность поля, определяемая суммарным действием сторонних источников и жидкости под горбами, повышается, а вблизи впадин - уменьшается: возмущение поверхности вследствие перетекания магнитной жидкости в область пространства, где напряженность поля выше, развивается. Величина конических выступов на поверхности определяется намагниченностью магнитной жидкости и напряженностью магнитного поля. Изменяя напряженность магнитного поля путем регулировки тока в катушке намагничивания, увеличивают или уменьшают величину выступов на поверхности магнитной жидкости и их форму. При снятии магнитного поля поверхность жидкости принимает ровную горизонтальную форму. Если стенд снабжен импульсным блоком питания с регулятором частоты, то при определенной настройке стенда можно будет наблюдать на поверхности магнитной жидкости плавное возникновение периодической структуры конических выступов, их постепенный рост, затем уменьшение и полное исчезновение. Скорость этого процесса регулируется с помощью регулятора частоты блока питания, чем достигается максимальный эффект зрительного восприятия. Эффект зрительного восприятия усиливается путем подсветки поверхности жидкости лампами различного цвета. Это достигается с помощью системы подсветки, включающей один или более источников света с возможностью изменения их мощности и цвета.

Стенд также может использоваться для исследования физических свойств магнитных жидкостей - определения намагниченности магнитной жидкости и ее вязкости. При заданном токе в катушке намагничивания известно распределение напряженности магнитного поля в области расположения магнитной жидкости. По высоте конических выступов на поверхности магнитной жидкости при заданном токе в катушке (заданной напряженности) можно определить величину намагниченности магнитной жидкости. Чем больше высота выступов, тем выше намагниченность жидкости. Высота выступов может определяться оптическим способом. О вязкости магнитной жидкости можно судить по радиусу кривизны выступов на поверхности, чем выше вязкость, тем более радиус закругления, чем ниже вязкость, тем меньше радиус закругления и острее выступы.

Предлагаемый стенд позволяет без каких либо помех наблюдать, как магнитная жидкость реагирует на возникновение и изменение магнитного поля - выстраивает на поверхности периодическую структуру конических выступов, позволяет без труда менять жидкость в сосуде, так и сосуды с различными магнитными жидкостями имеют эффектное зрительское восприятие. Стенд удобен при транспортировке и хранении. Т.е., стенд обеспечивает повышение наглядности демонстрации физических свойств магнитных жидкостей, повышение технологичности обслуживания.

1. Стенд для демонстрации и исследования физических свойств магнитных жидкостей, содержащий сосуд с магнитной жидкостью и источник магнитного поля, отличающийся тем, что стенд снабжен разомкнутым магнитопроводом с катушкой намагничивания и съемными полюсными наконечниками, над одним из которых установлен сосуд с магнитной жидкостью, выполненный в форме чаши с плоским дном, блоком питания с регулятором тока и системой подсветки, включающей, по меньшей мере, один источник света, выполненный с возможностью изменения его мощности и цвета.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что он снабжен импульсным блоком питания с регулятором частоты.

3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен в виде цилиндра, имеющего кольцевую канавку на торцевой поверхности, в которой размещена катушка намагничивания.

4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что сосуд выполнен из немагнитного материала.

5. Стенд по п.1 или 4, отличающийся тем, что сосуд выполнен из оптически прозрачного материала.



 

Похожие патенты:

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 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 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.

Изобретение относится к лабораторным приборам по разделу физики "Магнетизм". Сердечник выполнен составным из двух автономных элементов, каждый из которых выполнен в виде металлической пластины с закрепленным на ней вертикальным стержнем. Одна из пластин закреплена на прямоугольной плате с электрогнездами. Первичная обмотка выполнена в виде катушки-мотка, закрепленной на свободном конце пластины. Вторичная катушка выполнена в виде автономной катушки - мотка, выводы которой снабжены штекерами, и установлена на вертикальный стержень закрепленной пластины. Вторая пластина с вертикальным стержнем является замыкающей и установлена стержнем в первичную обмотку. Свободным концом пластина взаимодействует со стержнем закрепленной пластины. Выводы намоточного провода закрепленной катушки-мотка соединены с контактными лепестками образованных в плате электрогнезд, которые соединительными проводами соединены либо с гнездами источника постоянного тока, либо с ключом, либо с источником переменного тока. 2 ил.

Изобретение относится к учебным приборам по физике. Учебный прибор имеет штатив, немаркированный магнит, компас, подставку для магнитов, вольтметр, амперметр, миллиамперметр, источник питания учебный ВУ-4. Концы соединительных проводов снабжены штекерами. Ползун выполнен в виде стержня, изготовленного из немагнитного материала. На одном конце стержня закреплен набор магнитов, а на другом - ограничительная шайба. Направляющая для ползуна выполнена в виде немагнитопроводящей полиэтиленовой прозрачной трубки с ограничителями. Маятник выполнен в виде катушки-мотка. Намоточный провод снабжен маркером направления намотки. Концы намоточного провода соединены с удлинительными проводами, свободные концы которых снабжены штекерами. Удлинительные провода проходят внутри трубчатого стержня, выполненного из немагнитного материала, один конец которого соединен с катушкой, а свободный конец снабжен подвесным отверстием. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх