Стенд для демонстрации физических свойств магнитных жидкостей дс-3



Стенд для демонстрации физических свойств магнитных жидкостей дс-3
Стенд для демонстрации физических свойств магнитных жидкостей дс-3

 


Владельцы патента RU 2424577:

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

Изобретение относится к демонстрационному оборудованию и предназначено для демонстрации физических свойств магнитных жидкостей - магнитных и жидкостных - в общеобразовательных, учебных и выставочных целях. Стенд для демонстрации физических свойств магнитных жидкостей содержит сосуд с магнитной жидкостью и источник магнитного поля. Источник магнитного поля выполнен в виде многополюсной магнитной системы, состоящей из электромагнитов со съемными наконечниками полюсов, поверхности которых расположены в одной горизонтальной плоскости, и помещен в немагнитный корпус. Сосуд с магнитной жидкостью установлен над магнитной системой. Стенд снабжен системой подсветки поверхности магнитной жидкости, включающей один или более источник света, программируемым блоком управления токами электромагнитов и системой подсветки. Количество источников света в системе подсветки соответствует количеству электромагнитов магнитной системы. Световой пучок каждого источника света ориентирован на соответствующий электромагнит. Технический результат - упрощение процесса замены магнитных жидкостей с разными свойствами, повышение наглядности и зрительного восприятия стенда. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

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

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 в пробирке 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 его сложность, что связано с необходимостью пропускания проводника через дно сосуда, как правило, стеклянного, и неудобство в эксплуатации, обусловленное трудностью удаления или замены магнитной жидкости.

Изобретение направлено на повышение удобства в эксплуатации стенда за счет упрощения процесса замены магнитных жидкостей с разными свойствами, повышения наглядности и зрительного восприятия стенда.

Указанный технический результат достигается тем, что в демонстрационном стенде, содержащем сосуд с магнитной жидкостью и источник магнитного поля, источник магнитного поля выполнен в виде многополюсной магнитной системы, состоящей из электромагнитов со съемными наконечниками полюсов, поверхности которых расположены в одной горизонтальной плоскости, и помещен в немагнитный корпус, при этом сосуд с магнитной жидкостью установлен над магнитной системой, стенд снабжен системой подсветки поверхности магнитной жидкости, включающей один или более источник света, программируемым блоком управления токами электромагнитов и системой подсветки, при этом количество источников света в системе подсветки соответствует количеству электромагнитов магнитной системы, световой пучок каждого источника света ориентирован на соответствующий электромагнит.

На фиг.1 изображен демонстрационный стенд.

На фиг.2 изображено положение электромагнитов магнитной системы в демонстрационном стенде.

Демонстрационный стенд устроен следующим образом. Сосуд 1 с магнитной жидкостью 2, выполненный из немагнитного материала в виде плоской чаши с низкими бортами, установлен на немагнитный корпус 3 стенда, в котором размещена многополюсная магнитная система, состоящая из набора электромагнитов 4. Каждый электромагнит состоит из магнитного сердечника 5 со съемным полюсным наконечником 6 и катушки намагничивания 7. Поверхности всех полюсных наконечников расположены в одной горизонтальной плоскости. Стенд снабжен наборами полюсных наконечников, имеющих различную форму и размеры. Электромагниты закреплены на магнитопроводящем основании 8. Возможное количество электромагнитов не ограничивается, как и их взаимное расположение. На фиг.2 изображен стенд, где шесть электромагнитов равномерно распределены по окружности, седьмой расположен в центре. Стенд содержит программируемый блок управления 9, который предназначен для управления катушками намагничивания электромагнитов. Над сосудом с магнитной жидкостью расположена система подсветки поверхности магнитной жидкости 10. Она состоит из источников направленного света различного цвета. Количество источников направленного света равно количеству электромагнитов магнитной системы, световой пучок каждого источника направлен в область расположения только одного полюсного наконечника. Питание источников направленного света осуществляется блоком управления 9. Работа источников направленного света синхронизирована с работой электромагнитов 4.

