专利名称：多能重力和电阻形成机制教具的制作方法
一种利用重金属在高速旋转中阻挡部分来自宇宙的粒子和微粒子所产生的屏蔽效应的装置，属教学用具。
现有技术由于没有弄清万有引力的形成机制和电阻的形成机理，因此无法用合适的方法揭示其机理。本发明认为所谓电阻就是来自宇宙各处的粒子、微粒子，包括中微子与导体中的同向旋转的电子相碰撞后，迫使这些电子的旋转方向发生紊乱，破坏了由这些电子抛射出来的微粒子构成的电磁屏蔽层，使电流(由微粒子流为主体，也包含的各种粒子，中微子流)与这些外来粒子、微粒子相碰撞后受阻。两个物体之间之所以存在引力，无非是由于这两个物体中微粒子团的数量和所占有的空间以及它们之间的距离，决定了它们与外来空间微粒子相互作用所形成的微粒子场的状态，改变了外界入射微粒子对每个物体力作用的空间对称性。当由这两个物体所组成的系统的外侧力作用大于内侧力作用时，这两个物体将发生表观的相吸现象，引力只是对这种现象的唯象描述。
本发明的目的是这样实施的用一定强度的金属材料制成鹅蛋型或圆锥形的壳体，在其内部灌入重金属材料，构成旋转体；轴向和径向受力轴承或气动轴承，或磁悬浮和变频电动机构成的传动系统。旋转体在高速旋转时，将阻挡一部分来自宇宙的粒子和微粒子，从而改变称重物体的重量或改变被测导线的电阻，并配以特制的三维动画达到揭示重力与电阻的形成机制之目的。实施本发明可以使学生或科技人员、观众通过观看几个相关的实验和与其相结合三维动画就能十分清楚地了解万有引力与电阻的形成机制，进一步可以明白超导原理，也可以在屏蔽腔体内制造超级纳米材料和收集高密度自由电子。
附
图1是一种电阻形成机制装置主视图附图2是粒子、微粒子屏蔽装置主视图附图3是一种多用途电阻形成机理装置主视图附图4重力形成机制的装置主视图附图5是一种鹅蛋形多用途电阻形成机理装置主视图附图6是一种鸡蛋形多用途万有引力形成机理装置主视图下面结合附图详细说明各实施例。
附图1中的电阻形成机制装置是由固定轴1、锥形旋转体外壳上盖2、轴承3、锥形旋转体外壳上盖接口4、锥形旋转体外壳5、连体轴套6、重金属材料7、轴向和径向受力轴承8、底座连接轴套9、被动齿轮连体外轴套10、齿轮箱11、主动齿轮12、齿轮箱油封13、主轴支架14、支架脚15、变频电动机16、整机支架17、整机底座18和导线及欧姆表所组成。固定轴1由不易变形，并具有高强度性能的金属材料制成。如中炭钢、不锈钢、铜棒。轴向和径向受力轴承8必须选择能承受高速旋转的精制轴承。锥形旋转体外壳5的角度与固定轴1之间成30～70度之间的角度，以52度为最佳选择。可用失腊浇铸或精密铸造方法将锥形旋转体外壳与圆柱形内壁轴套6连为一体。外壳可再用车床切削加工，为了确保加工精度，必须用磨床精加工。灌入重金属材料以后，再通过动平衡机器校平衡，调整到在高速运转过程中噪声低于30分贝，无明显振动为止。固定架17可用球墨铸铁一次浇铸成型。上锥形旋转体锥体接合处可采用螺纹与旋转方向逆向旋转锁定。也可用法兰上下对接或采用紧配合。被动齿轮8和主动齿轮9加工精度也必须让其适应高速旋转的环境。为了降低噪声首选非金属材料齿轮和与金属齿轮交替组合，模数为2模数以上，可由三至五个齿轮组成。非金属材料选用聚四氟乙烯作为齿轮的材料。金属材料可用常规齿轮，也可用粉末治金一次成型。或用中炭钢经铣削后再淬火、浸炭，然后磨削，再通过啮合，使之噪声大大降低。齿轮箱10内灌满润滑油，使其起到润滑和冷却效果。