RU2602961C1 - Element of simulating atom or ion or group of atoms or ions, for model of atomic-molecular structure of open type - Google Patents

Element of simulating atom or ion or group of atoms or ions, for model of atomic-molecular structure of open type Download PDF

Info

Publication number
RU2602961C1
RU2602961C1 RU2015135624/12A RU2015135624A RU2602961C1 RU 2602961 C1 RU2602961 C1 RU 2602961C1 RU 2015135624/12 A RU2015135624/12 A RU 2015135624/12A RU 2015135624 A RU2015135624 A RU 2015135624A RU 2602961 C1 RU2602961 C1 RU 2602961C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ions
atoms
permanent magnet
insert
magnetic material
Prior art date
Application number
RU2015135624/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Васильевич Пантюхов
Original Assignee
Сергей Васильевич Пантюхов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Васильевич Пантюхов filed Critical Сергей Васильевич Пантюхов
Priority to RU2015135624/12A priority Critical patent/RU2602961C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2602961C1 publication Critical patent/RU2602961C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/26Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for molecular structures; for crystallography

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

FIELD: training means.
SUBSTANCE: invention relates to visual aids intended for demonstration purposes, intended for visualisation of spatial structure or structure crystalline substances and other atomic-molecular structures. Element for simulating atoms or ions or groups of atoms or ions in models of open type, intended for placement on a transparent bearing plate, comprises two symmetrical to each other ball segments. Characteristic feature of present element according to invention is that, one of ball segments is made in form of a permanent magnet or from nonmagnetic material with an insert in form of a permanent magnet. Other ball segment is made either entirely from soft magnetic material, either in form of a permanent magnet, either from nonmagnetic material with an insert in form of a permanent magnet or from soft magnetic material. Magnets of both ball segments have magnetisation direction, providing opposite orientation of opposite poles of magnets of said ball segments when placed on transparent bearing plate.
EFFECT: technical result consists in simplification of assembly and transformation of models through simple installation, reinstallation, removal and replacement of elements of proposed design.
1 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к учебным наглядным пособиям, предназначенным для демонстрационных целей, а также к научным приборам, предназначенным для визуализации пространственного строения или структуры кристаллических веществ или иных атомно-молекулярных структур, а именно к элементу, предназначенному для имитирования атома или иона или группы атомов или ионов в моделях открытого типа.The invention relates to educational visual aids intended for demonstration purposes, as well as to scientific instruments designed to visualize the spatial structure or structure of crystalline substances or other atomic-molecular structures, namely, an element designed to simulate an atom or ion or a group of atoms or ions in open type models.

Известны различные подходы к конструктивному выполнению моделей кристаллического строения вещества, применимые и при моделировании иных атомно-молекулярных структур. При всем разнообразии моделей они могут быть подразделены на две основные группы: "закрытые" и "открытые" (см.: Deane К. Smith. Bibliography on Molecular and Crystal Structure Models. U.S. department of commerce. National bureau of standards. National Bureau of Standards Monograph 14. Issued May 20, 1960 [1]).There are various approaches to the constructive implementation of models of the crystal structure of matter, which are also applicable in the modeling of other atomic-molecular structures. With all the variety of models, they can be divided into two main groups: “closed” and “open” (see: Deane C. Smith. Bibliography on Molecular and Crystal Structure Models. US department of commerce. National bureau of standards. National Bureau of Standards Monograph 14. Issued May 20, 1960 [1]).

В "закрытых" моделях элементы, представляющие собою обычно шары (иногда усеченные) или многогранники, имитирующие атомы или ионы, практически полностью заполняют пространство, т.е. размещены таким образом, что обеспечивается их касание по границам поверхностей или по плоскостям сечений (срезов).In "closed" models, elements that are usually balls (sometimes truncated) or polyhedra imitating atoms or ions fill the space almost completely, i.e. placed in such a way that they are touched along the boundaries of the surfaces or along the planes of sections (sections).

Моделям такого типа, возможно, присущи специфические достоинства, однако они имеют недостаточную наглядность из-за их перегруженности, "закрытого" характера, невозможности наблюдения и измерения расстояний между ионами или атомами. Иллюстрируя характер "упаковки" частиц, например, в кристалле, они искажают либо размеры атомов (ионов), либо расстояния между этими атомами (ионами), либо и то, и другое.Models of this type may have specific advantages, but they have insufficient visibility due to their congestion, "closed" nature, the inability to observe and measure the distances between ions or atoms. Illustrating the nature of the "packing" of particles, for example, in a crystal, they distort either the size of the atoms (ions), or the distances between these atoms (ions), or both.

К "открытым" моделям, главным образом, относятся шаростержневые модели (см., например: В.М. Потапов. Стереохимия. Москва, Изд. "Химия", 1988, с. 10-11 [2]; патент Великобритании №1144851, опубл. 12.03.1969 [3]).The "open" models mainly include ball-rod models (see, for example: V.M. Potapov. Stereochemistry. Moscow, Publishing House "Chemistry", 1988, pp. 10-11 [2]; UK patent No. 1144851, published on March 12, 1969 [3]).

