专利名称：一种展示磁场空间分布的磁性液体系列装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及展示磁场空间分布的装置，该装置适用于相关学校及科研机构的
教学用具，相关磁性液体公司的宣传品，相关博物馆及科技馆等展馆陈列的展品，相关个人 的收藏品及室内装饰品等。
背景技术：
磁体周围存在一种看不见，摸不着的物质，但它却实际存在，这就是磁场。目前，人 们都是通过小磁针的偏转、铁屑有规律的分布来证实磁场的存在和强弱。小磁针的偏转不 能让人整体上把握磁场的空间分布，铁屑有规律的分布虽然能整体上反映磁铁周围磁场的 分布，但只是静态的二维平面展示。上述两种方法都不能有效地动态三维展示磁场的空间 分布，目前缺乏新颖且现象明显的展示磁场空间分布的装置。
实用新型内容本实用新型的目的是提供系列展示磁场空间分布的装置，使假想的磁场线生动形 象地三维展现出来。 为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下 —种展示磁场空间分布的磁性液体系列装置包括永磁铁磁场空间分布展示管、永 磁铁磁场空间分布展示球和电磁铁磁场空间分布展示塔。 永磁铁磁场空间分布展示管由玻璃管1、无色透明液体2、磁性液体3和永磁铁4
组成；无色透明液体2和磁性液体3密封在玻璃管1中。永磁铁4置于玻璃管1的外面，永
磁铁4与磁性液体3的有效作用距离与永磁铁4的材质有关，与磁性液体3的性能也有关。
不同材质的永磁铁4，不同基液的磁性液体3，有效作用距离不同，有效作用距离为0-9cm。
也可以将多个这样的展示管进行组合，这样的处理将会进一步增加其观赏性。 永磁铁磁场空间分布展示球由球形玻璃容器5、无色透明液体2、磁性液体3、球状
导磁体6和支撑底座7组成；无色透明液体2、磁性液体3和球状导磁体6密封在球形玻璃
容器5中；球形玻璃容器5与支撑底座7密封连接，支撑底座7中嵌有强磁性的永磁铁，材
质为钕硼铁，能够将球状导磁体6磁化，从而在球状导磁体6周围形成磁场，球状导磁体6
也能够是半球状。 电磁铁磁场空间分布展示塔由玻璃容器8、无色透明液体2、磁性液体3、铁芯9、外 壳10、励磁线圈11、底座12以及外部电路组成；电磁铁磁场空间分布展示塔上半部罩玻璃 容器8，下半部是外壳10，玻璃容器8与外壳10紧密连接。无色透明液体2、磁性液体3、铁 芯9密封在玻璃容器8中，铁芯9突出，突出的部分雕刻成球状、半球状、圆锥螺旋塔状或生 物的形状(如动物、人)。铁芯9的雕刻设计需符合物理学原理，同时也应当考虑艺术元素。 励磁线圈11与铁芯9固定在底座12上，密封在外壳10中，励磁线圈11缠绕在铁芯9未突 出的部分。铁芯9在励磁线圈ll产生的磁场下会被磁化，从而在自身的周围形成磁场。外 壳10由十号钢制成，外壳IO上规律分布着很多的散热孔，能有效地散去电磁铁产生的热量，使装置更稳定地工作。 所述无色透明液体2由蒸馏水和丙三醇(C3H303)按10. 5 : 1. 5的质量比配制而 成，磁性液体3为白油基磁性液体； 所述无色透明液体2与磁性液体3互不相溶且不发生化学反应，无色透明液体2 能够避免磁性液体3粘附在玻璃内壁上，无色透明液体2也能够是有色液体；无色透明液体 2与磁性液体3按任意比例混合。 永磁铁磁场空间分布展示管适用于展示圆形、条形或蹄形永久磁铁的磁场空间分 布，并可以通过改变永磁铁的数量及永磁铁与展示管的相对位置，有效地动态三维展示磁 场的空间分布； 永磁铁磁场空间分布展示球适用于展示球状导磁体或半球状导磁体周围的磁场 空间分布，展示磁场空间分布的效果可以比拟为动物，如海胆、剌猬等，给人无限的想象空 间； 电磁铁磁场空间分布展示塔，利用一块特殊构造的电磁铁和新型功能材料"磁性 液体"，使得所雕刻的塔表面发生一系列的形状及运动变化，这种形状及运动变化是由于磁 场强度的变化，这种变化也反映了电磁铁铁芯周围的磁场空间分布，可以让人们亲身体会 那种变化，并且可以得到多重感官享受，启发人们探索高科技和审美艺术的未知领域。 本实用新型的有益效果是结合一与磁性液体互不相溶且不发生化学反应的无色 透明液体，创新性地运用固_液两相胶体溶液"磁性液体"三维地动态展示磁场的空间分 布，展示模式新颖，展示效果明显，更具趣味性、真实性，便于人们理解抽象概念。
