專利名稱：展示磁場空間分布的磁性液體系列裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及展示磁場空間分布的裝置，該裝置適用于相關(guān)學(xué)校及科研機構(gòu)的教學(xué)用 具，相關(guān)磁性液體公司的宣傳品，相關(guān)博物館及科技館等展館陳列的展品，相關(guān)個人的 收藏品及室內(nèi)裝飾品等。
背景技術(shù)：
磁體周圍存在一種看不見，摸不著的物質(zhì)，但它卻實際存在，這就是磁場。目前， 人們都是通過小磁針的偏轉(zhuǎn)、鐵屑有規(guī)律的分布來證實磁場的存在和強弱。小磁針的偏 轉(zhuǎn)不能讓人整體上把握磁場的空間分布，鐵屑有規(guī)律的分布雖然能整體上反映磁鐵周圍 磁場的分布，但只是靜態(tài)的二維平面展示。上述兩種方法都不能有效地動態(tài)三維展示磁 場的空間分布，目前缺乏新穎且現(xiàn)象明顯的展示磁場空間分布的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供系列展示磁場空間分布的裝置，使假想的磁場線生動形象地三 維展現(xiàn)出來。
為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下-
展示磁場空間分布的磁性液體系列裝置包括永磁鐵磁場空間分布展示管、永磁鐵磁 場空間分布展示球和電磁鐵磁場空間分布展示塔。
永磁鐵磁場空間分布展示管由玻璃管1、無色透明液體2、磁性液體3和永磁鐵4組 成；無色透明液體2和磁性液體3密封在玻璃管1中。永磁鐵4置于玻璃管1的外面， 永磁鐵4與磁性液體3的有效作用距離與永磁鐵4的材質(zhì)有關(guān)，與磁性液體3的性能也 有關(guān)。不同材質(zhì)的永磁鐵4，不同基液的磁性液體3，有效作用距離不同，有效作用距離 為0-9cm。也可以將多個這樣的展示管進行組合，這樣的處理將會進一歩增加其觀賞性。
永磁鐵磁場空間分布展示球由球形玻璃容器5、無色透明液體2、磁性液體3、球狀 導(dǎo)磁體6和支撐底座7組成；無色透明液體2、磁性液體3和球狀導(dǎo)磁體6密封在球形 玻璃容器5中；球形玻璃容器5與支撐底座7密封連接，支撐底座7中嵌有強磁性的永磁鐵，材質(zhì)為釹硼鐵，能夠?qū)⑶驙顚?dǎo)磁體6磁化，從而在球狀導(dǎo)磁體6周圍形成磁場， 球狀導(dǎo)磁體6也能夠是半球狀。
電磁鐵磁場空間分布展示塔由玻璃容器8、無色透明液體2、磁性液體3、鐵芯9、 外殼10、勵磁線圈11、底座12以及外部電路組成；電磁鐵磁場空間分布展示塔上半部 罩玻璃容器8，下半部是外殼IO，玻璃容器8與外殼IO緊密連接。無色透明液體2、磁 性液體3、鐵芯9密封在玻璃容器8中，鐵芯9突出，突出的部分雕刻成球狀、半球狀、 圓錐螺旋塔狀或生物的形狀(如動物、人)。鐵芯9的雕刻設(shè)計需符合物理學(xué)原理，同時 也應(yīng)當考慮藝術(shù)元素。勵磁線圈11與鐵芯9固定在底座12上，密封在外殼10中，勵磁 線圈11纏繞在鐵芯9未突出的部分。鐵芯9在勵磁線圈11產(chǎn)生的磁場下會被磁化，從 而在自身的周圍形成磁場。外殼10由十號鋼制成，外殼10上規(guī)律分布著很多的散熱孔， 能有效地散去電磁鐵產(chǎn)生的熱量，使裝置更穩(wěn)定地工作。
所述無色透明液體2由蒸餾水和丙三醇(C3H303)按10.5: 1.5的質(zhì)量比配制而成， 磁性液體3為白油基磁性液體；
所述無色透明液體2與磁性液體3互不相溶且不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，無色透明液體2能 夠避免磁性液體3粘附在玻璃內(nèi)壁上，無色透明液體2也能夠是有色液體；無色透明液 體2與磁性液體3按任意比例混合。