В этих моделях элементы, имитирующие атомы или ионы, имеют такие размеры и размещены на таких расстояниях друг от друга, которые позволяют свободно наблюдать их относительное расположение и измерять расстояния между ними и углы между линиями, их соединяющими. Это обстоятельство является важным преимуществом моделей "открытого" типа. Конструкции моделей такого типа тоже весьма разнообразны. Наиболее распространены модели, содержащие элементы в виде шариков, имитирующих атомы или ионы, и соединяющие эти шарики стержневые элементы, ориентированные в соответствии с геометрией моделируемой структуры, что позволяет объемно отобразить эту структуру.In these models, elements imitating atoms or ions have such dimensions and are placed at such distances from each other that they can freely observe their relative location and measure the distances between them and the angles between the lines connecting them. This fact is an important advantage of the "open" type models. Designs of models of this type are also very diverse. The most common models are those containing elements in the form of balls imitating atoms or ions, and rod elements connecting these balls, oriented in accordance with the geometry of the modeled structure, which allows volumetric representation of this structure.

Однако и в пользовательском, и в технологическом отношении такие модели недостаточно удобны. Для сохранения правильного отображения взаимного расположения атомов или ионов при пользовании моделью необходима механическая фиксация модели, исключающая возможность вращения вокруг стержневых связей. Поэтому сборка пространственных стержневых конструкций с соблюдением правильного взаимного расположения элементов чрезвычайно трудоемка.However, both in user and in technological terms, such models are not convenient enough. To preserve the correct display of the mutual arrangement of atoms or ions when using the model, mechanical fixation of the model is necessary, which excludes the possibility of rotation around the rod bonds. Therefore, the assembly of spatial bar structures in compliance with the correct relative positioning of the elements is extremely time-consuming.

Производство подобных моделей сложно осуществить, даже если необходимо тиражирование модели одной и той же структуры. Тем не менее, такие модели наиболее распространены. По названным причинам нередко они поступают в продажу не собранными, а в виде набора шариков и стерженьков, с возложением сборки на пользователя. Вместе с тем выполнение в виде набора создает существенно более широкие возможности для демонстрации и изучения атомно-молекулярных структур не отдельных веществ, а целых их классов. Однако весьма непростой задачей при изготовлении таких наборов является получение в шаровых элементах, имитирующих атомы или ионы, отверстий, в которые должны быть вставлены концы соединительных стержней, поскольку в каждом таком элементе может потребоваться выполнение нескольких отверстий, ориентированных в пространстве под определенными углами друг к другу.The production of such models is difficult to implement, even if you need to duplicate a model of the same structure. However, such models are most common. For these reasons, they often go on sale not assembled, but in the form of a set of balls and rods, with the assembly entrusted to the user. At the same time, execution in the form of a set creates significantly wider opportunities for demonstration and study of atomic-molecular structures not of individual substances, but of their entire classes. However, a very difficult task in the manufacture of such sets is to obtain holes in spherical elements imitating atoms or ions in which the ends of the connecting rods are to be inserted, since in each such element several holes may be required, oriented in space at certain angles to each other .

Решение задачи изготовления элементов, имитирующих атомы или ионы, упрощается в моделях атомно-молекулярных структур по патентам РФ на полезную модель №119504 (опубл. 20.08.2012) [4] и на изобретение №2494466 (опубл. 29.09.2013) [5]. В этих моделях элементы, имитирующие атомы или ионы, размещают на прозрачных пластинах постоянной толщины. Такие модели, как отмечено в патентах [4], [5], обладают рядом достоинств как в пользовательском, так и в технологическом отношении.The solution to the problem of manufacturing elements simulating atoms or ions is simplified in models of atomic-molecular structures according to the patents of the Russian Federation for utility model No. 119504 (publ. 08/20/2012) [4] and for the invention No. 2494466 (publ. 09/29/2013) [5] . In these models, elements simulating atoms or ions are placed on transparent plates of constant thickness. Such models, as noted in the patents [4], [5], have a number of advantages both in user and in technological terms.

Модели открытого типа, имеющие конструкцию по патентам [4], [5], применимы и для такого моделирования, при котором одним элементом осуществляется имитация не отдельных атомов или ионов, а группы атомов или ионов, в частности группы, образующей молекулу. Модель такого типа способна адекватно отображать, например, структуру льда-VI, в рентгеноструктурных данных которого исследователем приведены не координаты отдельных атомов кислорода и водорода, а координаты молекул воды в целом (В. Kamb. Structure of ice VI. Science №150, 1965; pp. 205-209 [6]).Open type models constructed according to the patents [4], [5] are also applicable for such a simulation in which one element imitates not individual atoms or ions, but a group of atoms or ions, in particular a group forming a molecule. A model of this type is able to adequately display, for example, the structure of ice-VI, in the X-ray diffraction data of which the researcher does not give the coordinates of individual oxygen and hydrogen atoms, but the coordinates of the water molecules as a whole (B. Kamb. Structure of ice VI. Science No. 150, 1965; pp. 205-209 [6]).

