PL207546B1 - Przyrząd do badania właściwości diai paramagnetycznych substancji stałych lub ciekłych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przyrząd do badania właściwości dia- i paramagnetycznych substancji stałych lub ciekłych, mający zastosowanie w pracowniach fizycznych, szczególnie studenckich i szkolnych.

Znane do tego celu przyrządy opisane są w książce Tadeusza Dryńskiego pt. „Doświadczenia pokazowe z fizyki”, wydanej przez Państwowe Wydawnictwo Naukowe w Warszawie w 1966 r. Jeden z opisanych przyrzą dów polega na tym, ż e prę cik z diamagnetyka (bizmutu), zawieszony jest na cienkiej nitce rozciągniętej pionowo między bokami mosiężnej ramki ustawionej między biegunami silnego elektromagnesu. Podczas wytwarzania pola magnetycznego przez elektromagnes pręcik jest z niego wypychany i ustawia się prostopadle do linii pola. Inny z opisanych w tej książce przyrządów składa się z bizmutowej kuli, zawieszonej między biegunami elektromagnesu na pionowej nici przywiązanej do jednego ramienia dźwigni dwustronnej, zrównoważonej obciążnikiem wkręcanym na śrubę połączoną z drugim ramieniem dźwigni. W czasie wytwarzania pola magnetycznego przez elektromagnes kula jest z niego wypychana i równowaga dźwigni ulega zachwianiu. Jeszcze inny z ujawnionych w tej samej książce przyrządów zbudowany jest z poziomej rurki szklanej, zatopionej na obu końcach i wypełnionej badaną cieczą dia- lub paramagnetyczną oraz zamkniętej od góry w połowie długości korkiem, zaopatrzonym w haczyk i przywiązanej do pionowej nitki, na której rurka zawieszona jest między biegunami elektromagnesu. Gdy elektromagnes wytwarza pole magnetyczne, to rurka zawierająca ciecz diamagnetyczną jest z niego wypychana i zajmuje położenie prostopadłe do linii pola, natomiast rurka z cieczą paramagnetyczną jest wciągana w pole i ustawia się równolegle do jego linii. W opisanych rozwiązaniach zmiany położenia próbki substancji dia- lub paramagnetycznej uwidaczniane są dla większej grupy osób za pomocą projekcji optycznej pionowej.

Również znane do tego celu przyrządy opisane są w książce Richarda Manliffe Suttona zatytułowanej „Demonstration experiments in physics”, wydanej przez McGraw-Hill Book Company Inc. w Nowym Yorku w 1938 r. Polegają one na tym, ż e próbki z substancji dia- lub paramagnetycznych w postaci prętów, odpowiednio bizmutowych lub aluminiowych, zawieszone są na pionowej nici mię dzy biegunami elektromagnesu i podczas wytwarzania przez niego pola są wypychane lub wciągane w to pole. Inne opisane w tej samej książce przyrządy zamiast prętów wykorzystują zawieszone na pionowej nici rurki szklane wypełnione cieczą paramagnetyczną - chlorkiem żelaza lub ciekłym tlenem, które po włączeniu pola są w nie wciągane ustawiając się równolegle do linii pola. Również w tych przyrządach do uwidocznienia zmian położenia próbki substancji dia- lub paramagnetycznej dla większej liczby osób stosowana jest projekcja optyczna pionowa.

Także znane do tego celu przyrządy ujawnione zostały w książce G. D. Freiera i F. J. Andersona pt. „A Demonstration handbook for physics”, wydanej przez American Association of Physics Teachers w College Park - Madison w 1996 r. W jednym tych przyrządów między biegunami elektromagnesu zawieszony jest na pionowej nici kryształ siarczanu miedzi, który jako paramagnetyk ustawia się wzdłuż linii pola po włączeniu elektromagnesu. W drugim z ujawnionych przyrządów na pionowej nici zawieszona jest asymetrycznie względem biegunów elektromagnesu probówka z ciekłym tlenem, która po włączeniu pola wciągana jest w jego silniejszy środkowy obszar. Dla uwidocznienia zmian położenia kryształu lub probówki dla liczniejszej grupy osób stosowana jest projekcja optyczna pionowa albo kamera telewizji użytkowej sprzężona z monitorem ekranowym.

Z polskiego opisu ochronnego wzoru użytkowego nr 56 476 pt. „Przyrząd do pokazu właściwości magnetycznych dia- i paramagnetyków” znany jest natomiast przyrząd w postaci zaopatrzonej od spodu we wgłębienie łukowo wygiętej końcami ku dołowi rurki szklanej, napełnionej badaną substancją dia- lub paramagnetyczną i zamkniętej na końcach korkami oraz zaopatrzonej w górnej części w małe zwierciadło płaskie. Rurka oparta jest na ostrzu wchodzącym we wgłębienie i może obracać się między biegunami elektromagnesu ustawiając prostopadle lub równolegle do linii pola zależnie od tego, czy znajduje się w niej substancja dia-, czy paramagnetyczna. Zmiana położenia rurki uwidoczniana jest przez ruch plamki świetlnej tworzonej przez wiązkę odbitą od zwierciadła.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że próbka substancji dia- lub paramagnetycznej stałej lub ciekłej ma kształt walca, umieszczonego na dwóch równoległych, nie ferromagnetycznych, poziomych i zaostrzonych od góry prowadnicach w niejednorodnym polu magnetycznym, wytwarzanym przez magnes w kształcie litery C, korzystnie żelazowo-neodymowo-borowy lub samarowo-kobaltowy, zaopatrzony w przykładane nabiegunniki wykonane z żelaza chemicznie czystego, z których jeden jest cylindrycznie wklęsły, a drugi pryzmatycznie ścięty. Magnes leż y na poziomej nie

PL 207 546 B1 ferromagnetycznej podstawie połączonej z prowadnicami i zaopatrzonej od dołu w cztery sprężyste podkładki wykonane korzystnie z mikroporowatej gumy oraz w podłużną szczelinę między prowadnicami. Próbki substancji ciekłych umieszczane sana prowadnicach w szklanej cienkościennej rurce zamkniętej na końcach korkami.