永磁鐵磁場空間分布展示管適用于展示圓形、條形或蹄形永久磁鐵的磁場空間分布， 并可以通過改變永磁鐵的數(shù)量及永磁鐵與展示管的相對位置，有效地動態(tài)三維展示磁場 的空間分布；
永磁鐵磁場空間分布展示球適用于展示球狀導(dǎo)磁體或半球狀導(dǎo)磁體周圍的磁場空間 分布，展示磁場空間分布的效果可以比擬為動物，如海膽、刺猬等，給人無限的想象空 間；
電磁鐵磁場空間分布展示塔，利用一塊特殊構(gòu)造的電磁鐵和新型功能材料"磁性液 體"，使得所雕刻的塔表面發(fā)生一系列的形狀及運動變化，這種形狀及運動變化是由于磁 場強度的變化，這種變化也反映了電磁鐵鐵芯周圍的磁場空間分布，可以讓人們親身體 會那種變化，并且可以得到多重感官享受，啟發(fā)人們探索高科技和審美藝術(shù)的未知領(lǐng)域。本發(fā)明的有益效果是結(jié)合一與磁性液體互不相溶且不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的無色透明液 體，創(chuàng)新性地運用固-液兩相膠體溶液"磁性液體"三維地動態(tài)展示磁場的空間分布，展示模 式新穎，展示效果明顯，更具趣味性、真實性，便于人們理解抽象概念。


圖1是永磁鐵磁場空間分布展示管的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、玻璃管，2、無色透明液體，3、磁性液體，4、永磁鐵。
圖2是永磁鐵磁場空間分布展示球的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中5、球形玻璃容器，2、無色透明液體，3、磁性液體，6、球狀導(dǎo)磁體，7、支 撐底座。
圖3是電磁鐵磁場空間分布展示塔的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中8、玻璃容器，2、無色透明液體，3、磁性液體，9、鐵芯，10、外殼，U、 勵磁線圈，12、底座。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細地描述，但并不影響本發(fā)明的保護范圍。 以下實施例中無色透明液體2由10.5g的蒸餾水和1.5g的丙三醇(C3H303)混合而成， 磁性液體3均為白油基磁性液體。
實施例1
如圖1所示，永磁鐵磁場空間分布展示管由玻璃管1、無色透明液體2、磁性液體3 和永磁鐵4組成；無色透明液體2和磁性液體3密封于玻璃管1中，本實施例采用圓形 永磁鐵4，材質(zhì)為釹硼鐵。將圓形永磁鐵4置于玻璃管1外部，圓形永磁鐵4與玻璃管1 之間的距離為lcm，此時，玻璃管1中的磁性液體3會對永磁鐵4產(chǎn)生的磁場做出響應(yīng)， 原來平靜的液面就會形成三維尖峰，此三維尖峰的空間分布就反映了圓形永磁鐵4周圍 的磁場空間分布。
實施例2
將實施例1中的無色透明液體2替換為無色透明液體2和紅色偶氮染料的混合物，無色透明液體2與紅色偶氮染料的質(zhì)量比為5: 1，其中的紅色偶氮染料不與磁性液體相 溶且不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。將兩個展示管成30度角(其它角度也可)放置，這樣的處理將會 進一歩增加其觀賞性。
實施例3
如圖2所示，永磁鐵磁場空間分布展示球由球形玻璃容器5、無色透明液體2、磁性 液體3、球狀導(dǎo)磁體6和支撐底座7組成；無色透明液體2、磁性液體3和球狀導(dǎo)磁體6 密封在球形玻璃容器5中，支撐底座7中嵌有強磁性的永磁鐵，材質(zhì)為釹硼鐵。磁性液 體3已在球狀導(dǎo)磁體6周圍形成的磁場條件下產(chǎn)生形變，從圖中可以判斷，球狀導(dǎo)磁體 6形成的磁場為球形輻射狀，這與常規(guī)的物理知識相符，同時，促使人們進一歩思考相 關(guān)的科學(xué)文化知識。展示磁場空間分布的效果可以比擬為動物，如海膽、刺猬等，給人 無限的想象空間。