Каждый из элементов, имитирующих атомы или ионы или группы атомов или ионов, для моделей [4], [5] может быть выполнен, например, в виде двух одинаковых шаровых сегментов, располагаемых при сборке модели симметрично друг другу по разные стороны пластины и соединенных друг с другом с помощью штифта, проходящего через отверстие в пластине. В другом варианте шаровые сегменты просто приклеиваются к пластине. При такой конструкции указанных элементов их изготовление и фиксация на требуемых местах при сборке модели существенно проще, чем в шаростержневых моделях [2], [3]. Тем не менее, элементы для имитирования атомов или ионов или группы атомов или ионов продолжают оставаться "узким местом" и в этих моделях, затрудняя их сборку и трансформирование (при использовании элементов, соединяемых с помощью штифтов, поскольку сделанные в пластине отверстия под штифт подразумевают только возможность "детерминированного" изменения моделируемой структуры, т.е. возможность переустановки элемента, имитирующего атом или ион или группу атомов или ионов, только из одного отверстия в пластине в другое), или делая трансформирование вообще невозможным (при фиксации положения элементов на пластинах с помощью клея).Each of the elements imitating atoms or ions or groups of atoms or ions, for models [4], [5] can be made, for example, in the form of two identical spherical segments located during assembly of the model symmetrically to each other on different sides of the plate and connected to each other with a friend using a pin through a hole in the plate. In another embodiment, the ball segments simply adhere to the plate. With such a design of these elements, their manufacture and fixation at the required places during assembly of the model is much simpler than in ball-rod models [2], [3]. However, elements for simulating atoms or ions or groups of atoms or ions continue to remain a bottleneck in these models, making assembly and transformation difficult (when using elements connected with pins, since holes made in the plate for a pin mean only the possibility of a “deterministic” change in the simulated structure, that is, the possibility of reinstalling an element imitating an atom or ion or a group of atoms or ions from only one hole in the plate to another), or by making a transform ation generally impossible (for fixing the position of the elements on the plates using an adhesive).

Известны элементы для имитирования атомов или ионов по патенту США №4622014 (опубл. 11.11.1986) [7] в виде тел шарообразной или усеченной шарообразной формы, предназначенные для использования в моделях закрытого типа, в которых они соединяются друг с другом с помощью ввинчиваемых в них деталей. Такие элементы применимы также и в моделях открытого типа по патентам [4], [5] и принципиально не отличаются от упомянутого выше имитирующего элемента по этим патентам, части которого соединяются с помощью штифтов.Known elements for simulating atoms or ions according to US patent No. 4622014 (publ. 11.11.1986) [7] in the form of bodies of spherical or truncated spherical shape, intended for use in closed models in which they are connected to each other by screwed into them details. Such elements are also applicable in open-type models according to patents [4], [5] and do not fundamentally differ from the aforementioned imitating element according to these patents, parts of which are connected using pins.

Последний наиболее близок к предлагаемому, поскольку предназначен для имитирования атомов или ионов именно в открытых моделях атомно-молекулярных структур, предусматривающих выполнение таких элементов в виде двух частей, располагаемых на двух сторонах прозрачной несущей пластины.The latter is closest to the proposed one, since it is designed to simulate atoms or ions precisely in open models of atomic-molecular structures that provide for the implementation of such elements in the form of two parts located on two sides of a transparent carrier plate.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в обеспечении простоты сборки и трансформирования моделей атомно-молекулярных структур, в которых элементы, имитирующие атомы или ионы или группы ионов, размещают на прозрачных пластинах, за счет конструкции этих элементов, позволяющей осуществлять простую их установку, снятие и замену, переустановку, в частности, путем перемещения рукой одной из частей элемента по пластине, сопровождающегося одновременным с ним скользящим симметричным перемещением другой части.The present invention is aimed at achieving a technical result, which consists in providing simplicity of assembly and transformation of models of atomic-molecular structures in which elements imitating atoms or ions or groups of ions are placed on transparent plates, due to the design of these elements, which allows their simple installation, removal and replacement, reinstallation, in particular, by hand moving one of the parts of the element along the plate, accompanied by a simultaneous sliding symmetrical movement another part.

Согласно предлагаемому изобретению, элемент для имитирования атомов или ионов или группы атомов или ионов в модели атомно-молекулярной структуры, как и наиболее близкий к нему известный, содержит два симметричных друг другу шаровых сегмента, предназначенных для размещения в указанной модели на разных сторонах прозрачной несущей пластины.According to the invention, an element for simulating atoms or ions or a group of atoms or ions in a model of an atomic-molecular structure, as well as the one closest to it, contains two spherical segments symmetrical to each other, designed to be placed on the opposite sides of the transparent carrier plate in the said model .

Для достижения указанного технического результата в элементе для имитирования атомов или ионов или группы атомов или ионов по предлагаемому изобретению, в отличие от наиболее близкого к нему известного, один из шаровых сегментов выполнен в виде постоянного магнита или из немагнитного материала со вставкой в виде постоянного магнита. При этом другой шаровой сегмент выполнен либо целиком из магнитно-мягкого материала, либо в виде постоянного магнита, либо из немагнитного материала со вставкой в виде постоянного магнита или из магнитно-мягкого материала, а магниты обоих шаровых сегментов имеют направления намагничивания, обеспечивающие возможность встречной взаимной ориентации противоположных полюсов магнитов этих шаровых сегментов при размещении их на прозрачной несущей пластине.To achieve the specified technical result in the element for simulating atoms or ions or a group of atoms or ions according to the invention, in contrast to the closest known to it, one of the spherical segments is made in the form of a permanent magnet or non-magnetic material with an insert in the form of a permanent magnet. In this case, the other spherical segment is made either entirely of soft magnetic material, or in the form of a permanent magnet, or of a non-magnetic material with an insert in the form of a permanent magnet, or of soft magnetic material, and the magnets of both spherical segments have magnetization directions that allow mutual reciprocal the orientation of the opposite poles of the magnets of these spherical segments when placing them on a transparent carrier plate.

Целесообразны размещение каждой из указанных вставок в шаровом сегменте, содержащем такую вставку, со стороны плоской поверхности основания данного шарового сегмента заподлицо с нею и выполнение данной вставки в форме цилиндра с осью, ориентированной по радиусу этого шарового сегмента, перпендикулярному его основанию, причем во вставке, выполненной в виде постоянного магнита, последний предпочтительно имеет аксиальное или диаметральное направление намагничивания.It is advisable to place each of these inserts in a spherical segment containing such an insert on the side of the flat surface of the base of this spherical segment flush with it and to make this insert in the form of a cylinder with an axis oriented along the radius of this spherical segment perpendicular to its base, and in the insert, made in the form of a permanent magnet, the latter preferably has an axial or diametrical direction of magnetization.

