CN201060576Y - 磁性液体沉浮演示仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及教学仪器，磁性液体沉浮演示仪，梯度磁场上放置容器，容器中装有磁性液体和若干个密度不同的非导磁浮子，容器上方配有摄像系统。本实用新型结构简单，是材料领域中的新材料和物理学领域中的电磁学有机结合的新产物。采用电磁铁的方法，建立一个磁场强度可调的梯度磁场；使密度不同的非导磁材料悬浮在磁性液体不同密度的层面上，通过可多向移动的摄像头及投影仪将变化投放在银幕上，通过本实用新型演示，让人们充分了解在梯度磁场中的磁性液体，具有分选不同密度物质的能力，对教学、实验研究及开发磁性液体的应用，都具有重要意义，有利于推动磁性液体的应用。

Description

磁性液体沉浮演示仪

技术领域

本实用新型涉及教学仪器，特别是关于磁性液体的教学仪器。

技术背景

磁性液体是一种性能独特并具有广泛应用前景的纳米功能液体材料，磁性液体既具有液体的流动性，又具有固体磁性材料的导磁性。理想的磁性液体没有磁滞现象，是一种功能多、应用前景广泛的新型纳米液体材料。磁性液体的应用一般是离不开外加磁场的，比如磁性液体真空密封，要靠磁场将磁性液体约束在密封间隙中；又如磁性液体润滑，同样要靠外加磁场将磁性液体约束在润滑间隙中。让人们充分了解在梯度磁场中的磁性液体，具有分选不同密度物质的能力，对教学、实验研究及开发磁性液体的应用，都具有重要意义，但是目前沿没有一种设备可以实现该功能。

发明内容

本实用新型的目的是克服上述不足问题，提供一种磁性液体沉浮演示仪，结构简单，全面反应磁性液体性能。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：磁性液体沉浮演示仪，梯度磁场上放置容器，容器中装有磁性液体和若干个密度不同的非导磁浮子，容器上方配有摄像系统。

所述梯度磁场为电磁铁，由上磁轭和下磁轭板之间由立柱固定连接，上磁轭板中间装有上磁极环，上磁板环中间放置容器，容器底部放置在梯形磁极上端面，梯形磁极下端连接铁芯，铁芯外缠绕励磁线圈。

所述摄像系统为摄像头转动安装在连杆上，连杆固定在上磁轭板上。

所述立柱为八根低碳钢棒。

所述上磁极环和上磁轭板之间由螺纹连接。

所述浮子为最小密度大于正常情况下磁性液体密度的漏斗形状，每个浮子上装有微小等质量的标志。

所述浮子上标志为旗子。

所述容器为玻璃杯。

所述下磁轭板底部装有支腿。

所述上下磁轭板为圆形。

本实用新型结构简单，是材料领域中的新材料和物理学领域中的电磁学有机结合的新产物。采用电磁铁的方法，建立一个磁场强度可调的梯度磁场；将适量的磁性液体放在玻璃杯中，将浮子放在磁性液体中，再将杯子放在梯度磁场中；若干个密度不同的浮子，密度最小的也要略大于正常情况下磁性液体的密度；外加磁场使磁性液体密度按磁场梯度分布，使密度不同的非导磁材料悬浮在磁性液体不同密度的层面上。通过可多向移动的摄像头，记录杯中磁性液体表面的变化，再用投影仪将变化投放在银幕上，供多人观看，通过磁性液体沉浮演示仪对不同密度非导磁材料漂浮能力的演示，可以让人们充分了解在梯度磁场中的磁性液体，具有分选不同密度物质的能力，对教学、实验研究及开发磁性液体的应用，都具有重要意义，有利于推动磁性液体的应用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型圆形结构立体图。

