RU2018973C1

RU2018973C1 - Physical training device

Info

Publication number: RU2018973C1
Authority: RU
Inventors: А.Е. Лямин; В.А. Лямин; К.А. Лямин; Л.Д. Иванов; О.Ю. Кубарев
Original assignee: Военная инженерно-космическая академия им.А.Ф.Можайского
Priority date: 1992-02-24
Filing date: 1992-02-24
Publication date: 1994-08-30

Abstract

FIELD: educational supplies. SUBSTANCE: device has vessel made of current-conducting material and disposed inside cavity of electromagnet-solenoid. The vessel is partially filled with ferromagnetic liquid. Cap of the vessel is made of dielectric material. Current-conducting rod is mounted in guides of the cap. The rod is provided with opposing spring with button and dielectric tip, which interacts with liquid. Device also has signaler connected in series with current source through the switch, rod and case of the vessel. Changes in state of aggregation of matter of ferromagnetic liquid may be shown under effect of magnetic field. EFFECT: improved efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к учебным пособиям и может быть использовано на занятиях по физике для наглядной демонстрации группе обучаемых явления изменения вязкостного состояния ферромагнитной жидкости при воздействии на нее магнитного поля. The invention relates to teaching aids and can be used in physics classes to demonstrate to a group of trainees the phenomenon of changes in the viscosity state of a ferromagnetic fluid when it is exposed to a magnetic field.

Известен учебный прибор по физике, содержащий испытуемый образец, помещенный в сосуд с крышкой, снабженный нагревательным элементом, и датчик деформации испытуемого образца (авт.св. СССР N 564651). Known teaching device in physics, containing the test sample, placed in a vessel with a lid, equipped with a heating element, and a deformation sensor of the test sample (ed. St. USSR N 564651).

Недостаток прибора - невозможность демонстрации изменения магнитных свойств образца при изменении его агрегатного состояния. The disadvantage of this device is the impossibility of demonstrating changes in the magnetic properties of a sample when its aggregate state changes.

Известны различные виды калориметров и дилатометров, позволяющих регистрировать изменение фазового состояния твердых тел, а также переход вещества из жидкого состояния в твердое (Костин П.П. Физико-механические испытания материалов, сплавов и неметаллических материалов. М.: Машиностроение, 1990, с.177-190). Various types of calorimeters and dilatometers are known that make it possible to detect a change in the phase state of solids, as well as a transition of a substance from a liquid to a solid state (Kostin P.P. Physical and mechanical tests of materials, alloys and nonmetallic materials. M .: Mashinostroenie, 1990, p. 177-190).

Недостаток устройств - невозможность использования для демонстрации перехода из жидкого состояния в твердое ферромагнитных жидкостей. The lack of devices is the inability to use ferromagnetic liquids to demonstrate the transition from a liquid state to a solid state.

Наиболее близким к предлагаемому является учебный прибор по физике (авт. св. N 1030835), содержащий испытуемый образец, помещенный в сосуд из токопроводного материала с крышкой из диэлектрика, датчик деформации образца, выполненный в виде токопроводящего стержня, установленного в крышке с возможностью контактирования с испытуемым образцом, сигнализатора и источника тока, при этом корпус сосуда, токопроводящий стержень и сигнализатор соединены последовательно и подключены к источнику тока. Closest to the proposed is a training device in physics (ed. St. N 1030835), containing a test sample placed in a vessel of conductive material with a dielectric cap, a sample deformation sensor made in the form of a conductive rod mounted in the cap with the possibility of contact with the test sample, the detector and the current source, while the vessel body, the conductive rod and the detector are connected in series and connected to the current source.

Данный прибор может демонстрировать изменение объема различных твердых тел при плавлении, но с помощью его невозможно показать изменение физических свойств ферромагнитной жидкости при изменении ее агрегатного состояния. This device can demonstrate a change in the volume of various solids during melting, but with its help it is impossible to show a change in the physical properties of a ferromagnetic fluid with a change in its state of aggregation.

Цель изобретения - расширение демонстрационных возможностей путем демонстрации изменения вязкостных свойств ферромагнитной жидкости при изменении ее агрегатного состояния. The purpose of the invention is the expansion of demonstration capabilities by demonstrating changes in the viscous properties of a ferromagnetic fluid with a change in its state of aggregation.

Для этого в качестве испытуемого образца используется ферромагнитная жидкость, сосуд размещен в полости электромагнита-соленоида, на торце стержня, взаимодействующего с испытуемым образцом, закреплен наконечник из диэлектрического материала, а сам стержень снабжен пружинным возвратным механизмом, установленным на крышке сосуда. To do this, ferromagnetic fluid is used as the test sample, the vessel is placed in the cavity of the electromagnet-solenoid, the tip of the dielectric material is fixed at the end of the rod interacting with the test sample, and the rod itself is equipped with a spring return mechanism mounted on the lid of the vessel.