Например, один из шаровых сегментов может быть выполнен из немагнитного материала со вставкой со стороны плоской поверхности его основания и заподлицо с нею в виде цилиндрического магнита с осью, ориентированной по радиусу данного шарового сегмента, перпендикулярному к плоскости его основания. Указанный цилиндрический магнит имеет аксиальное или диаметральное направление намагничивания. При этом другой шаровой сегмент может быть выполнен либо целиком из магнитно-мягкого материала, либо из немагнитного материала и иметь в этом случае со стороны плоской поверхности его основания установленную заподлицо с нею цилиндрическую вставку из магнитно-мягкого материала или вставку в виде цилиндрического магнита.For example, one of the spherical segments can be made of non-magnetic material with an insert on the side of the flat surface of its base and flush with it in the form of a cylindrical magnet with an axis oriented along the radius of the spherical segment perpendicular to the plane of its base. The specified cylindrical magnet has an axial or diametrical direction of magnetization. In this case, the other spherical segment can be made either entirely of soft magnetic material or non-magnetic material and in this case have a cylindrical insert made of soft soft magnetic material or an insert in the form of a cylindrical magnet mounted on the side of the flat surface of its base.

Такое выполнение технологично и облегчает соблюдение условия, согласно которому должна быть обеспечена встречная взаимная ориентация противоположных полюсов магнитов шаровых сегментов при размещении их на прозрачной несущей пластине.This embodiment is technologically advanced and facilitates compliance with the condition according to which the reciprocal mutual orientation of the opposite poles of the magnets of the spherical segments must be ensured when they are placed on a transparent carrier plate.

(Выше использована терминология, применяемая в технологии постоянных магнитов, см., например: Постоянные магниты. Справочник. Под ред. Ю.М. Пятина. Москва, "Энергия", 1980, 488 с. [8].)(The terminology used in the technology of permanent magnets is used above, see, for example: Permanent magnets. Handbook. Edited by Yu. M. Pyatin. Moscow, Energia, 1980, 488 pp. [8].)

Элемент для имитирования атомов или ионов или группы атомов или ионов, имеющий предлагаемую конструкцию, может быть легко установлен и зафиксирован в требуемом положении на прозрачной несущей пластине, используемой в модели атомно-молекулярной структуры. Во всех случаях описанного выше выполнения шаровые сегменты этого элемента силой магнитного взаимодействия притягиваются друг к другу и прижимаются к поверхностям пластины. Перемещение рукой одного из сегментов по пластине сопровождается одновременным с ним скользящим симметричным перемещением другого сегмента, притягиваемого к первому сегменту магнитной силой и прижимаемого этой силой к противоположной стороне пластины. Этим обеспечивается легкая и удобная установка элемента для имитирования атома или иона или группы атомов или ионов в нужном месте пластины. Столь же легко могут быть осуществлены его снятие и замена. При этом не требуется наличия в несущей пластине отверстий, которые необходимы в моделях, использующих наиболее близкий к предлагаемому известный элемент для имитирования атомов или ионов, а сам элемент не содержит деталей для механически фиксированного размещения его шаровых сегментов на несущей пластине.An element for imitating atoms or ions or a group of atoms or ions having the proposed design can be easily mounted and fixed in the desired position on a transparent carrier plate used in the model of atomic molecular structure. In all cases of the execution described above, the spherical segments of this element are attracted to each other by the force of magnetic interaction and pressed to the surfaces of the plate. Hand movement of one of the segments along the plate is accompanied by simultaneous sliding symmetric movement of the other segment, attracted to the first segment by magnetic force and pressed by this force to the opposite side of the plate. This provides an easy and convenient installation of the element to simulate an atom or ion or a group of atoms or ions in the right place on the plate. Equally easily can be removed and replaced. It does not require the presence of holes in the carrier plate, which are necessary for models using the closest known element to simulate atoms or ions, and the element itself does not contain parts for mechanically fixed placement of its spherical segments on the carrier plate.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, на которых показан элемент для имитирования атомов или ионов или группы атомов или ионов (далее - элемент), имеющий предлагаемую конструкцию, установленный на несущей пластине модели атомно-молекулярной структуры:The invention is illustrated by drawings, which show an element for simulating atoms or ions or a group of atoms or ions (hereinafter referred to as the element) having the proposed structure mounted on a carrier plate of a model of atomic-molecular structure:

- на фиг. 1 а - при выполнении обоих шаровых сегментов в виде магнитов;- in FIG. 1 a - when performing both spherical segments in the form of magnets;

- на фиг. 1 б - при выполнении одного шарового сегмента в виде магнита, а другого - из магнитно-мягкого материала;- in FIG. 1 b - when performing one spherical segment in the form of a magnet, and the other from a magnetically soft material;

- на фиг. 1 в, г - при наличии цилиндрических вставок в виде магнитов в обоих шаровых сегментах;- in FIG. 1 c, d - in the presence of cylindrical inserts in the form of magnets in both spherical segments;

- на фиг. 1 д, е - при наличии в одном шаровом сегменте цилиндрической вставки в виде магнита, а в другом - цилиндрической вставки из магнитно-мягкого материала;- in FIG. 1 e, f - if there is a cylindrical insert in the form of a magnet in one spherical segment, and a cylindrical insert of soft magnetic material in the other;

