[實用新型]磁性液體沉浮演示儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720011917.7
• 申請日: 2007-04-28
• 公開（公告）號: CN201060576Y
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李學慧;陸鴻鈞;劉志升;史維東;李艷琴;馬明來;張宏劍;劉軍;劉明
• 申請（專利權(quán)）人: 大連大學
• 主分類號: G09B23/06
• 分類號: G09B23/06
• 代理公司: 大連科技專利代理有限責任公司
• 代理人: 于忠晶

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及教學儀器，特別是關(guān)于磁性液體的教學儀器。

技術(shù)背景

磁性液體是一種性能獨特并具有廣泛應(yīng)用前景的納米功能液體材料，磁性液體既具有液體的流動性，又具有固體磁性材料的導磁性。理想的磁性液體沒有磁滯現(xiàn)象，是一種功能多、應(yīng)用前景廣泛的新型納米液體材料。磁性液體的應(yīng)用一般是離不開外加磁場的，比如磁性液體真空密封，要靠磁場將磁性液體約束在密封間隙中；又如磁性液體潤滑，同樣要靠外加磁場將磁性液體約束在潤滑間隙中。讓人們充分了解在梯度磁場中的磁性液體，具有分選不同密度物質(zhì)的能力，對教學、實驗研究及開發(fā)磁性液體的應(yīng)用，都具有重要意義，但是目前沿沒有一種設(shè)備可以實現(xiàn)該功能。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是克服上述不足問題，提供一種磁性液體沉浮演示儀，結(jié)構(gòu)簡單，全面反應(yīng)磁性液體性能。

本實用新型為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：磁性液體沉浮演示儀，梯度磁場上放置容器，容器中裝有磁性液體和若干個密度不同的非導磁浮子，容器上方配有攝像系統(tǒng)。

所述梯度磁場為電磁鐵，由上磁軛和下磁軛板之間由立柱固定連接，上磁軛板中間裝有上磁極環(huán)，上磁板環(huán)中間放置容器，容器底部放置在梯形磁極上端面，梯形磁極下端連接鐵芯，鐵芯外纏繞勵磁線圈。

所述攝像系統(tǒng)為攝像頭轉(zhuǎn)動安裝在連桿上，連桿固定在上磁軛板上。

所述立柱為八根低碳鋼棒。

所述上磁極環(huán)和上磁軛板之間由螺紋連接。

所述浮子為最小密度大于正常情況下磁性液體密度的漏斗形狀，每個浮子上裝有微小等質(zhì)量的標志。

所述浮子上標志為旗子。

所述容器為玻璃杯。

所述下磁軛板底部裝有支腿。

所述上下磁軛板為圓形。

本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，是材料領(lǐng)域中的新材料和物理學領(lǐng)域中的電磁學有機結(jié)合的新產(chǎn)物。采用電磁鐵的方法，建立一個磁場強度可調(diào)的梯度磁場；將適量的磁性液體放在玻璃杯中，將浮子放在磁性液體中，再將杯子放在梯度磁場中；若干個密度不同的浮子，密度最小的也要略大于正常情況下磁性液體的密度；外加磁場使磁性液體密度按磁場梯度分布，使密度不同的非導磁材料懸浮在磁性液體不同密度的層面上。通過可多向移動的攝像頭，記錄杯中磁性液體表面的變化，再用投影儀將變化投放在銀幕上，供多人觀看，通過磁性液體沉浮演示儀對不同密度非導磁材料漂浮能力的演示，可以讓人們充分了解在梯度磁場中的磁性液體，具有分選不同密度物質(zhì)的能力，對教學、實驗研究及開發(fā)磁性液體的應(yīng)用，都具有重要意義，有利于推動磁性液體的應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型圓形結(jié)構(gòu)立體圖。

具體實施方式

如圖1、2所示的磁性液體沉浮演示儀，梯度磁場為電磁鐵，由上磁軛板11和下磁軛板9之間由八根低碳鋼棒立柱8固定連接，上磁軛板中間螺紋連接有上磁極環(huán)5，上磁板環(huán)中間放置玻璃杯容器2，容器底部放置在梯形磁極12上端面，梯形磁極下端連接鐵芯6，鐵芯外纏繞勵磁線圈7，玻璃杯容器中裝有磁性液體3和若干個密度不同的非導磁浮子4，磁性液體是被單分子層表面活性劑包覆直徑小于10nm的單疇磁性顆粒高度彌散于某種載液中而形成的“固液”兩相膠體溶液，浮子為最小密度大于正常情況下磁性液體密度的漏斗形狀，每個浮子上裝有微小等質(zhì)量的旗子，容器上方配有攝像系統(tǒng)，攝像系統(tǒng)為攝像頭13轉(zhuǎn)動安裝在連桿1上，連桿固定在上磁軛板11上。下磁軛板底部裝有三個支撐用支腿10。

上、下磁軛板如圖2所示為圓形10mm厚的低碳鋼板。

其中鐵芯(6)是由圓柱鐵芯和上端的梯形磁極12連在一起，圓柱鐵芯用來支撐勵磁線圈，線圈通電時產(chǎn)生的磁通被耦合到鐵芯中，它既是磁通的收集器，又是阻力極小的磁通通道，根據(jù)勵磁電流方向不同，磁通可能從鐵芯上端進入梯形磁極，也可能從下端進入下磁軛板。立柱既能起到支撐和固定上、下磁軛板的作用，又能起到導磁的作用。下磁軛板和鐵芯連在一起，鐵芯中的磁通通過下磁軛板、立柱、上磁軛板、環(huán)形磁極，經(jīng)過空間進入梯形磁極回到鐵芯，形成回路，并在環(huán)形磁極和梯形磁極之間形成我們需要的磁場，反之亦然。

演示時，通過旋轉(zhuǎn)上磁極環(huán)，可以調(diào)整上磁極環(huán)的上下位置，來改變磁場梯度。當磁極間出現(xiàn)梯度磁場時磁性液體的密度會按磁場梯度分布，也就是說相同磁位面上的磁性液體密度相同，不同磁位面上的磁性液體密度不同，磁位越高的磁位面上磁性液體密度就越大。懸浮在磁性液體中的浮子，會自動尋找和自己密度相同的磁性液體層面，并在這個層面上懸浮起來。攝像系統(tǒng)方向節(jié)使連桿能多向擺動，以便使攝像頭能從不同方向攝錄杯中磁性液體表面的各種變化，再通過放映機放映。