實施例4
模擬"海膽"動物在海水中運動的場景
將實施例3中的無色透明液體2換成無色透明液體2和紅色偶氮染料的混合物，其 中無色透明液體2和紅色偶氮染料的質(zhì)量比為5: 1，紅色偶氮染料不與磁性液體相溶且 不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時在球形玻璃容器5內(nèi)加入一些小型布景，結(jié)合電磁學(xué)原理，制作 一個虛擬的海洋世界將球形導(dǎo)磁體6和支撐底座7中的強磁鐵換成電磁鐵，同時電磁 鐵的下端部連接一個軸動機制，可以使得鐵芯運動。 一方面，永磁鐵換成了電磁鐵，可 以展現(xiàn)"海膽"的出現(xiàn)與消失，另一方面，增加一個軸動機制，可以讓"海膽"運動起 來?？傮w看來，"海膽"成了一個活的生命體。
實施例5
如圖3所示，電磁鐵磁場空間分布展示塔由玻璃容器8、無色透明液體2、磁性液體 3、鐵芯9、外殼IO、勵磁線圈11和底座12組成。電磁鐵磁場空間分布展示塔上半部罩 玻璃容器8，下半部是外殼IO。玻璃容器8與外殼IO緊密連接，外殼10由十號鋼制成，上面有規(guī)律地刻了很多的散熱孔，有效地散去電磁鐵產(chǎn)生的熱量，使裝置更穩(wěn)定地工作。 勵磁線圈11與鐵芯9固定在底座12上，密封在外殼10中，勵磁線圈11纏繞在鐵芯9 未突出的部分。無色透明液體2、磁性液體3、鐵芯9密封在玻璃容器8中，將突出的鐵 芯9雕刻成具有l(wèi)cm螺距的圓錐螺旋塔，不接通電源時，磁性液體3液面平靜。接通電 源瞬間，即可觀察到處于平面的磁性液體3界面出現(xiàn)"三維尖峰"狀態(tài)，并一邊沿著圓 錐螺旋塔狀的鐵芯9螺距的邊緣順時針旋轉(zhuǎn)縱向盤升，直至塔頂，同時沿著圓錐螺旋塔 狀的鐵芯9螺距的邊緣順時針橫向伸展，就像鯊魚的牙齒，形成三維動態(tài)現(xiàn)象。加大勵 磁線圈ll的電流，順時針旋轉(zhuǎn)速度加大，橫向尖峰伸展變長。當關(guān)閉電源，會觀察到磁 性液體沿著圓錐螺旋塔狀的鐵芯9的邊緣逆時針縱向下落，旋轉(zhuǎn)速度減弱，直至塔底， 同時沿著圓錐螺旋塔狀的鐵芯9的邊緣逆時針橫向尖峰伸展，尖峰伸展長度減小，直至 為零。整個過程變化多樣，給人多重感官享受，啟發(fā)人們?nèi)ニ妓髌渲械某梢颉?br> 權(quán)利要求
1、展示磁場空間分布的磁性液體系列裝置，其特征在于，該系列裝置包括永磁鐵磁場空間分布展示管、永磁鐵磁場空間分布展示球和電磁鐵磁場空間分布展示塔，其中永磁鐵磁場空間分布展示管由玻璃管(1)、無色透明液體(2)、磁性液體(3)和永磁鐵(4)組成；無色透明液體(2)和磁性液體(3)密封在玻璃管(1)中，永磁鐵(4)置于玻璃管(1)的外面，永磁鐵(4)與磁性液體(3)的有效作用距離為0-9cm；永磁鐵磁場空間分布展示球由球形玻璃容器(5)、無色透明液體(2)、磁性液體(3)、球狀導(dǎo)磁體(6)和支撐底座(7)組成，無色透明液體(2)、磁性液體(3)和球狀導(dǎo)磁體(6)密封在球形玻璃容器(5)中，球形玻璃容器(5)與支撐底座(7)密封連接，支撐底座(7)中嵌有強磁性的永磁鐵，材質(zhì)為釹硼鐵，能夠?qū)⑶驙顚?dǎo)磁體(6)磁化，從而在球狀導(dǎo)磁體(6)周圍形成磁場；電磁鐵磁場空間分布展示塔由玻璃容器(8)、無色透明液體(2)、磁性液體(3)、鐵芯(9)、外殼(10)、勵磁線圈(11)、底座(12)以及外部電路組成；電磁鐵磁場空間分布展示塔上半部罩玻璃容器(8)，下半部是外殼(10)，玻璃容器(8)與外殼(10)緊密連接，無色透明液體(2)、磁性液體(3)、鐵芯(9)密封在玻璃容器(8)中，鐵芯(9)突出，勵磁線圈(11)與鐵芯(9)固定在底座(12)上，密封在外殼(10)中，勵磁線圈(11)纏繞在鐵芯(9)未突出的部分，鐵芯(9)在勵磁線圈(11)產(chǎn)生的磁場下會被磁化，從而在自身的周圍形成磁場，外殼(10)由十號鋼制成，外殼(10)上規(guī)律分布散熱孔。