- на фиг. 1 ж, з - при наличии в одном шаровом сегменте цилиндрической вставки в виде магнита и выполнении второго шарового сегмента целиком из магнитно-мягкого материала;- in FIG. 1 g, h - if there is a cylindrical insert in the form of a magnet in one spherical segment and the second spherical segment is made entirely of soft magnetic material;

- на фиг. 1 и - при выполнении одного из шаровых сегментов в виде магнита, а другого - из немагнитного материала с цилиндрической вставкой в виде магнита;- in FIG. 1 and - when performing one of the spherical segments in the form of a magnet, and the other of non-magnetic material with a cylindrical insert in the form of a magnet;

- на фиг. 1 к - при выполнении одного из шаровых сегментов в виде магнита, а другого - из немагнитного материала с цилиндрической вставкой из магнитно-мягкого материала.- in FIG. 1 to - when performing one of the spherical segments in the form of a magnet, and the other from non-magnetic material with a cylindrical insert of soft magnetic material.

Элемент по фиг. 1 а, б, в, г, д, е, ж, з, и, к состоит из двух частей: верхней, предназначенной для размещения на несущей пластине 40, и нижней, предназначенной для размещения симметрично верхней части с нижней стороны указанной пластины, и содержит по два шаровых сегмента (соответственно: 11.3 и 12.3; 11.3 и 32; 11.1 и 12.1; 11.2 и 12.2; 11.1 и 12.1; 11.2 и 12.2; 11.1 и 32; 11.2 и 32; 11.3 и 12.1; 11.3 и 12.1). Элемент контактирует с обеими сторонами несущей пластины 40 плоскими основаниями входящих в его состав шаровых сегментов.The element of FIG. 1 a, b, c, d, e, f, g, h, and, k consists of two parts: the upper, designed to be placed on the carrier plate 40, and the lower, designed to be placed symmetrically on the upper part of the lower side of the specified plate, and contains two spherical segments (respectively: 11.3 and 12.3; 11.3 and 32; 11.1 and 12.1; 11.2 and 12.2; 11.1 and 12.1; 11.2 and 12.2; 11.1 and 32; 11.2 and 32; 11.3 and 12.1; 11.3 and 12.1). The element is in contact with both sides of the carrier plate 40 with the flat bases of the spherical segments included in it.

Шаровые сегменты 11.3 (верхние на чертежах фиг. 1 а, б, и, к) и 12.3 (нижний на фиг. 1 а) выполнены в виде постоянных магнитов, имеющих направление намагничивания по радиусу шарового сегмента, перпендикулярному его основанию, т.е. вертикальное по чертежу. В элементе по фиг. 1 а оба шаровых сегмента являются постоянными магнитами с такими направлениями намагничивания, что в шаровых сегментах 11.3 и 12.3, размещенных на пластине 40, противоположные полюсы магнитов расположены напротив друг друга.Ball segments 11.3 (the upper ones in the drawings of Fig. 1 a, b, and, k) and 12.3 (the lower one in Fig. 1 a) are made in the form of permanent magnets having a magnetization direction along the radius of the ball segment perpendicular to its base, i.e. vertical according to the drawing. In the element of FIG. 1 and both spherical segments are permanent magnets with directions of magnetization such that in the spherical segments 11.3 and 12.3 placed on the plate 40, the opposite poles of the magnets are located opposite each other.

В элементе по фиг. 1 б только один шаровой сегмент (11.3, верхний по чертежу) является магнитом, а нижний шаровой сегмент 32 выполнен из магнитно-мягкого материала.In the element of FIG. 1b, only one ball segment (11.3, the upper one according to the drawing) is a magnet, and the lower ball segment 32 is made of soft magnetic material.

Шаровые сегменты 11.1 элемента по фиг. 1 в, д, ж (верхние на чертежах) выполнены из немагнитного материала. В этих шаровых сегментах со стороны их плоских оснований и заподлицо с их поверхностью размещены вставки в виде цилиндрического магнита 13.1 с осью, ориентированной по перпендикулярному к плоскости основания шарового сегмента 11.1 радиусу этого сегмента (по чертежу - вертикально).The ball segments 11.1 of the element of FIG. 1 c, d, g (the upper drawings) are made of non-magnetic material. Inserts in the form of a cylindrical magnet 13.1 with an axis oriented perpendicular to the plane of the base of the spherical segment 11.1 radius of this segment (vertically) are placed in these spherical segments from the side of their flat bases and flush with their surface.

Общим для этих трех частных случаев выполнения элемента является то, что магниты 13.1 указанных вставок имеют аксиальное направление намагничивания и обращены одним из полюсов (в показанных на чертежах случаях - северным) к основанию шарового сегмента 11.1, т.е. при размещении элемента на пластине 40 - в сторону этой пластины и находящегося с другой ее стороны второго шарового сегмента.Common to these three particular cases of element performance is that the magnets 13.1 of these inserts have an axial direction of magnetization and face one of the poles (in the cases shown in the drawings, the north) to the base of the spherical segment 11.1, i.e. when placing the element on the plate 40 - towards this plate and the second spherical segment located on its other side.

Эти три частных случая отличаются друг от друга выполнением нижней по чертежам части.These three particular cases differ from each other in the execution of the lower part of the drawings.

