[发明专利]磁流体驱动的模型船

说明书

技术领域

本发明涉及教具，尤其是物理教学中的模型船教具，具体地涉及磁流体驱动的模型船。

背景技术

磁流体，又称磁性液体、铁磁流体或磁液，是一种新型的功能材料，它既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性。通常是由直径为纳米量级(10纳米以下)的磁性固体颗粒、基载液(也叫媒体)以及界面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状液体。例如，海水就是一种磁流体。该流体在静态时无磁性吸引力，当外加磁场作用时，才表现出磁性，正因如此，它才在实际中有着广泛的应用，在理论上具有很高的学术价值。

磁流体驱动就是指在贯通海水的区域内建有一个磁场，这个磁场能对导电的海水产生电磁力作用，使之向一个特定的方向运动，若运动方向指向船艉，则反作用力便会推动船舶前进。与传统机械传动类推进器(譬如螺旋桨、水泵喷水推进器等)相比较，磁流体推进器的不同点在于：前者使用机械动力作为推力而后者使用电磁力。正因为如此，磁流体推进器无须配备螺旋桨桨叶、齿轮传动机构和轴泵等，是一种完全没有机械噪音的安静推进器。

在现有技术中还没有通过洛仑兹力使海水向船头方向运动以驱动船体向前运动的技术方案，也没有一个物理教具可以演示当海水在不同方向的洛仑兹力的作用下分别是如何驱动模型船的。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种磁流体驱动的模型船，包括船体，还包括连接所述船体的如下装置：电场产生装置，其用于在所述船体底部下方产生一电场，该电场的电场方向垂直于所述船体的纵向方向并且平行于所述船体的横向方向；磁场产生装置，其用于在所述船体底部下方产生一磁场，该磁场的磁场方向垂直于所述船体的纵向方向和横向方向。

优选地，所述电场产生装置包括电源、连接在所述船体左侧侧壁下端的左金属片、连接在所述船体右侧侧壁下端的右金属片，其中，所述电源的正、负极分别连接到所述左金属片以及右金属片，所述左金属片和右金属片均垂直于所述船体的横向方向。

优选地，所述左金属片和右金属片所产生的电场、以及所述磁场产生装置所产生的磁场，使得所述船体底部下方磁流体所受洛伦兹力的方向朝向所述船体的前方。

优选地，还包括分布在所述船体底部的第一推动鳍片，其中，所述第二推动鳍片包括一垂直于所述船体的纵向方向的阻力面。

优选地，还包括连接在所述左金属板下端与所述右金属板下端之间的底部绝缘板、螺旋桨，所述船体底部、左金属板、右金属板、以及底部绝缘板构成一磁流体管道，所述螺旋桨设置在所述磁流体管道靠近所述船体尾部的管口处。

优选地，还包括第二推动鳍片，其中，所述第二推动鳍片的一端通过铰链连接在所述磁流体管道的内壁上，所述第二推动鳍片可以在一贴服位置和一展开位置之间转动，当所述第二推动鳍片位于所述贴服位置时其贴服于所述磁流体管道的内壁，当所述第二推动鳍片位于所述展开位置时其垂直于所述磁流体管道的轴向方向。

优选地，当所述左金属片和右金属片所产生的电场、以及所述磁场产生装置所产生的磁场，使得所述船体底部下方磁流体所受洛伦兹力的方向朝向所述船体的前方时，所述第二推动鳍片位于所述展开位置。

优选地，当所述左金属片和右金属片所产生的电场、以及所述磁场产生装置所产生的磁场，使得所述船体底部下方磁流体所受洛伦兹力的方向朝向所述船体的后方时，所述第二推动鳍片位于所述贴服位置。

优选地，所述磁流体管道靠近所述船体尾部的管口的管口面积小于其靠近所述船体头部的管口的管口面积。

优选地，所述磁场产生装置包括磁铁或者电磁铁。

本发明通过调整所述船体底部下方电场和磁场的方向可以对所述磁流体管道中的海水施加以相反方向的作用力，因此，所述模型船作为物理教具可以用来讲解通过喷射流驱动和通过摩擦力驱动船体的两种驱动方式，使学生们对于左手定则以及磁流体有更形象生动的理解。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出根据本发明的第一实施例的，磁流体驱动的模型船的立体示意图；

图2示出根据本发明的第一实施例的一个优选例的，磁流体驱动的模型船的后视示意图；

图3示出根据本发明的第一实施例的另一个优选例的，磁流体驱动的模型船的后视示意图；

图4示出根据本发明的第二实施例的，磁流体驱动的模型船的立体示意图；