[發(fā)明專利]利用高溫超導原理演示混沌現(xiàn)象的復合擺及其制作方法

有效

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• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN108877424B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設計）人: 楊萬民;劉玉光
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西師范大學
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10;G09B23/06
• 代理公司: 西安智萃知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 61221
• 代理人: 張婕

本發(fā)明涉及利用高溫超導原理演示混沌現(xiàn)象的復合擺及其制作方法，包括支撐架、第一單疇超導塊、第一樣品盒、第一永磁體、擺錘和至少一個中間擺，第一樣品盒與支撐架固定連接，第一單疇超導塊固定在第一樣品盒底部，第一永磁體懸浮在第一單疇超導塊下方；中間擺包括第二永磁體、內(nèi)設有第二單疇超導塊的兩個第二樣品盒，兩個第二樣品盒分別通過非磁性細桿對稱設置在第一永磁體下方，第二單疇超導塊相對；第二永磁體懸浮在兩第二單疇超導塊之間；第一樣品盒、第二樣品盒內(nèi)盛裝液氮，第二永磁體與擺錘連接；本發(fā)明的混沌擺結(jié)構(gòu)簡單易于推廣，各級擺之間的能量損耗小，能更好的演示混沌現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于物理實驗儀器領(lǐng)域，具體涉及到利用高溫超導原理演示混沌現(xiàn)象的復合擺及其制作方法。

背景技術(shù)

單擺是一種常用的物理實驗儀器。單擺都是由一根擺線下方懸掛一擺球構(gòu)成，通過對單擺的擺動周期和擺長的測量，可間接測得當?shù)氐闹亓铀俣戎?。一般單擺在擺動過程中，擺線的懸掛點(擺軸)和擺長不發(fā)生改變。在物理教學的過程中，單擺的學習有著重要的實際意義。但是，現(xiàn)有的單擺裝置結(jié)構(gòu)過于復雜和繁瑣，不利于操作和維護，且只能用來演示單擺的運動規(guī)律，功能單一。

混沌理論是系統(tǒng)從有序突然變?yōu)闊o序狀態(tài)的一種演化理論，是對確定性系統(tǒng)中出現(xiàn)的內(nèi)在“隨機過程”形成的途徑、機制的研討?？茖W家們經(jīng)過的多年的研究發(fā)現(xiàn)，混沌系統(tǒng)是一個非周期性的不可逆過程，它對初始值反應敏感，一個微小的擾動變化，就會產(chǎn)生意想不到的結(jié)果，而且長期行為不可預測?；煦绗F(xiàn)象起因于物體不斷以某種規(guī)則復制前一階段的運動狀態(tài)，而產(chǎn)生的無法預測的隨機效果。混沌現(xiàn)象發(fā)生于易變動的物體或系統(tǒng)，該物體在行動之初極為單純，但經(jīng)過一定規(guī)則的連續(xù)變動之后，卻產(chǎn)生始料所未及的后果，也就是混沌狀態(tài)。但是現(xiàn)有的混沌擺的主擺桿與固定非磁性支架之間，主擺桿與副擺桿之間均存在轉(zhuǎn)動連接機構(gòu)，因為轉(zhuǎn)動連接結(jié)構(gòu)的存在，使得主擺桿與固定非磁性支架之間，主擺桿與副擺桿之間均存在著較大的摩擦力，能量損耗嚴重；另外現(xiàn)有的用于演示混沌現(xiàn)象的裝置結(jié)構(gòu)過于復雜和繁瑣，操作和維修困難，不利于推廣普及展示科普。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了利用高溫超導原理演示混沌現(xiàn)象的復合擺及其制作方法。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

利用高溫超導原理演示混沌現(xiàn)象的復合擺，包括支撐架、第一單疇超導塊、第一樣品盒、第一永磁體、擺錘和至少一個中間擺，所述第一樣品盒與支撐架固定連接，第一單疇超導塊固定在第一樣品盒底部，第一永磁體通過與第一單疇超導塊的相互作用力懸浮在第一單疇超導塊下方；

所述中間擺設置在第一永磁體與擺錘之間，中間擺包括第二永磁體、內(nèi)設有第二單疇超導塊的兩個第二樣品盒，兩個第二樣品盒分別通過兩根非磁性細桿與第一永磁體固定，且對稱懸掛于第一永磁體下方，并使兩個第二單疇超導塊相對；所述第二永磁體通過與兩個所述第二單疇超導塊的相互作用力懸浮在兩個第二單疇超導塊之間；

所述第一樣品盒、第二樣品盒內(nèi)均盛裝有液氮，所述第二永磁體下端通過擺繩與擺錘連接；

當包括兩個及以上所述中間擺時，相鄰中間擺之間通過非磁性支架連接。

上述的利用高溫超導原理演示混沌現(xiàn)象的復合擺，所述中間擺的第二單疇超導塊的形狀與第二樣品盒相同，均為圓柱形，且第二單疇超導塊固定在第二樣品盒的任意平面上。

上述的利用高溫超導原理演示混沌現(xiàn)象的復合擺，所述中間擺第二單疇超導塊為環(huán)狀超導塊，所述第二樣品盒為圓柱形，第二樣品盒的任一平面上設有圓柱形凹槽，圓柱形凹槽使第二樣品盒內(nèi)形成一個環(huán)形容納腔，所述第二單疇超導塊設在所述環(huán)形容納腔內(nèi)；且圓柱形凹槽的面積大于第二永磁體的橫截面面積，所述第二永磁體兩端分別插入至兩個第二樣品盒的所述圓柱形凹槽內(nèi)。

上述的利用高溫超導原理演示混沌現(xiàn)象的復合擺，當具有多個所述中間擺時，多個所述中間擺是權(quán)利要求2、權(quán)利要求3中中間擺的一個或多個的任意自由組合。