Нижняя часть элемента по фиг. 1 в содержит одинаковый с верхней частью шаровой сегмент 12.1 со вставкой в виде цилиндрического магнита 14.1 и отличается от верхней части лишь тем, что этот магнит ориентирован по отношению к основанию полюсом (по чертежу - южным), противоположным полюсу магнита 13.1, вставленного в верхний шаровой сегмент 11.1.The lower part of the element of FIG. 1c contains a spherical segment 12.1, identical with the upper part, with an insert in the form of a cylindrical magnet 14.1 and differs from the upper part only in that this magnet is oriented with respect to the base with a pole (south according to the drawing), opposite to the pole of a magnet 13.1 inserted into the upper ball segment 11.1.

Элемент по фиг. 1 д отличается от элемента по фиг. 1 в тем, что вставка в виде магнита в нижнем шаровом сегменте 12.1 заменена вставкой 24.1 из магнитно-мягкого материала, а элемент по фиг. 1 ж - тем, что шаровой сегмент 32 нижней части не имеет вставки и выполнен целиком из магнитно-мягкого материала.The element of FIG. 1 d is different from the element of FIG. 1 in that the insert in the form of a magnet in the lower spherical segment 12.1 is replaced by an insert 24.1 of soft magnetic material, and the element of FIG. 1 g - in that the spherical segment 32 of the lower part has no insert and is made entirely of soft magnetic material.

Элемент по фиг. 1 г, е, з выполнен аналогично описанным выше элементам по фиг. 1 в, д, ж соответственно, отличаясь от них тем, что входящие в его состав магниты, в виде которых выполнены вставки шаровых сегментов 11.2, 12.2, имеют диаметральное направление намагничивания. На чертежах элементы показаны при такой ориентации магнитов, что их полюсы расположены справа и слева от осевой линии цилиндров, форму которых имеют эти магниты. Осевые линии этих цилиндров, как и в элементе по фиг. 1 в, д, ж, ориентированы перпендикулярно плоскости оснований шаровых сегментов 11.2, 12.2 (по чертежу - вертикально).The element of FIG. 1 g, f, z is made similarly to the elements described above in FIG. 1c, d, g, respectively, differing in that the magnets included in its composition, in the form of which the insertions of the spherical segments 11.2, 12.2 are made, have a diametrical direction of magnetization. In the drawings, the elements are shown with such an orientation of the magnets that their poles are located to the right and left of the axial line of the cylinders, the shape of which these magnets have. The axial lines of these cylinders, as in the element of FIG. 1 c, d, g, are oriented perpendicular to the base plane of the ball segments 11.2, 12.2 (vertically in the drawing).

В элементе по фиг. 1 г после установки его верхней и нижней частей на несущую пластину 40 шаровые сегменты 11.2, 12.2 с магнитными вставками "автоматически" ориентируются так, что противоположные полюсы магнитов 13.2, 14.2 оказываются напротив друг друга. При этом в "свободном" состоянии, т.е. на удалении друг от друга, эти части элемента по фиг. 1 г неотличимы.In the element of FIG. 1 g after installing its upper and lower parts on the supporting plate 40, the ball segments 11.2, 12.2 with magnetic inserts are "automatically" oriented so that the opposite poles of the magnets 13.2, 14.2 are opposite each other. Moreover, in the "free" state, i.e. away from each other, these parts of the element of FIG. 1 g are indistinguishable.

В элементе по фиг. 1и верхний шаровой сегмент 11.3 имеет такое же выполнение, как и в элементе по фиг. 1 а, б (т.е. в виде магнита), а нижний сегмент 12.1 выполнен, как и на фиг. 1 в, из немагнитного материала с цилиндрической вставкой 14.1 в виде магнита. Указанные магниты ориентированы к основаниям сегментов 11.3, 12.1 противоположными полюсами, поэтому при установке на пластине 40 такие полюсы оказываются расположенными напротив друг друга.In the element of FIG. 1 and the upper ball segment 11.3 has the same implementation as in the element of FIG. 1a, b (i.e., in the form of a magnet), and the lower segment 12.1 is made, as in FIG. 1 c, of non-magnetic material with a cylindrical insert 14.1 in the form of a magnet. These magnets are oriented to the bases of segments 11.3, 12.1 with opposite poles, therefore, when installed on the plate 40, such poles are located opposite each other.

Элемент по фиг. 1 к отличается от элемента по фиг. 1и тем, что в нижнем шаровом сегменте 12.1 магнитная вставка заменена вставкой 24.1 из магнитно-мягкого материала, как в элементе по фиг. 1 д.The element of FIG. 1 k differs from the element of FIG. 1 and the fact that in the lower ball segment 12.1 the magnetic insert is replaced by an insert 24.1 of soft magnetic material, as in the element of FIG. 1 d

Во всех представленных на фиг. 1 и других возможных частных случаях предлагаемого выполнения элементов для имитирования атомов или ионов или группы атомов или ионов, предназначенных размещения в моделях атомно-молекулярных структур на прозрачных несущих пластинах, обеспечиваются простота и удобство установки этих элементов в любом требуемом месте в сочетании с надежностью фиксации. Наибольшая сила прижатия шаровых сегментов к поверхности прозрачной пластины 40 обеспечивается в частных случаях, иллюстрируемых фиг. 1 а, в, г, и, когда элемент содержит магниты в обоих шаровых сегментах. Особенностью фиксации на несущей пластине 40 элемента по фиг. 1 г, е, з является то, что магнитная цепь замкнута (в частном случае по фиг. 1 г - через обращенные друг к другу противоположные полюсы магнитов 13.2 и 14.2, в случае по фиг. 1 e - через вставку 24.2 из магнитно-мягкого материала, в случае по фиг. 1 з - непосредственно через нижний шаровой сегмент 32, выполненный полностью из магнитно-мягкого материала).In all of FIG. 1 and other possible special cases of the proposed implementation of elements for imitating atoms or ions or a group of atoms or ions intended to be placed in models of atomic-molecular structures on transparent supporting plates, the simplicity and convenience of installing these elements in any desired location combined with reliable fixation are ensured. The greatest pressing force of the ball segments to the surface of the transparent plate 40 is provided in the special cases illustrated in FIG. 1 a, c, d, and when the element contains magnets in both spherical segments. A feature of fixing on the carrier plate 40 of the element of FIG. 1 g, e, s is that the magnetic circuit is closed (in the particular case of Fig. 1 g through the opposite poles of the magnets 13.2 and 14.2 facing each other, in the case of Fig. 1 e through the insert 24.2 of magnetically soft material, in the case of Fig. 1 h - directly through the lower ball segment 32, made entirely of soft magnetic material).