На чертеже показан общий вид прибора, который содержит металлический сосуд 1, испытуемый образец (ферромагнитная жидкость) 2, крышку 3 из диэлектрического материала, токопроводящий стержень 4 с диэлектрическим наконечником 5, возвратную пружину 6 с кнопкой 7, сигнализатор 8 с автономным источником 9 тока и ключом 10, электромагнит - соленоид 11, запитываемый через ключ 12, токоподводы 13 и 14 сигнализатора 8 и электромагнита 11 соответственно. The drawing shows a General view of the device, which contains a metal vessel 1, a test sample (ferromagnetic fluid) 2, a cover 3 made of dielectric material, a conductive rod 4 with a dielectric tip 5, a return spring 6 with a button 7, a signaling device 8 with an autonomous current source 9 and key 10, the electromagnet is a solenoid 11, powered through the key 12, the current leads 13 and 14 of the detector 8 and the electromagnet 11, respectively.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В исходном положении сосуд 1, частично заполненный ферромагнитной жидкостью 2, размещен во внутренней полости электромагнита-соленоида 11, ключи 10 и 12 разомкнуты, т.е. сигнализатор 8 и электромагнит-соленоид 11 обесточены, а кнопка 7 под действием пружины 6 находится в крайнем верхнем положении, которое на чертеже показано пунктиром. При этом образец 2 (ферромагнитная жидкость) находится в желеобразном (жидком) состоянии. После этого включают ключ 10 и нажимают кнопку 7 до срабатывания сигнализатора 8, поскольку электрическая цепь источника 9 замыкается через токопроводящий стержень 4, образец 2 (ферромагнитная жидкость, находясь в желеобразном состоянии, не препятствует погружению в нее стержня 4 с наконечником 5) и корпус 1. При отпускании кнопки 7 она под действием пружины 6 возвращается в исходное положение. Многократное нажатие на кнопку 7 и срабатывание сигнализатора 8 демонстрирует жидкое состояние образца 2. Затем перед нажатием кнопки 7 замыкают ключ 12 и пропусканием тока по катушке электромагнита-соленоида создают в его полости магнитное поле. Под действием магнитного поля ферромагнитная жидкость переходит из желеобразного состояния в твердое. При нажатии кнопки 7 цепь питания сигнализатора 8 не замыкается, так как изготовленный из диэлектрического материала наконечник 5 стержня 4 упирается в твердую свободную поверхность образца 2. Этим демонстрируется твердое состояние образца 2. Разомкнув ключ 12 и тем самым устранив воздействие магнитного поля на образец 2, переводят его в жидкое состояние. При этом при нажатии кнопки 7 стержень 4 вновь погружается в ферромагнитную жидкость и сигнализатор 8 срабатывает. При дальнейшем удержании кнопки 7 в нажатом положении замыкают ключ 12 и образец 2 переходит в твердое состояние. Отпускание кнопки 7 не приводит к размыканию цепи сигнализатора 8, поскольку образец 2, находясь в твердом состоянии, удерживает наконечник 5. Этим подтверждается твердое состояние образца. После размыкания ключа 12 магнитное поле с образца 2 снимается и он переходит в жидкое состояние, а воздействием пружины 6 узел, состоящий из кнопки 7 и стержня 4, перемещается в верхнее положение, размыкая цепь сигнализатора 8. Этим демонстрируется переход ферромагнитной жидкости из твердого состояния в жидкое. In the initial position, the vessel 1, partially filled with ferromagnetic fluid 2, is placed in the inner cavity of the electromagnet-solenoid 11, the keys 10 and 12 are open, i.e. the signaling device 8 and the electromagnet-solenoid 11 are de-energized, and the button 7 under the action of the spring 6 is in its highest position, which is indicated by a dotted line in the drawing. In this case, sample 2 (ferromagnetic fluid) is in a jelly-like (liquid) state. After that, turn on the key 10 and press the button 7 until the alarm 8 is triggered, since the electric circuit of the source 9 closes through the conductive rod 4, sample 2 (the ferromagnetic fluid, being in a jelly-like state, does not prevent the rod 4 from immersing in it with tip 5) and the housing 1 . When you release the button 7, it under the action of the spring 6 returns to its original position. Repeatedly pressing the button 7 and the operation of the signaling device 8 demonstrates the liquid state of the sample 2. Then, before pressing the button 7, the key 12 is closed and the current passing through the coil of the electromagnet-solenoid creates a magnetic field in its cavity. Under the influence of a magnetic field, a ferromagnetic liquid passes from a jelly-like state to a solid. When the button 7 is pressed, the power circuit of the signaling device 8 does not close, since the tip 5 of the rod 4 made of a dielectric material abuts against the solid free surface of the sample 2. This demonstrates the solid state of the sample 2. Opening the key 12 and thereby eliminating the influence of the magnetic field on the sample 2, translate it into a liquid state. In this case, when the button 7 is pressed, the rod 4 is again immersed in the ferromagnetic fluid and the signaling device 8 is triggered. With further holding the button 7 in the pressed position, close the key 12 and the sample 2 goes into a solid state. Release of the button 7 does not open the circuit of the signaling device 8, since the sample 2, being in the solid state, holds the tip 5. This confirms the solid state of the sample. After the key 12 is opened, the magnetic field from the sample 2 is removed and it becomes liquid, and by the action of the spring 6, the assembly consisting of the button 7 and the rod 4 is moved to the upper position, opening the signaling circuit 8. This demonstrates the transition of the ferromagnetic fluid from solid to liquid.

Прибор позволяет демонстрировать переход ферромагнитной жидкости из жидкого (желеобразного) состояния в твердое и, наоборот, из твердого в жидкое. The device allows you to demonstrate the transition of a ferromagnetic fluid from a liquid (jelly-like) state to solid and, conversely, from solid to liquid.

Преимущество прибора состоит в возможности многократного использования, его простоте, доступности и высоких демонстрационных качествах. The advantage of the device is its reusability, its simplicity, accessibility and high demonstration qualities.

Claims

A PHYSICAL EDUCATIONAL INSTRUMENT, containing a test sample placed in a vessel of conductive material with a dielectric cap, and a sample deformation sensor made in the form of an alarm device and a conductive rod installed in the lid with the possibility of contacting the sample, while the case, the rod, and the alarm device are connected in series with a current source by a closure key, characterized in that the vessel is placed in the cavity of an electromagnet - a solenoid, the conductive rod is equipped with a spring return mounted on the lid th mechanism with a button and a dielectric tip, interacting with the sample, which is used as a ferromagnetic fluid.