Działanie przyrządu według wynalazku polega na tym, że próbki substancji diamagnetycznych toczą się w stronę słabszego pola, wytwarzanego przez nabiegunnik cylindrycznie wklęsły, natomiast próbki substancji paramagnetycznych toczą się w stronę silniejszego pola, wytwarzanego przez nabiegunnik pryzmatycznie ścięty, a szybkość tych ruchów jest tym większa im większa jest podatność magnetyczna próbki, przy czym nabiegunniki mogą być zamieniane miejscami na biegunach magnesu oraz magnes może być odwracany zaś położenie próbki i nabiegunników uwidaczniane jest dla liczniejszej grupy osób przez podłużną szczelinę w podstawie za pomocą projekcji poziomej po ustawieniu przyrządu na szklanej płycie rzutnika pisma a podkładki zapobiegają przenoszeniu drgań rzutnika na przyrząd. Zaletami przyrządu według wynalazku są usunięcie drgań próbki związanych z zawieszeniem lub podparciem i łatwe przygotowanie jej do doświadczenia przez ułożenie na prowadnicach oraz prosta projekcja optyczna za pomocą powszechnie dostępnych rzutników pisma.

Przedmiot wynalazku pokazany jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przyrząd w widoku z góry, fig. 2 w przekroju poprzecznym płaszczyzną A-A, fig. 3 pokazuje przyrząd w widoku z boku, natomiast fig. 4 uwidacznia próbkę substancji ciekłej w przekroju osiowym.

Przyrząd do badania właściwości dia- i paramagnetycznych substancji stałych i ciekłych według wynalazku składa się z próbki substancji dia- lub paramagnetycznej 1 w kształcie walca, umieszczonej na dwóch równoległych, nie ferromagnetycznych, poziomych i zaostrzonych od góry prowadnicach 2 w niejednorodnym polu magnetycznym wytwarzanym przez magnes 3 w kształcie litery C, korzystnie żelazowo-neodymowo-borowy lub samarowo-kobaltowy zaopatrzony w przykładane nabiegunniki wykonane z żelaza chemicznie czystego, z których jeden jest cylindrycznie wklęsły 4, a drugi pryzmatycznie ścięty 5, przy czym magnes leży na poziomej nie ferromagnetycznej podstawie 6 połączonej z prowadnicami 2 i zaopatrzonej od dołu w cztery sprężyste podkładki 7 wykonane korzystnie z mikroporowatej gumy oraz w podłużną szczelinę 8, między prowadnicami 2 natomiast próbki substancji ciekłych 9 umieszczane są na prowadnicach w szklanej cienkościennej 10 rurce zamkniętej na końcach korkami 11.

Działanie przyrządu według wynalazku polega na tym, że próbki substancji diamagnetycznych toczą się w stronę słabszego pola, wytwarzanego przez nabiegunnik cylindrycznie wklęsły 4, natomiast próbki substancji paramagnetycznych toczą się w stronę silniejszego pola, wytwarzanego przez nabiegunnik pryzmatycznie ścięty 5, a szybkość tych ruchów jest tym większa im większa jest podatność magnetyczna próbki, przy czym nabiegunniki 4, 5 mogą być zamieniane miejscami na biegunach magnesu 3 oraz magnes może być odwracany zaś położenie próbki i nabiegunników uwidaczniane jest dla liczniejszej grupy osób przez podłużną szczelinę 8 w podstawie 6 za pomocą projekcji poziomej po ustawieniu przyrządu na szklanej płycie rzutnika pisma 12, przy czym podkładki 7 zapobiegają przenoszeniu drgań rzutnika na przyrząd.

Claims (1)

1. Przyrząd do badania właściwości dia- i paramagnetycznych substancji stałych lub ciekłych według wynalazku, mający zastosowanie w pracowniach fizycznych, szczególnie studenckich i szkolnych, znamienny tym, że składa się z próbki substancji dia- lub paramagnetycznej (1) w kształcie walca, umieszczonej na dwóch równoległych, nie ferromagnetycznych, poziomych i zaostrzonych od góry prowadnicach (2) w niejednorodnym polu magnetycznym wytwarzanym przez magnes (3) w kształcie litery C, korzystnie żelazowo-neodymowo-borowy lub samarowo-kobaltowy zaopatrzony w przykładane nabiegunniki wykonane z żelaza chemicznie czystego, z których jeden jest cylindrycznie wklęsły (4), a drugi pryzmatycznie ścięty (5), przy czym magnes leży na poziomej nie ferromagnetycznej podstawie (6) połączonej z prowadnicami (2) i zaopatrzonej od dołu w cztery sprężyste podkładki (7), wykonane korzystnie z mikroporowatej gumy oraz w podłużną szczelinę (8) między prowadnicami (2), natomiast próbki substancji ciekłych (9) umieszczane są na prowadnicach w szklanej cienkościennej (10) rurce zamkniętej na końcach korkami (11), zaś cały przyrząd ustawiany jest na szklanej płycie rzutnika pisma (12).