具体实施方式

如图1、2所示的磁性液体沉浮演示仪，梯度磁场为电磁铁，由上磁轭板11和下磁轭板9之间由八根低碳钢棒立柱8固定连接，上磁轭板中间螺纹连接有上磁极环5，上磁板环中间放置玻璃杯容器2，容器底部放置在梯形磁极12上端面，梯形磁极下端连接铁芯6，铁芯外缠绕励磁线圈7，玻璃杯容器中装有磁性液体3和若干个密度不同的非导磁浮子4，磁性液体是被单分子层表面活性剂包覆直径小于10nm的单畴磁性颗粒高度弥散于某种载液中而形成的“固液”两相胶体溶液，浮子为最小密度大于正常情况下磁性液体密度的漏斗形状，每个浮子上装有微小等质量的旗子，容器上方配有摄像系统，摄像系统为摄像头13转动安装在连杆1上，连杆固定在上磁轭板11上。下磁轭板底部装有三个支撑用支腿10。

上、下磁轭板如图2所示为圆形10mm厚的低碳钢板。

其中铁芯(6)是由圆柱铁芯和上端的梯形磁极12连在一起，圆柱铁芯用来支撑励磁线圈，线圈通电时产生的磁通被耦合到铁芯中，它既是磁通的收集器，又是阻力极小的磁通通道，根据励磁电流方向不同，磁通可能从铁芯上端进入梯形磁极，也可能从下端进入下磁轭板。立柱既能起到支撑和固定上、下磁轭板的作用，又能起到导磁的作用。下磁轭板和铁芯连在一起，铁芯中的磁通通过下磁轭板、立柱、上磁轭板、环形磁极，经过空间进入梯形磁极回到铁芯，形成回路，并在环形磁极和梯形磁极之间形成我们需要的磁场，反之亦然。

演示时，通过旋转上磁极环，可以调整上磁极环的上下位置，来改变磁场梯度。当磁极间出现梯度磁场时磁性液体的密度会按磁场梯度分布，也就是说相同磁位面上的磁性液体密度相同，不同磁位面上的磁性液体密度不同，磁位越高的磁位面上磁性液体密度就越大。悬浮在磁性液体中的浮子，会自动寻找和自己密度相同的磁性液体层面，并在这个层面上悬浮起来。摄像系统方向节使连杆能多向摆动，以便使摄像头能从不同方向摄录杯中磁性液体表面的各种变化，再通过放映机放映。

Claims (10)

1.磁性液体沉浮演示仪，其特征是：梯度磁场上放置容器(2)，容器中装有磁性液体(3)和若干个密度不同的浮子(4)，容器上方配有摄像系统。

2.根据权利要求1所述的磁性液体沉浮演示仪，其特征是：梯度磁场为电磁铁，由上磁轭板(11)和下磁轭板(9)之间由立柱(8)固定连接，上磁轭板中间装有上磁极环(5)，上磁板环中间放置容器，容器底部放置在梯形磁极(12)上端面，梯形磁极下端连接铁芯(6)，铁芯外缠绕励磁线圈(7)。

3.根据权利要求1所述的磁性液体沉浮演示仪，其特征是：摄像系统为摄像头(13)转动安装在连杆(1)上，连杆固定在上磁轭板(11)上。

4.根据权利要求2所述的磁性液体沉浮演示仪，其特征是：立柱(8)为八根低碳钢棒。

5.根据权利要求2所述的磁性液体沉浮演示仪，其特征是：上磁极环(5)和上磁轭板(11)之间由螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的磁性液体沉浮演示仪，其特征是：浮子(4)为最小密度大于正常情况下磁性液体密度的漏斗形状，每个浮子上装有微小等质量的标志。

7.根据权利要求6所述的磁性液体沉浮演示仪，其特征是：浮子(4)上标志为旗子。

8.根据权利要求1所述的磁性液体沉浮演示仪，其特征是：容器(2)为玻璃杯。

9.根据权利要求2所述的磁性液体沉浮演示仪，其特征是：下磁轭板(9)底部装有支腿(10)。

10.根据权利要求2所述的磁性液体沉浮演示仪，其特征是：上磁轭板(11)和下磁轭板(9)为圆形。

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