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種展示磁場空間分布的磁性液體系列裝置，其特征在于， 所述的無色透明液體(2)由蒸餾水和丙三醇按質(zhì)量比為10.5: 1.5配制而成，無色透明 液體(2)也能夠是有色液體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種展示磁場空間分布的磁性液體系列裝置，其特征在于， 所述的磁性液體(3)為白油基磁性液體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種展示磁場空間分布的磁性液體系列裝置，其特征在于， 所述的無色透明液體(2)與磁性液體(3)互不相溶且不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，無色透明液體(2)能夠避免磁性液體(3)粘附在玻璃內(nèi)壁上，無色透明液體(2)與磁性液體(3) 按任意比例混合。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種展示磁場空間分布的磁性液體系列裝置，其特征在于， 所述的永磁鐵磁場空間分布展示管能夠組合展示，適用于展示圓形、條形或蹄形永久磁 鐵的磁場空間分布。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種展示磁場空間分布的磁性液體系列裝置，其特征在于， 所述的永磁鐵磁場空間分布展示球的球狀導(dǎo)磁體(6)為半球狀。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種展示磁場空間分布的磁性液體系列裝置，其特征在于， 所述的永磁鐵磁場空間分布展示球適用于展示球狀導(dǎo)磁體或半球狀導(dǎo)磁體周圍的磁場空 間分布。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種展示磁場空間分布的磁性液體系列裝置，其特征在于， 所述的電磁鐵磁場空間分布展示塔的密封在玻璃容器(8)中的鐵芯(9)突出的部分雕刻 成球狀、半球狀、圓錐螺旋塔狀或符合物理學(xué)原理的生物形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及展示磁場空間分布的磁性液體系列裝置，該系列裝置包括永磁鐵磁場空間分布展示管、永磁鐵磁場空間分布展示球和電磁鐵磁場空間分布展示塔。適用于相關(guān)學(xué)校及科研機構(gòu)的教學(xué)用具，相關(guān)磁性液體公司的宣傳品，相關(guān)博物館及科技館等展館陳列的展品，相關(guān)個人的收藏品及室內(nèi)裝飾品等。本發(fā)明通過配置一種與磁性液體互不相溶且不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的無色透明液體，創(chuàng)新性地運用固-液兩相膠體溶液“磁性液體”三維地動態(tài)展示磁場的空間分布，展示模式新穎，展示效果明顯，更具趣味性、真實性，便于人們理解抽象概念。
文檔編號G09B23/18GK101615355SQ20091001286
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者付延慶, 劉志升, 嶠 孫, 李學(xué)慧 申請人:大連大學(xué)