如冷却效果达不到理想效果可用循环泵(油泵)将已冷却的润滑油不断送入齿轮箱10。选用高转速变频电机，通过控制电机的转速来控制锥形旋转体的转速。其转速越快，所屏蔽的粒子、微粒子数量就越多。那么作用在固定轴上导线的粒子、微粒子的数量越少，电阻就越小。与此同时，电视屏幕上出现用三维动画表现出电阻减小的物理机制。从而使人们清楚地了解到所谓电阻就是来自宇宙各处的粒子、微粒子，包括中微子与导体中的同向旋转的电子相碰撞后，迫使这些电子的旋转方向发生紊乱，破坏了由这些电子抛射出来的微粒子构成的电磁屏蔽层，使电流(由微粒子流为主体，也包含的各种粒子，中微子流)与这些粒子、微粒子相碰撞后受阻。因此，电阻与导体的截面积成反比，与导体的长度成正比的原因就是因为导体的截面积越大，自由电子的数量就越多，其抛射出来的微粒子的数量就越多，形成的电磁层就越强，由此阻挡外来的微粒子进入导线的数量就越多。外来的粒子、微粒子与导体内自由电子相碰撞的机率就越少，电阻就越小，而导线的长度越长，电阻越大的原因是导体越长与外来粒子、微粒子碰撞的机率就越大，自然其电阻就越大。锥形旋转体内部的铅，在高速旋转时所起的作用，如同导线外的电磁层。可设定的几种不同的转速与三维动画同步结合起来表现，就能使人们十分直观地了解电阻和超导形成的机制。如设置每分钟2000转、6000转、10000转等转速，并用三维动画分别描述不同转速时外来的微粒子被屏蔽的数量是与转速成正比的。电阻的变化是用一根直径1mm，长度为250mm的导线，嵌埋在固定轴的表面，在导线的两端连接欧姆表或万能表。这样，随着转速的提高，电阻的变化会立即在欧姆表或万能表上显示出现。同时将此信号转导到电脑内使三维动画，随着锥体转速的变化而变化。固定轴1表面只需铣一条直径和长度大于导线的细槽，将导线嵌入其中，使其不影响轴承的装配。固定轴1的直径是以锥形旋转体外壳在高速旋转时能真正起到固定的作用，确保其晃动、抖动降到可能低的前提下，尽量将固定轴1的直径缩小才能使中心孔径范围缩小，从而能起到更好的屏蔽效果。为此形旋转，固定轴1的直径在10～30mm之间。以20mm直径为最佳。上下锥形旋转体外壳相交处的直径在100～500mm之间，以200为最佳，重金属材料7首选铅作原料。加热熔化后灌入锥形旋转体内，灌满后再盖紧顶盖。固定轴1分出三个台阶供安装轴承之用。即台阶的尺寸是越接近齿轮，直径越大。这样便于轴承的安装。如顶部的台阶直径为15mm，中部的台阶直径为20mm，底部的台阶直径为20mm。中部的轴承首选具有良好的承受受径向力和轴向力的轴承。如有满轴向力又有满径向力的双列珠轴承。固定轴1上埋入的导线，首选漆包线，这可减小体积。嵌埋的导线不能露出固定轴表面。否则要影响轴承安装。因此，如用1mm直径的漆包线作为导线，在固定轴上铣的槽直径必须大于或等于1mm。为了进一步证明电阻的变化是由屏蔽外来的粒子、微粒子的效果所决定的。可在固定轴上设半导体测温探头，以便实时观察有否其他因素影响电阻变化。为了增加屏蔽效果，采用从右向左高速旋转，其线速度控制在时速350公里左右。屏蔽效果与线速度和重金属材料的密度成正比的，但线速度受到电机的转速和轴承及齿轮的噪声影响的限制。因此一般只要让观众或学生看到电阻确实随着转速的提高而下降，同时计算机将铅在旋转过程中将来自宇宙各处的粒子形旋转、微粒子撞击出来一部分，从而使导体中的自由电子有序化程度随之提高。为了增加屏蔽效果，可去掉轴向和径向受力轴承8以上的固定轴1。这样可大大缩小连体轴套6的内径。连体轴套1的内径在5～10mm即可。在支架顶盖20中心上打1～2mm小孔固定轴1中心上打一5mm的小孔，让导线从中穿过，并在主轴支架14上方钻10mm的小孔将导线的电阻测量线引出。
