專利名稱：多功能應用超導電性演示裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型多功能應用超導電性演示裝置，屬于物理學用的科學或教學演示裝置，用于演示多種應用超導電性的物理現(xiàn)象。
由于液氮溫區(qū)氧化物超導體的發(fā)現(xiàn)，不僅使超導科學和技術(shù)獲得了長足的進步，而且擺脫了超低溫條件的限制，為向社會各界，特別是青少年學生普及超導知識，直觀地演示超導特性提供了方便。申請人在中國專利88217817(公告號CN2042992U)中，提出了一種能清楚顯示超導體抗磁性和零電阻的教學和科普演示裝置。隨著近年來高溫超導研究的進展，熔融生長法制備的釔系強磁通釘扎塊材料在液氮溫區(qū)有很強的抗磁性，可望在超導貯能、超導陀螺、無接觸軸承、無接觸運輸及磁共振診療儀等方面得到廣泛應用。當前人們正致力于提高該類超導塊材的性能，使其產(chǎn)生比永磁體更強的剩磁，以形成更穩(wěn)定的強磁系統(tǒng)。
本實用新型的目的就是設計一種應用超導電性的演示裝置，從而更生動而形象地顯示超導貯能、超導陀螺、無接觸軸承、無接觸運輸和無接觸起重等應用的物理基礎。
本實用新型包括液氮介質(zhì)及其容器(杜瓦瓶)、釔系高溫超導體、永磁體，其特征在于有一固定在底座上的附有減速機構(gòu)的電動機、可隨電動機軸旋轉(zhuǎn)的連桿或轉(zhuǎn)輪，通過萬向軸連接在連桿或轉(zhuǎn)輪上的永久磁體和/或固定有釔系超導塊材的液氮容器，以及演示時置于永久磁體上、下方的二個固定有釔系超導塊材的液氮容器和/或置于固定有釔系超導塊材液氮容器上、下方的二個永久磁體。
為了演示無接觸軸承，置于固定有超導塊材液氮容器上、下方的二個永久磁體為圓柱形的。
液氮容器可以是玻璃真空杜瓦瓶，但考慮到簡單、方便和低成本，也可以用泡沫塑料制成的保溫容器。
本實用新型由于使用萬向軸連接永久磁體和/或固定有超導塊材的液氮容器，因而，當電動機旋轉(zhuǎn)和液氮容器中充滿液氮而演示時，永久磁體及其上、下方的固定有釔系超導塊材的液氮容器和/成固定有釔系超導塊材的液氮容器及其上、下方的永久磁體始終保持在與地面垂直的方向上，當電動機旋轉(zhuǎn)時，動態(tài)演示出1、超導體-永磁體上懸浮自旋；2、超導體-永磁體下懸浮自旋；3、永磁體-超導體上懸浮自旋；4、永磁體-超導體下懸浮自旋。從而生動而形象地顯示了超導飛輪貯能、超導陀螺、無接觸軸承、無接觸運輸和無接觸起重等應用的物理基礎?？稍诮虒W和科研、科普機構(gòu)廣泛應用。
以下結(jié)合
二個實施例。
圖1表示本實用新型的一個實施例。
附圖1中，1是附有減速機構(gòu)的電動機，2是電動機底座，3是連桿，4和5是連接在連桿3左右二端的萬向軸，6是連接在萬向軸4上的液氮容器，7、8是固定在液氮容器6中的上、下二塊釔系超導塊材，9、10是在演示時置于液氮容器6上、下方(超導塊材7的上方和8的下方)的二個永久磁體，11是連桿另一端連接在萬向軸5上的永久磁體，12、13是在演示時置于永久磁體11上、下方的二個液氮容器，14、15是固定在液氮容器12和13中的釔系超導塊材。
本實施例中，釔系超導塊材7、8、14、15均為直徑25mm，高5mm的圓柱形塊材，永久磁體9、10是直徑8mm，高8mm的圓柱形釹-鐵-硼永磁體，永久磁體11是直徑25mm高25mm的圓柱形釹-鐵-硼永磁體。
演示時，液氮容器6、12、13中注入液氮，由于熔融生長法制備的釔系超導材料在超導狀態(tài)下具有較強的磁通釘扎能力，在增加外磁場時，表現(xiàn)出較強的排斥性，而當減小外磁場時，又能凍結(jié)部分磁通，對鐵磁物質(zhì)(永磁體)產(chǎn)生較強的吸引力，因此，置于超導塊材7上方永磁體9將懸浮在7的上方，置于永久磁體11上方的固定有超導塊材14的液氮容器12將懸浮在11的上方，此時，若轉(zhuǎn)動永久磁體9或液氮容器12，只要不斷補充液氮，則9和12可懸浮在空中長時同轉(zhuǎn)動(自旋)，而置于液氮容器6(超導磁體8)和永久磁體11下方且相互靠得很近的永久磁體10和固定有超導磁體15的液氮容器13，因為重力作用，6與10及11與13之間距離擴大，超導磁體8和13處的外磁場減小，超導體凍結(jié)部份磁通，從而與永磁體10及11之間產(chǎn)生引力，在與重力平衡并轉(zhuǎn)動10和13時，10和13將在6和11的下方懸空自旋。開動電機，連桿3以與水平面成傾角α(0-45°)轉(zhuǎn)動，并帶動連桿二端的演示體一起轉(zhuǎn)動。由于液氮容器6和永磁體11固定在連桿左右二端的萬向軸上，可使液氮容器6和其上、下方的永久磁體9、10保持在與地面垂直的方向上；同樣，永久磁體11及其上、下方的液氮容器12、13也保持在與地面垂直的方向上。