Размеры шаровых сегментов выбираются с учетом известных размеров атомов или ионов или групп атомов или ионов моделируемой структуры и масштаба модели, в которой они должны быть использованы. Например, при моделировании структуры NaCl в известной системе атомных радиусов Дж. Слейтера (J.C. Slater. Atomic Radii in Crystals. The Journal of Chemical Physics, v. 41, №10, 1964, pp. 3199-3204 [9]) и масштабе модели 100000000:1, при котором 1 см в модели соответствует 1Å в реальной кристаллической структуре, шаровые сегменты ионов Na+ должны быть выделены из шара диаметром 36 мм, а шаровые сегменты ионов Cl- должны быть выделены из шара диаметром 20 мм. Высота шарового сегмента должна быть несколько меньше половины диаметра шара (предпочтительно - на половину толщины прозрачной пластины 5). В этом случае обеспечивается более точное воспроизведение сферической формы имитируемого атома или иона.The sizes of the spherical segments are selected taking into account the known sizes of atoms or ions or groups of atoms or ions of a simulated structure and the scale of the model in which they should be used. For example, when modeling the NaCl structure in the well-known atomic radius system of J. Slater (JC Slater. Atomic Radii in Crystals. The Journal of Chemical Physics, v. 41, No. 10, 1964, pp. 3199-3204 [9]) and the scale of the model 100000000: 1, wherein 1 cm in the model corresponds to the actual 1Å crystal structure, spherical segments Na + ions should be isolated from the ball 36 mm in diameter, and ball segments ions Cl - must be separated from the ball 20 mm in diameter. The height of the spherical segment should be slightly less than half the diameter of the ball (preferably half the thickness of the transparent plate 5). In this case, a more accurate reproduction of the spherical shape of the simulated atom or ion is provided.

Источники информацииInformation sources

1. Deane К. Smith. Bibliography on Molecular and Crystal Structure Models. U.S. department of commerce. National bureau of standards. National Bureau of Standards Monograph 14. Issued May 20, 1960.1. Deane C. Smith. Bibliography on Molecular and Crystal Structure Models. U.S. department of commerce. National bureau of standards. National Bureau of Standards Monograph 14. Issued May 20, 1960.

2. В.М. Потапов. Стереохимия. Москва, Изд. "Химия", 1988, с. 10-11.2. V.M. Potapov. Stereochemistry. Moscow, ed. "Chemistry", 1988, p. 10-11.

3. Патент Великобритании №1144851, опубл. 12.03.1969.3. British patent No. 1144851, publ. 03/12/1969.

4. Патент РФ на полезную модель №119504, опубл. 20.08.2012.4. RF patent for utility model No. 119504, publ. 08/20/2012.

5. Патент РФ на изобретение №2494466, опубл. 29.09.2013.5. RF patent for the invention No. 2494466, publ. 09/29/2013.

6. В. Kamb. Structure of ice VI. Science №150, 1965; pp. 205-209.6. B. Kamb. Structure of ice VI. Science No. 150, 1965; pp. 205-209.

7. Патент США №4622014, опубл. 11.11.1986.7. US patent No. 4622014, publ. 11/11/1986.

8. Постоянные магниты. Справочник. Под ред. Ю.М. Пятина. Москва, "Энергия", 1980, 488 с.8. Permanent magnets. Directory. Ed. Yu.M. Pyatina. Moscow, "Energy", 1980, 488 p.

9. J.C. Slater. Atomic Radii in Crystals. The Journal of Chemical Physics, v. 41, №10, 1964, pp. 3199-3204.9. J.C. Slater. Atomic Radii in Crystals. The Journal of Chemical Physics, v. 41, No. 10, 1964, pp. 3199-3204.

Claims (2)

