RU2019872C1

RU2019872C1 - Apparatus to study phenomenon of magnetism

Info

Publication number: RU2019872C1
Authority: RU
Inventors: Михаил Федорович Остриков; Александр Евстафьевич Лямин; Дарья Владимировна Иванова
Original assignee: Михаил Федорович Остриков; Александр Евстафьевич Лямин; Дарья Владимировна Иванова
Priority date: 1992-04-16
Filing date: 1992-04-16
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: demonstration equipment. SUBSTANCE: apparatus has housing, permanent magnet manufactured in the form of circular ring magnet with asymmetric magnetization, tube made of clear material, first ferromagnetic element anchored inside tube and two additional ferromagnetic elements installed in tube for free movement along its axis within limits from first element to proper stoppers of tube. Tube is mounted in holes of ring magnet and housing for free movement along their axis. With movement of tube with respect to housing with magnetic ring first ferromagnetic element goes out of center of ring and in point where direction of field changes it reverses magnetic polarity and pushes off additional ferromagnetic element which moves in tube to proper stopper. With further movement of tube when ferromagnetic element passes special point additional ferromagnetic element is lifted by rod to touching main ferromagnetic element and it is again attracted to main ferromagnetic element. EFFECT: capability to demonstrate presence of special points in structure of magnetic field. 3 dwg

Description

Изобретение относится к демонстрационным приборам по магнетизму и может быть использовано, например, в учебном процессе. The invention relates to demonstration devices for magnetism and can be used, for example, in the educational process.

Известно учебное пособие по физике для демонстрации пара- и диамагнетизма, выполненное в виде коромысла, несущего на концах диамагнетик и парамагнетик, а коромысло установлено на вертикальной оси с возможностью поворота в горизонтальной плоскости. A physics textbook is known to demonstrate para- and diamagnetism, made in the form of a rocker arm bearing diamagnetics and paramagnets at the ends, and the rocker arm is mounted on a vertical axis with the possibility of rotation in a horizontal plane.

Недостатком данного учебного пособия по физике является то, что оно не позволяет продемонстрировать наличие особых точек в структуре магнитного поля постоянного кольцевого магнита с осевой намагниченностью. The disadvantage of this textbook in physics is that it does not allow us to demonstrate the presence of special points in the structure of the magnetic field of a permanent ring magnet with axial magnetization.

Известно устройство для демонстрации свойств магнитного поля, содержащее источник магнитного поля, частицы и кольцо из магнитного материала, экран, оптическую систему для проецирования на экран перемещения частиц под действием магнитного поля, имеющую линзу и объектив, прозрачную кювету с жидкостью, расположенную между линзой и объективом оптической системы, дополнительные частицы из немагнитного материала, плотность которого меньше плотности жидкости, при этом частицы из магнитного материала закреплены на поверхности дополнительных частиц, на поверхности которых закреплены элементы из растворимого в жидкости красящего вещества, а кольцо и частицы расположены в кювете. A device for demonstrating the properties of a magnetic field, comprising a magnetic field source, particles and a ring of magnetic material, a screen, an optical system for projecting particle movement under the influence of a magnetic field onto a screen, having a lens and a lens, a transparent cell with a liquid located between the lens and the lens optical system, additional particles of non-magnetic material, the density of which is less than the density of the liquid, while particles of magnetic material are fixed on the surface x particles, on the surface of which elements from a liquid-soluble coloring matter are fixed, and the ring and particles are located in a cuvette.

Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет продемонстрировать наличие особых точек в структуре магнитного поля постоянного кольцевого магнита с осевой намагниченностью. The disadvantage of this device is that it does not allow to demonstrate the presence of special points in the structure of the magnetic field of a permanent ring magnet with axial magnetization.

Известно устройство для демонстрации взаимодействия магнитов, содержащее ряд постоянных магнитов, имеющих в центре отверстия, пластину со сквозными отверстиями с установленными на них штырями, на которые надеваются постоянные магниты с обращенными друг к другу одноименными или разноименными полюсами. A device for demonstrating the interaction of magnets is known, comprising a series of permanent magnets having a hole in the center, a plate with through holes with pins mounted on them, on which permanent magnets are worn with opposite or opposite poles facing each other.

Недостатком известного устройства является то, что оно позволяет продемонстрировать только либо отталкивание магнитов при обращении их друг к другу разноименными полюсами, либо взаимодействие ферромагнитных тел с любым из полюсов магнита и не позволяет продемонстрировать наличие особых точек в структуре магнитного поля постоянного кольцевого магнита с осевой намагниченностью. A disadvantage of the known device is that it allows you to demonstrate only either the repulsion of the magnets when they contact each other with opposite poles, or the interaction of ferromagnetic bodies with any of the poles of the magnet and does not allow to demonstrate the presence of special points in the magnetic field structure of a permanent ring magnet with axial magnetization.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для изучения явления магнетизма, содержащее заполненный жидкостью прозрачный цилиндрический корпус с крышкой, набор постоянных магнитов и расположенный в жидкости ферромагнитный элемент, перемещаемый посредством магнитов, и проходящую через центр крышку и закрепленную в дне корпуса вертикально расположенную ось, установленный на оси плавающей в жидкости подшипник, соединенный посредством упругой связи с ферромагнитным элементом, и градуировочные стрелки, расположенные на крышке и закрепленные на оси, при этом крышка имеет угловую шкалу, а ферромагнитный элемент имеет стрелочный указатель. The closest in technical essence to the present invention is a device for studying the phenomenon of magnetism, containing a transparent liquid cylindrical body filled with liquid, a cover, a set of permanent magnets and a ferromagnetic element located in the liquid, moved by means of magnets, and passing through the center of the cover and vertically mounted in the bottom of the case an axis mounted on the axis of a bearing floating in a liquid, connected by elastic coupling to a ferromagnetic element, and graduated nye arrows on the cover and fastened to the axis, wherein the cover has an angular scale and the ferromagnetic member has a dial pointer.

Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет наглядно продемонстрировать наличие особых точек в структуре магнитного поля постоянного кольцевого магнита с осевой намагниченностью. The disadvantage of this device is that it does not allow you to clearly demonstrate the presence of special points in the structure of the magnetic field of a permanent ring magnet with axial magnetization.

Целью изобретения является расширение дидактических возможностей путем демонстрации наличия особых точек в структуре магнитного поля постоянного кругового кольцевого магнита с осевой намагниченностью. The aim of the invention is to expand the didactic capabilities by demonstrating the presence of special points in the magnetic field structure of a permanent circular annular magnet with axial magnetization.

Это достигается тем, что устройство для изучения явления магнетизма, содержащее корпус, постоянный магнит и ферромагнитный элемент, имеет трубку из прозрачного диамагнитного материала с торцевыми заглушками, содержащими центральные отверстия, и два дополнительных ферромагнитных элемента, жестко связанных с установочными стержнями, а постоянный магнит выполнен в виде кругового кольцевого магнита с осевой намагниченностью и установлен внутри корпуса, при этом трубка установлена внутри отверстия кольцевого магнита с возможностью свободного перемещения вдоль оси кольцевого магнита и корпуса, первый ферромагнитный элемент жестко установлен внутри на продольной оси трубки симметрично относительно заглушек, а каждый из дополнительных - в пространстве между первым ферромагнитным элементом и соответствующей торцевой заглушкой с возможностью свободного перемещения в этом пространстве вдоль оси трубки совместно с установочными стержнями. This is achieved by the fact that the device for studying the phenomenon of magnetism, comprising a housing, a permanent magnet and a ferromagnetic element, has a tube of transparent diamagnetic material with end caps containing central holes, and two additional ferromagnetic elements rigidly connected to the mounting rods, and the permanent magnet is made in the form of a circular ring magnet with axial magnetization and is installed inside the housing, while the tube is installed inside the hole of the ring magnet with the possibility of freedom After moving along the axis of the ring magnet and the housing, the first ferromagnetic element is rigidly mounted inside on the longitudinal axis of the tube symmetrically relative to the plugs, and each of the additional ones is in the space between the first ferromagnetic element and the corresponding end plug with the possibility of free movement along this axis along the tube axis together with installation rods.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для демонстрации свойств магнитного поля, разрез; на фиг.2 и 3 проиллюстрировано взаимодействие основного ферритового элемента с дополнительным при движении трубки относительно магнита. In FIG. 1 schematically shows a device for demonstrating the properties of a magnetic field, a section; figure 2 and 3 illustrates the interaction of the main ferrite element with the additional when the tube moves relative to the magnet.

Устройство содержит корпус 1 с центральным отверстием 2, который выполнен из диамагнитного материала, постоянный магнит, который выполнен в виде кругового кольца 3 с осесимметричной намагниченностью, трубку 4 из прозрачного диамагнитного материала с заглушками 5, 6, первый ферромагнитный элемент 7, который установлен внутри трубки симметрично относительно заглушек и укреплен упорными кольцами 8, второй 9 и третий 10 ферромагнитные элементы, которые выполнены в виде пластинок, закреплены на торцах установочных стержней 11, 12 и расположены внутри трубки 4 со свободой перемещения вдоль ее оси, при этом стержневые установочные элементы 11, 12 окрашены в яркий цвет, заглушки 5, 6 содержат центральные отверстия 13, 14, в которых установлены концы стержней 11, 12, а трубка 4 установлена внутри отверстий кольцевого магнита 3 и корпуса 1 со свободой перемещения вдоль их оси. The device comprises a housing 1 with a central hole 2, which is made of diamagnetic material, a permanent magnet, which is made in the form of a circular ring 3 with axisymmetric magnetization, a tube 4 of transparent diamagnetic material with plugs 5, 6, the first ferromagnetic element 7, which is installed inside the tube symmetrically with respect to the plugs and reinforced by thrust rings 8, the second 9 and third 10 ferromagnetic elements, which are made in the form of plates, are mounted on the ends of the mounting rods 11, 12 and are located inside For a tube 4 with freedom of movement along its axis, the rod mounting elements 11, 12 are brightly colored, the plugs 5, 6 contain central holes 13, 14 in which the ends of the rods 11, 12 are installed, and the tube 4 is installed inside the holes of the annular magnet 3 and the housing 1 with freedom of movement along their axis.