圖2表示本實用新型的另一個實施例。
圖2中21是附有減速機構(gòu)的電動機及其支架，23是轉(zhuǎn)輪，24、25是連在轉(zhuǎn)輪上的萬向軸，26是連接在萬向軸24上的液氮容器，27、28是固定在液氮容器26中的上、下二塊釔系超導塊材，29、30是在演示時置于液氮容器26上、下方(超導塊材27的上方和28的下方)的二個永久磁體，31是連接在另一萬向軸25上的永久磁體，32、33是在演示時置于永久磁體31上、下方的二個液氮容器，34、35是固定在液氮容器32、33中的釔系超導塊材。
實施例2的演示原理和過程與實施例1相同。
權(quán)利要求1.一種包括液氮介質(zhì)及其容器、釔系高溫超導體和永磁體的多功能應用超導電性演示裝置，本實用新型的特征在于有一固定在底座(2)上的附有減速機構(gòu)的電動機(1)，可隨電動機軸旋轉(zhuǎn)的連桿(3)，通過萬向軸(4、5)連接在連桿(3)上的固定有釔系超導塊材(7、8)的液氮容器(6)和永久磁體(11)以及演示時置于液氮容器(6)上方和下方的永久磁體(9、10)和置于永久磁體(11)上方和下方的固定有釔系超導塊材(14、15)的液氮容器(12、13)。
2.按權(quán)利要求1所述的一種包括液氮介質(zhì)及其容器、釔系高溫超導體和永磁體的多功能應用超導電性演示裝置，其特征在于液氮容器(6)上方和下方的永久磁體(9、10)是圓柱形的。
3.按權(quán)利要求1所述的一種包括液氮介質(zhì)及其容器、釔系高溫超導體和永磁體的多功能應用超導電性演示裝置，其特征在于液氮容器(6、12、13)是玻璃真空杜瓦瓶，也可以是用泡沫塑料制成的保溫容器。
4.按權(quán)利要求1、2或3所述的一種包括液氮介質(zhì)及其容器、釔系高溫超導體和永磁體的多功能應用超導電性演示裝置，其特征在于連桿(3)以與水平面呈0-45°傾角轉(zhuǎn)動。
5.一種包括液氮介質(zhì)及其容器、釔系高溫超導體和永磁體的多功能應用超導電性演示裝置，本實用新型的特征在于有一固定在底座(2)上的附有減速機構(gòu)的電動機(21)，可隨電動機軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪(23)，通過萬向軸(24、25)連接在轉(zhuǎn)輪(23)上的固定有釔系超導塊材(27、28)的液氮容器(26)和永久磁體(31)以及演示時置于液氮容器(26)上方和下方的永久磁體(29、30)和置于永久磁體(31)上方和下方的固定有釔系超導塊材(34、35)的液氮容器(32、33)。
6.按權(quán)利要求5所述的一種包括液氮介質(zhì)及其容器、釔系高溫超導體和永磁體的多功能應用超導電性演示裝置，其特征在于液氮容器(26)上方和下方的永久磁體(29、30)是圓柱形的。
7.按權(quán)利要求5所述的一種包括液氮介質(zhì)及其容器、釔系高溫超導體和永磁體的多功能應用超導電性演示裝置，其特征在于液氮容器(26、32、33)是玻璃真空杜瓦瓶，也可以是用泡沫塑料制成的保溫容器。
專利摘要一種多功能應用超導性演示裝置，屬于物理學用的科學或教學演示裝置，包括液氮介質(zhì)及其容器，釔系超導塊材和永磁體，其特征是永久磁體和/或固定有超導塊材的液氮容器通過萬向軸連接在一電動機上并可隨電機一起轉(zhuǎn)動，永久磁體和/或液氮容器上方和下方各置有在演示時可懸浮和懸掛的固定有超導塊材的液氮容器和/或永久磁體。從而可生動而形象地演示多種超導特性和超導應用的物理基礎，可在教學和科研、科普機構(gòu)廣泛應用。
文檔編號G09B23/18GK2256569SQ9524394
公開日1997年6月18日 申請日期1995年5月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月9日
發(fā)明者傅耀先, 蔡傳兵, 孫越, 龔尚敏 申請人:中國科學院上海冶金研究所