1. Элемент для имитирования атомов или ионов или групп атомов или ионов в модели атомно-молекулярной структуры, содержащий два симметричных друг другу шаровых сегмента, предназначенных для размещения в указанной модели на разных сторонах прозрачной несущей пластины, отличающийся тем, что один из шаровых сегментов выполнен в виде постоянного магнита или из немагнитного материала со вставкой в виде постоянного магнита, а другой выполнен либо целиком из магнитно-мягкого материала, либо в виде постоянного магнита, либо из немагнитного материала со вставкой в виде постоянного магнита или из магнитно-мягкого материала, при этом магниты обоих шаровых сегментов имеют направления намагничивания, обеспечивающие возможность встречной взаимной ориентации противоположных полюсов указанных магнитов при размещении содержащих их шаровых сегментов на прозрачной несущей пластине.1. An element for simulating atoms or ions or groups of atoms or ions in a model of an atomic-molecular structure, containing two spherical segments symmetrical to each other, intended to be placed on the opposite sides of the transparent carrier plate in said model, characterized in that one of the spherical segments is made in the form of a permanent magnet or of non-magnetic material with an insert in the form of a permanent magnet, and the other is made either entirely of soft magnetic material, or in the form of a permanent magnet, or from a non-magnetic material a piece with an insert in the form of a permanent magnet or made of soft magnetic material, while the magnets of both spherical segments have magnetization directions, providing the possibility of opposing mutual orientation of the opposite poles of these magnets when placing the spherical segments containing them on a transparent carrier plate. 2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что каждая из указанных вставок в шаровом сегменте, содержащем такую вставку, размещена со стороны плоской поверхности основания данного шарового сегмента заподлицо с нею и имеет форму цилиндра с осью, ориентированной по радиусу этого шарового сегмента, перпендикулярному его основанию, при этом во вставке, выполненной в виде постоянного магнита, последний имеет аксиальное или диаметральное направление намагничивания. 2. The element according to claim 1, characterized in that each of these inserts in the spherical segment containing such an insert is placed flush with it on the flat surface of the base of the spherical segment and has the shape of a cylinder with an axis oriented along the radius of this spherical segment, perpendicular to its base, while in the insert made in the form of a permanent magnet, the latter has an axial or diametrical direction of magnetization.
RU2015135624/12A 2015-08-24 2015-08-24 Element of simulating atom or ion or group of atoms or ions, for model of atomic-molecular structure of open type RU2602961C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015135624/12A RU2602961C1 (en) 2015-08-24 2015-08-24 Element of simulating atom or ion or group of atoms or ions, for model of atomic-molecular structure of open type

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015135624/12A RU2602961C1 (en) 2015-08-24 2015-08-24 Element of simulating atom or ion or group of atoms or ions, for model of atomic-molecular structure of open type

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2602961C1 true RU2602961C1 (en) 2016-11-20

Family

ID=57760010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015135624/12A RU2602961C1 (en) 2015-08-24 2015-08-24 Element of simulating atom or ion or group of atoms or ions, for model of atomic-molecular structure of open type

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2602961C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12118894B2 (en) 2021-03-19 2024-10-15 Russell K. Dollinger Ionic disc bonding model

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2951568A1 (en) * 1979-12-21 1981-11-05 5000 Köln Leybold-Heraeus GmbH Spheres for building molecular models - have ferromagnetic casings and magnets in concave recesses permitting easy assembly
RU2214636C2 (en) * 1998-05-20 2003-10-20 Клаудио ВИЧЕНТЕЛЛИ Modules for building magnetic-fixation assemblies and assemblies thereof
RU119504U1 (en) * 2012-04-20 2012-08-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий" FLOOR NANO-SCALE MODEL OF CRYSTAL STRUCTURE OF SUBSTANCE

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2951568A1 (en) * 1979-12-21 1981-11-05 5000 Köln Leybold-Heraeus GmbH Spheres for building molecular models - have ferromagnetic casings and magnets in concave recesses permitting easy assembly
RU2214636C2 (en) * 1998-05-20 2003-10-20 Клаудио ВИЧЕНТЕЛЛИ Modules for building magnetic-fixation assemblies and assemblies thereof
RU119504U1 (en) * 2012-04-20 2012-08-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий" FLOOR NANO-SCALE MODEL OF CRYSTAL STRUCTURE OF SUBSTANCE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12118894B2 (en) 2021-03-19 2024-10-15 Russell K. Dollinger Ionic disc bonding model

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Darrigol Electrodynamics from ampere to Einstein
CN105408970A (en) Magnet assemblies
Li et al. Chinese geodetic coordinate system 2000 and its comparison with WGS84
CN102221680B (en) Resultant field magnetometer is measured flat survey method and the device thereof of rock, specimen of ore magnetic parameter
RU2602961C1 (en) Element of simulating atom or ion or group of atoms or ions, for model of atomic-molecular structure of open type
Giovanelli ‘But one must not legalize the mentioned sin’: Phenomenological vs. dynamical treatments of rods and clocks in Einstein׳ s thought
González et al. Doing physics experiments and learning with smartphones
CN202126785U (en) Tester for Faraday's electromagnetic induction law
RU119504U1 (en) FLOOR NANO-SCALE MODEL OF CRYSTAL STRUCTURE OF SUBSTANCE
CRUZ‐ORIVE et al. Stereology of isolated objects with the invariator
RU2597295C1 (en) Kit for nano-scale simulation of crystalline structures to produce models of open type (versions)
Charvátová et al. Chinese tombs oriented by a compass: evidence from paleomagnetic changes versus the age of tombs
CN106952542B (en) Physical gravity experimental simulation device
Mihn et al. Scale marking method on the circumference of circle elements for astronomical instruments in the early Joseon Dynasty
JP2015118085A (en) Magnetic centering device
CN204516153U (en) Sun corona 3D rebuilds analogue means
Kelly Electricity and magnetism
CN208398876U (en) Three-dimensional Laser Goniometer
CN217333535U (en) Rotatable stratum attitude exercise instrument for teaching
Skoulikari Archeomagnetic study of baked clays from a neolithic site in thessaly, Greece
CN113409663B (en) Omnibearing magnetic field display device
AU2021221559B1 (en) An atomic structure teaching and learning model comprised of magnetically attachable sub-atomic particle models.
Pearson et al. Towards an integrated model of the interseismic velocity field along the western margin of North America
BR102013019148B1 (en) molecular orbital demonstration equipment
Riveros et al. Floating magnets as two-dimensional atomic models

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200825