附图2中的粒子、微粒子屏蔽装置是由重金属材料7、轴向和径向受力轴承8、变频电动机16、整机支架17、整机底座18屏蔽腔21、固定导向座22、支架顶盖23、中心内套24、上锥体25、下锥体26、主轴28和轴承钢套29等组成。主轴支架14、整机支架17和横支架19均用球墨铸铁翻砂烧铸成型后，再经过机床切削使其达到尽可能高的精度。随后通过调整静平衡和动平衡，使其在高旋转时，能保持平稳。在锥形旋转体外壳的顶部设有由高强度金属材料制成的屏蔽腔21。屏蔽腔21的内径根据用途而定，一般在2～20mm之间，如用于电阻和引力形成机制以5mm为佳，壁厚1～3mm，以2mm为佳，长度以用途而定。如用于重力分析或用于制造超级纳米材料或常温超导材料，长度超过锥体的中心10～50mm，以超过中心30mm为佳。支架顶盖23必须与锥体保持垂直。尤其是支架顶盖23、导向块22上的中心孔必须与锥形旋转体绝对垂直，并且中心孔加工精度要十分细致，光洁度要达到Δ8～Δ10。支架顶盖23和导向块22的厚度应在30mm以上，以确保其起到导向和锁定的作用。上锥体25、下锥体26可采用内外螺纹连接，螺纹方向从左向右，与锥形旋转体5旋转方向相反。也可将上下锥体通过紧配合合为一体。然后将铅加热熔化后从锥形旋转体上方口灌入。铅灌满冷却后再通过钻床立式车床打孔，然后再用镗床精加工，直至嵌埋入其内的中心内套，能与铅紧密结合。
附图3是一种多用途电阻形成机理装置，它是由重金属材料7、轴向和径向受力轴承8、变频电动机16、整机支架17、整机底座18、屏蔽腔21、固定导向座22、半圆形的上盖30与下锥形旋转体外壳26等组成。半圆形的上盖3与下锥形旋转锥体外壳26相互结合，可用螺纹连接，使其具有更高的抗压强度。被测导线直接放入屏蔽腔21内，测量线从导线两端引出。欧姆表可放在屏蔽腔21上方。在固定导向块22上设有屏蔽腔21锁定和放松装置。如换做其他实验可将屏蔽腔21或导线抽出来。锥形旋转体外壳如能通过失腊浇铸成精密铸造一次成型，则为最佳选择。如下方用52度(内角为104度)锥形旋转体的外壳，上方用半圆形或椭圆形或鸡蛋型或鹅蛋形的外壳，相互连为一体，可增加强度。总之，要尽可能在提高转速的同时，增加旋转体材料的密度和中心内套24、屏蔽腔21、外壳体的受力强度及轴承的承受力，使其能尽可能多地增加屏蔽微粒子的效果。因此轴承一般都采用两个以上。如为了增加外壳体的受力强度可采用整体为鸡蛋型。在金属壳体或超导通过旋转的改变可直接从电子秤观察到重量的变化。屏蔽效果最佳区域在旋转体的中心部位。这是被测导线、称重物体和原子或自由电子合成模具安放的主要区域。
附图4是一种重力形成机制的装置，它由重金属材料7、轴向和径向受力的轴承8、变频电动机16、整机底座17、电子秤22和锥体平盖31等组成。通过旋转体转速的改变可直接从电子秤观察到重量的变化。