图1是永磁铁磁场空间分布展示管的结构示意图。 图中1 、玻璃管，2 、无色透明液体，3 、磁性液体，4、永磁铁。 图2是永磁铁磁场空间分布展示球的结构示意图。 图中5、球形玻璃容器，2、无色透明液体，3、磁性液体，6、球状导磁体，7、支撑底座。 图3是电磁铁磁场空间分布展示塔的结构示意图。 图中8、玻璃容器，2、无色透明液体，3、磁性液体，9、铁芯，10、外壳，11 、励磁线圈， 12、底座。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细地描述，但并不影响本实用新型的保护 范围。 以下实施例中无色透明液体2由10. 5g的蒸馏水和1. 5g的丙三醇(C3H303)混合 而成，磁性液体3均为白油基磁性液体。 实施例1 如图1所示，永磁铁磁场空间分布展示管由玻璃管1、无色透明液体2、磁性液体3 和永磁铁4组成；无色透明液体2和磁性液体3密封于玻璃管1中，本实施例采用圆形永磁 铁4，材质为钕硼铁。将圆形永磁铁4置于玻璃管1外部，圆形永磁铁4与玻璃管1之间的距离为lcm，此时，玻璃管1中的磁性液体3会对永磁铁4产生的磁场做出响应，原来平静的 液面就会形成三维尖峰，此三维尖峰的空间分布就反映了圆形永磁铁4周围的磁场空间分 布。 实施例2 将实施例1中的无色透明液体2替换为无色透明液体2和红色偶氮染料的混合 物，无色透明液体2与红色偶氮染料的质量比为5 : l，其中的红色偶氮染料不与磁性液体 相溶且不发生化学反应。将两个展示管成30度角(其它角度也可)放置，这样的处理将会 进一步增加其观赏性。 实施例3 如图2所示，永磁铁磁场空间分布展示球由球形玻璃容器5、无色透明液体2、磁性 液体3、球状导磁体6和支撑底座7组成；无色透明液体2、磁性液体3和球状导磁体6密 封在球形玻璃容器5中，支撑底座7中嵌有强磁性的永磁铁，材质为钕硼铁。磁性液体3已 在球状导磁体6周围形成的磁场条件下产生形变，从图中可以判断，球状导磁体6形成的磁 场为球形辐射状，这与常规的物理知识相符，同时，促使人们进一步思考相关的科学文化知 识。展示磁场空间分布的效果可以比拟为动物，如海胆、剌猬等，给人无限的想象空间。 实施例4 模拟"海胆"动物在海水中运动的场景 将实施例3中的无色透明液体2换成无色透明液体2和红色偶氮染料的混合物， 其中无色透明液体2和红色偶氮染料的质量比为5 : l，红色偶氮染料不与磁性液体相溶且 不发生化学反应，同时在球形玻璃容器5内加入一些小型布景，结合电磁学原理，制作一个 虚拟的海洋世界将球形导磁体6和支撑底座7中的强磁铁换成电磁铁，同时电磁铁的下端 部连接一个轴动机制，可以使得铁芯运动。 一方面，永磁铁换成了电磁铁，可以展现"海胆" 的出现与消失，另一方面，增加一个轴动机制，可以让"海胆"运动起来。总体看来，"海胆" 成了一个活的生命体。 实施例5 如图3所示，电磁铁磁场空间分布展示塔由玻璃容器8、无色透明液体2、磁性液体 3、铁芯9、外壳10、励磁线圈11和底座12组成。电磁铁磁场空间分布展示塔上半部罩玻璃 容器8，下半部是外壳10。玻璃容器8与外壳10紧密连接，外壳10由十号钢制成，上面有 规律地刻了很多的散热孔，有效地散去电磁铁产生的热量，使装置更稳定地工作。