Устройство используется для демонстрации наличия особых точек в структуре магнитного поля постоянного кругового кольцевого магнита с осевой намагниченностью следующим образом. The device is used to demonstrate the presence of special points in the magnetic field structure of a permanent circular annular magnet with axial magnetization as follows.

В исходном положении устройство располагают так, чтобы ось трубки 4 была вертикально. Основной ферромагнитный элемент 7 устанавливают с помощью направляющей трубки 4 так, чтобы его центр масс совпадал с центром симметрии магнитного кольца 3. В этом положении основной ферромагнитный элемент 7 находится в точке с экстремальным значением магнитной индукции, становится магнитом и притягивает два дополнительных ферромагнитных элемента 9, 10 с их установочными стержнями 11, 12. In the initial position, the device is positioned so that the axis of the tube 4 is vertical. The main ferromagnetic element 7 is installed using the guide tube 4 so that its center of mass coincides with the center of symmetry of the magnetic ring 3. In this position, the main ferromagnetic element 7 is at a point with an extreme value of magnetic induction, becomes a magnet and attracts two additional ferromagnetic elements 9, 10 with their mounting rods 11, 12.

При медленном перемещении рукой трубки 4 относительно корпуса 1 с кольцом 3 основной ферромагнитный элемент 7 выходит из центра кольца 3 и в особой точке, где изменяется направление поля, основной ферромагнитный элемент 7 начинает перемагничиваться и отталкивает от себя дополнительный ферромагнитный элемент 10, который под действием силы тяжести перемещается вниз вдоль оси трубки 4 до внутренней стенки заглушки 6, а окрашенный установочный стержень 12 дополнительного элемента 10 выходит из отверстия 14 заглушки 6. When the tube 4 is slowly moved by hand with respect to the housing 1 with the ring 3, the main ferromagnetic element 7 exits the center of the ring 3 and at a particular point where the field direction changes, the main ferromagnetic element 7 begins to magnetize and repels the additional ferromagnetic element 10, which under the action of force gravity moves down along the axis of the tube 4 to the inner wall of the plug 6, and the painted mounting rod 12 of the additional element 10 comes out of the hole 14 of the plug 6.

При дальнейшем перемещении трубки 4 рукой, когда основной ферромагнитный элемент 7 проходит особую точку и перемагничивается, установочный стержень 12 вдвигают внутрь трубки 4 до соприкосновения дополнительного ферромагнитного элемента 10 с основным 7 и тогда дополнительный ферромагнитный элемент 10 вновь примагничивается к основному ферромагнитному элементу 7. With further movement of the tube 4 by hand, when the main ferromagnetic element 7 passes a special point and is magnetized, the mounting rod 12 is pushed inside the tube 4 until the additional ferromagnetic element 10 contacts the main 7 and then the additional ferromagnetic element 10 is again magnetized to the main ferromagnetic element 7.

Затем трубку 4 и дополнительные ферромагнитные элементы 9, 10 устанавливают в исходное положение, поворачивают устройство на 180^о и демонстрируют вторую особую точку постоянного кругового кольцевого магнита с осевой намагниченностью.Then the tube 4 and additional ferromagnetic elements 9, 10 are set to the initial position, the device is turned 180 ^° and the second special point of the permanent circular annular magnet with axial magnetization is shown.

Claims

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЯВЛЕНИЯ МАГНЕТИЗМА, содержащее корпус, постоянный магнит и ферромагнитный элемент, отличающееся тем, что оно имеет трубку из прозрачного диамагнитного материала с торцевыми заглушками, содержащими центральные отверстия, и два дополнительных ферромагнитных элемента, жестко связанных с установочными стержнями, а постоянный магнит выполнен в виде кругового кольцевого магнита с осевой намагниченностью и установлен в корпусе, при этом трубка установлена в отверстии кольцевого магнита с возможностью свободного перемещения вдоль оси кольцевого магнита и корпуса, первый ферромагнитный элемент жестко установлен на продольной оси трубки симметрично относительно заглушек, а каждый из дополнительных - в пространстве между первым ферромагнитным элементом и соответствующей торцевой заглушкой с возможностью свободного перемещения в этом пространстве вдоль оси трубки совместно с установочными стержнями. A device for studying the phenomenon of magnetism, comprising a housing, a permanent magnet and a ferromagnetic element, characterized in that it has a tube of transparent diamagnetic material with end caps containing central holes, and two additional ferromagnetic elements rigidly connected to the mounting rods, and the permanent magnet is made in the form of a circular ring magnet with axial magnetization and installed in the housing, while the tube is installed in the hole of the ring magnet with the possibility of free rooms along the axis of the ring magnet and the housing, the first ferromagnetic element is rigidly mounted on the longitudinal axis of the tube symmetrically with respect to the plugs, and each of the additional in the space between the first ferromagnetic element and the corresponding end plug with the possibility of free movement along this axis along the tube axis together with the mounting rods .