附图5是一种鹅蛋形多用途电阻形成机理装置，由支架顶盖23、中心内套24、屏蔽腔21、鹅蛋形旋转体外壳32、重金属材料7、主轴28、轴承钢套29、轴向和径向受力轴承8、横支架19、变频电机16、整机支架17、整机底座18、鹅蛋形旋转体上盖34和直流电源所组成。为了增加鹅蛋型旋转体外壳32、主轴13和鹅蛋形旋转体上盖23和中心内套24的受力强度，将其整体铸造或锻造。鹅蛋形旋转体上盖34鹅蛋形旋转体外壳22壁厚在5--100mm之间，以15mm为最佳选择。为15mm。鹅蛋形旋转体外壳33短轴内径在50--5000mm之间，以200mm为最佳选择。铅加热熔化后从鹅蛋形旋转体外壳33上方口灌入。鹅蛋形旋转体外壳32上方口内径在20--90mm之间，以48mm为最佳选择。铅灌入后，将鹅蛋形旋转体上盖33和中心内套24通过紧配合与鹅蛋形旋转体外壳33和铅紧密结合，合为一体。屏蔽腔21内径在2--30mm之间，以5mm为最佳选择。随着采用材料强度的提高，或纳米材料或超级纳米材料能制成各种形材，将其制成屏蔽腔21、中心内套24和轴向和径向受力的轴承8，和鹅蛋形旋转体外壳32壁厚增大，那么鹅蛋形旋转体外壳32和屏蔽腔21的内径和体积可逐步而增大。屏蔽腔21与中心内套24的间距，以旋转体旋转时不碰到屏蔽腔21为准，一般在2--30mm之间，以10mm为最佳选择。为了增加整机的受力强度，整机底座18的尺寸比整机支架17增大一倍以上，即宽度为10mm正方形整机支架18，在支架顶盖6与整机支架18接口处宽度增大一倍为20mm。宽度为30mm正方形构成整机底座17。屏蔽效果通过测重系统测量。测重系统由高灵敏度测重传感器和重量读数仪组成。它用悬挂支架和悬丝连接待测小球，悬丝下端的铅制小球置于屏蔽腔21。我们可以将金属材料、纳米材料或超级纳米材料按产品的外形制成模具，在其部灌入高度密的自由电子，并使其产生超导，那么，就可以制造各种形状、尺寸的粒子、微粒子屏蔽装置，以此作为重力和电阻形成机制教具。
附图6中的鸡蛋形万有引力形成机理装置鸡蛋型形旋转体外壳34、主轴13整体铸造或锻造，首选45号钢浇铸或锻造；鸡蛋形型旋转体外壳34壁厚在5--100在15--30mm之间，以20mm为最佳选择；鸡蛋型旋转体外壳34短轴内径在200--400mm之间，以300mm为最佳选择；主轴13直径在在20--60mm之间，以40mm为最佳选择；铅为重金属材料11的最佳选择，将其加热熔化后从鸡蛋型形旋转体外壳34上方口灌入；鸡蛋形型旋转体外壳32上方口内径在150--250mm之间，以185mm为初级产品最佳选择；铅灌入后，立即将中心内套7通过紧配合与鸡蛋型形旋转体外壳32和铅紧密结合，合为一体。屏蔽腔内径在80--220mm之间，以130mm为最佳选择。通过高灵敏度传感器36测量小球重量变化，测量结果在读数仪上以数字显示，其精度为10-2-10-4。可设定的几种不同的转速与三维动画同步结合起来表现，就能使人们十分直观地了重量变化的形成机制。如设置每分钟2000转、6000转、10000转等转速，并用三维动画分别描述不同转速时外来的微粒子被屏蔽的数量是与转速成正比的。上述各种实验装置都可与三维动画相互结合构成教学用具，三维动画体现出微粒子与旋转体的碰撞，其中一部分被旋转体阻挡，有的被抛射出来，造成进入固定轴1或屏蔽腔21内微粒子的数量的相应减少，其内部的自由电子的有序化程度也相应提高，电阻也相应减少，或被称物体的重量变化。
权利要求
1.一种教学用具，其特征在于用一定强度的金属材料制成鸡蛋形、鹅蛋形或圆锥形的壳体，在其内部灌入重金属材料，构成旋转体；轴向和径向受力轴承或气动轴承，或磁悬浮和变频电动机构成的传动系统；并配以特制的三维动画，揭示重力与电阻的形成机制。