励磁线圈 11与铁芯9固定在底座12上，密封在外壳10中，励磁线圈11缠绕在铁芯9未突出的部分。 无色透明液体2、磁性液体3、铁芯9密封在玻璃容器8中，将突出的铁芯9雕刻成具有lcm 螺距的圆锥螺旋塔，不接通电源时，磁性液体3液面平静。接通电源瞬间，即可观察到处于 平面的磁性液体3界面出现"三维尖峰"状态，并一边沿着圆锥螺旋塔状的铁芯9螺距的边 缘顺时针旋转纵向盘升，直至塔顶，同时沿着圆锥螺旋塔状的铁芯9螺距的边缘顺时针横 向伸展，就像鲨鱼的牙齿，形成三维动态现象。加大励磁线圈11的电流，顺时针旋转速度加 大，横向尖峰伸展变长。当关闭电源，会观察到磁性液体沿着圆锥螺旋塔状的铁芯9的边缘 逆时针纵向下落，旋转速度减弱，直至塔底，同时沿着圆锥螺旋塔状的铁芯9的边缘逆时针 横向尖峰伸展，尖峰伸展长度减小，直至为零。整个过程变化多样，给人多重感官享受，启发 人们去思索其中的成因。
权利要求一种展示磁场空间分布的磁性液体系列装置，其特征在于，该系列装置包括永磁铁磁场空间分布展示管、永磁铁磁场空间分布展示球和电磁铁磁场空间分布展示塔，其中永磁铁磁场空间分布展示管由玻璃管(1)、无色透明液体(2)、磁性液体(3)和永磁铁(4)组成；无色透明液体(2)和磁性液体(3)密封在玻璃管(1)中，永磁铁(4)置于玻璃管(1)的外面，永磁铁(4)与磁性液体(3)的有效作用距离为0-9cm；永磁铁磁场空间分布展示球由球形玻璃容器(5)、无色透明液体(2)、磁性液体(3)、球状导磁体(6)和支撑底座(7)组成，无色透明液体(2)、磁性液体(3)和球状导磁体(6)密封在球形玻璃容器(5)中，球形玻璃容器(5)与支撑底座(7)密封连接，支撑底座(7)中嵌有强磁性的永磁铁；电磁铁磁场空间分布展示塔由玻璃容器(8)、无色透明液体(2)、磁性液体(3)、铁芯(9)、外壳(10)、励磁线圈(11)、底座(12)以及外部电路组成；电磁铁磁场空间分布展示塔上半部罩玻璃容器(8)，下半部是外壳(10)，玻璃容器(8)与外壳(10)紧密连接，无色透明液体(2)、磁性液体(3)、铁芯(9)密封在玻璃容器(8)中，铁芯(9)突出，励磁线圈(11)与铁芯(9)固定在底座(12)上，密封在外壳(10)中，励磁线圈(11)缠绕在铁芯(9)未突出的部分，铁芯(9)在励磁线圈(11)产生的磁场下会被磁化，从而在自身的周围形成磁场，外壳(10)由十号钢制成，外壳(10)上规律分布散热孔。
2. 根据权利要求1所述的一种展示磁场空间分布的磁性液体系列装置，其特征在于， 所述的永磁铁磁场空间分布展示球的球状导磁体(6)为半球状。
3. 根据权利要求1所述的一种展示磁场空间分布的磁性液体系列装置，其特征在于， 所述的电磁铁磁场空间分布展示塔的密封在玻璃容器(8)中的铁芯(9)突出的部分 刻成 球状、半球状、圆锥螺旋塔状或符合物理学原理的生物形状。
专利摘要本实用新型涉及展示磁场空间分布的磁性液体系列装置，该系列装置包括永磁铁磁场空间分布展示管、永磁铁磁场空间分布展示球和电磁铁磁场空间分布展示塔。适用于相关学校及科研机构的教学用具，相关磁性液体公司的宣传品，相关博物馆及科技馆等展馆陈列的展品，相关个人的收藏品及室内装饰品等。本实用新型结合一种与磁性液体互不相溶且不发生化学反应的无色透明液体，创新性地运用固-液两相胶体溶液“磁性液体”三维地动态展示磁场的空间分布，展示模式新颖，展示效果明显，更具趣味性、真实性，便于人们理解抽象概念。
文档编号G09B23/18GK201498120SQ20092001609
公开日2010年6月2日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者付延庆, 刘志升, 孙峤, 李学慧 申请人:大连大学