Демонстрационный стенд работает следующим образом. В сосуд 1 наливается тонкий слой магнитной жидкости. Жидкость имеет ровную горизонтальную поверхность. Включается блок управления 9, при этом на катушки намагничивания подается ток намагничивания. Каждая катушки намагничивания создает свое собственное магнитное поле. Магнитное поле взаимодействует с магнитной жидкостью, расположенной над полюсом электромагнита. Устойчивость поверхности магнитной жидкости нарушается. На поверхности магнитной жидкости в зоне расположения каждого электромагнита, на который подается сигнал управления, появляются конические выступы. С нарастанием тока в катушках намагничивания конические выступы увеличиваются в размерах, растет их количество, меняется взаимное расположение. Синхронно с подачей тока на катушки намагничивания блоком управления подается сигнал на соответствующие источники системы подсветки. С ростом конических выступов на поверхности нарастает освещенность каждой локальной зоны неустойчивости, причем каждая зона подсвечивается своим цветом. С уменьшением тока в катушках намагничивания конические выступы уменьшаются в размерах и исчезают, когда ток равен нулю. Подсветка зон также плавно гаснет. Поверхность жидкости приобретает первоначальную ровную форму. Блок управления программируется таким образом, что на поверхности магнитной жидкости возникают в определенной последовательности или синхронно разноцветные фигуры из конических выступов, которые перемещаются по поверхности магнитной жидкости по заданным траекториям. За счет наличия определенной вязкости у магнитной жидкости и не симметрии магнитной системы, фигуры кроме поступательного движения приобретают вращательное движение. Свет разноцветных источников света отражается от рельефной поверхности магнитной жидкости и дает ощущение внутреннего разноцветного свечения магнитной жидкости.

Форму возникающих на поверхности жидкости периодических структур конических выступов можно менять, регулируя силу управляющего сигнала - тока в катушках намагничивания, величину его периода, скорость нарастания сигнала, управляя последовательностью включения электромагнитов, а также меняя форму полюсных наконечников. Подбирая выше перечисленные составляющие, достигают максимального эффекта зрительного восприятия.

Предлагаемый стенд позволяет без помех наблюдать, как магнитная жидкость реагирует на возникновение и изменение магнитного поля - выстраивает на поверхности периодическую структуру конических выступов, перемещающихся, вращающихся и перестраивающихся в определенной последовательности, в то же время меняющих свой цвет и яркость, что обеспечивает эффектное зрительское восприятие. Кроме этого, стенд позволяет без труда менять как жидкость в сосуде, так и сосуды с различными магнитными жидкостями, 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 источник магнитного поля выполнен в виде многополюсной магнитной системы, состоящей из электромагнитов со съемными наконечниками полюсов, поверхности которых расположены в одной горизонтальной плоскости, и помещен в немагнитный корпус, при этом сосуд с магнитной жидкостью, установлен над магнитной системой, стенд снабжен системой подсветки поверхности магнитной жидкости, включающей один или более источник света, программируемым блоком управления токами электромагнитов и системой подсветки.

2. Стенд для демонстрации физических свойств магнитных жидкостей по п.1, отличающийся тем, что количество источников света в системе подсветки соответствует количеству электромагнитов магнитной системы, световой пучок каждого источника света ориентирован на соответствующий электромагнит.



 

Похожие патенты:

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 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 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.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Лист электропроводящей бумаги уложен на планшет. Через отверстие в планшете проходит длинный соленоид. Одно из лекал, входящих в набор лекал, через его отверстие насажено на длинный соленоид и уложено на лист электропроводящей бумаги и зафиксировано фиксатором его положения. Общий контакт переключателя на два положения соединен с первым вводом вольтметра с большим входным сопротивлением. Неподвижный контакт закреплен на листе электропроводящей бумаги и соединен со вторым вводом вольтметра с большим входным сопротивлением. Зонд соединен с первым контактом переключателя. Витки индикаторной катушки охватывают длинный соленоид под планшетом. Первый вывод катушки соединен со вторым вводом вольтметра с большим входным сопротивлением, а второй вывод - со вторым контактом переключателя на два положения. Техническим результатом изобретения является моделирование циркуляции вектора вихревого электрического поля в разнообразных замкнутых контурах. 7 ил.
Наверх