Устройство для демонстрации свойств магнитного поля

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСРЕСПУБЛИК 9) яЦ 09 В И БРЕТЕНИ И АТЕНТУ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(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 М 1243012, кл. 0 09 В 23/18, 1985 г,Патент Англии Кз 1458014, кл. О 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 изучеИзобретение 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 магнии 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 хидкость. Обмотки электромагнитов подклочены 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 полл и индикатор магнитного полл, помещенный в кювету с жидкостью, в качестве индикатора магнитного поля использована магнитная жидкость, помещенная в кювету с дистиллированной водой, а исгочник магнитного полл состоит из собирающего электромагнита, установленного .под геометрическим центром кюветы и и - 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, установЭлектромагниты 1 и 2 (фиг.2) представляют собой цилиндрическую обмотку 8,внутри которой размещен ферромагнитныйсердечник 9,.5 Обмотки 8 электромагнитов могут подключаться к источнику питания 7 с помощьюкоммутационных элементов, выполненных,например, в виде двух контактных пар 10 и11 реле, Такое выполнение коммутационного элемента позволяет изменять направление тока в обмотке, а, следовательно, инаправление магнитного поля, Из таких, илииных коммутационных элементов можетбыть выполнен коммутатор 6. Управление15 таким коммутатором можно осуществлять скнопочного пульта. Устройство работаетследующим образом,При обесточенном состоянии обмотокэлектромагнитов 1 и 2 магнитная жидкость20 5 располагается на дне кюветы 3 в видеодной или нескольких "капель", форма которых определяется силами поверхностногонатяжения, в произвольных точках дна.Перед началом демонстрации (или игры)необходимо включить собирающий электромагнит 1, магнитное поле которого соберетмагнитную жидкость 5 в одну большую "каплю". над центром дна кюветы 3, Это и естьисходное состояние для всех дальнейших 30, манипуляций с магнитной жидкостью 5 Попеременно включая управляющиеэлектромагнить 1 2, размещенные под дном и вокруг боковой поверхности кюветы 3, в З 5 различных сочетаниях, можно получать раз. личные формы "капли", за счет ее растягивания магнитным полем, перемещать "каплю" в различных направлениях, Изменение полярности включения обмоток 8 уп равляющих магнитов 2 позволяетнаблюдать динамику изменения конфигурации магнитного поля, .Игровая функция устройства обеспечивается возможностью получения очень 50 55 пенных 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, 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,З - один из возможных вариантов выполнения элемента коммутации для подключения обмотки электромагнита к ис точнику питания.Устройство (фиг.1) содержит источникмагнитного 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. 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 иформообразованием. 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.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 щ е 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 продольныеоси симметрии электромагнитов, установ 5 ленных вокруг боковой поверхности кюве.ты, - параллельно дну кюветы, обмотки всехэлектромагнитов подключены через коммутирующий блок к источнику постоянного тока,10 2,Устройствопоп.1,отличающее с я тем, что, с целью расширения возможностей получения большого разнообразияформ, "капли" обмотки электромагнитов, установленных вокруг боковой поверхности15 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 упрощенияэксплуатации и повышения занимательно 20 сти, управляющие электромагниты и соответствующие им кнопки управлениямаркируются одним и тем же цветом.о-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 изво каз 107 ВНИИ Тир осударственного 113035, итета по изква, Ж, Р Подписноеретениям и открытиям при ГКНТ СС нская наб 4/5