2.根据权利要求1所述的教学用具，其特征在于由固定轴(10)、锥体上盖(2)、轴承(3)、锥体上盖接口(4)、锥体外壳(5)、连体轴套(6)、重金属材料(7)、轴向和径向受力的轴承(8)、底座连接轴套(9)、被动齿轮连体外轴套(10)、齿轮箱(11)、主动齿轮(12)、齿轮箱油封(13)、主轴支架(14)、支架脚(15)、变频电动机(16)、整机支架(17)、整机底座(18)和导线及欧姆表所组成，固定轴(1)由不易变形，并具有高强度性能的金属材料制成，如中炭钢、不锈钢、铜棒；轴向和径向受力轴承8必须选择能承受高速旋转的精制轴承，锥形外壳的角度与固定轴(1)之间成30～70度之间的角度，以52度为最佳选择。
3.根据权利要求1所述的教学用具，其特征在于一根直径1mm，长度为250mm的导线，嵌埋在固定轴的表面，在导线的两端连接欧姆表或万能表；将信号转导到电脑内使三维动画，随着锥体转速的变化而变化；固定轴(1)表面只需铣一条直径和长度大于导线的细槽，将导线嵌入其中，使其不影响轴承的装配；固定轴的直径是以锥体在高速旋转时能真正起到固定的作用，确保其晃动、抖动降到可能低的前提下，尽量将固定轴的直径缩小才能使中心孔径范围缩小，固定轴的直径在10～30mm之间，以20mm直径为最佳；上下锥体相交处的直径在100～500mm之间，以200为最佳，重金属材料(7)首选铅作原料。
4.根据权利要求1所述的教学用具，其特征在于可设定的几种不同的转速与三维动画同步结合起来表现，如设置每分钟2000转、6000转、10000转等转速，并用三维动画分别描述微粒子被屏蔽的数量是与转速成正比的；在锥体的顶部设有由高强度金属材料制成的屏蔽腔(21)；屏蔽腔(21)的内径根据用途而定，一般在2～20mm之间，如用于电阻和引力形成机制以5mm为佳，壁厚1～3mm，以2mm为佳，长度以用途而定；如用于重力分析或用于制造超级纳米材料或常温超导材料，长度超过锥体的中心10～50mm，以超过中心30mm为佳；支架顶盖(23)必须与锥体保持垂直；尤其是支架顶盖(2)、导向块(22)上的中心孔必须与锥形旋转体绝对垂直，并且中心孔加工精度要十分细致，光洁度要达到Δ8～Δ10。
5.根据权利要求1所述的教学用具，其特征在于支架顶盖(23)和导向块(22)的厚度应在30mm以上，以确保其起到导向和锁定的作用；上锥体(25)、下锥体(26)可采用内外螺纹连接，螺纹方向从左向右，与锥形旋转体(5)旋转方向相反；也可将上下锥体通过紧配合合为一体；然后将铅加热熔化后从锥体上方口灌入，铅灌满冷却后再通过钻床立式车床打孔，然后再用镗床精加工，直至嵌埋入其内的中心内套，能与铅紧密结合。
6.根据权利要求1所述的教学用具，其特征在于由重金属材料(7)、轴向和径向受力的轴承(8)、变频电动机(16)、整机支架(17)、整机底座(18)、屏蔽腔(21)、固定导向座(22)、半圆形的上盖(3)0与下锥体26等组成；半圆形的上盖(30)与下锥体(26)相互结合，可用螺纹连接，使其具有更高的抗压强度；被测导线直接放入屏蔽腔21内，测量线从导线两端引出，欧姆表放在屏蔽腔(21)上方；在固定导向块(22)上设有屏蔽腔(21)锁定和放松装置；如换做其他实验可将屏蔽腔(21)或导线抽出来；轴承一般都采用两个以上，如为了增加外壳体的受力强度可采用整体为鸡蛋型或椭圆形或圆形；旋转体的中心部位是被测导线、称重物体安放的主要区域。
7.根据权利要求1所述的一种重力形成机制的装置，其特征在于轴向和径向受力的轴承(8)、变频电动机(16)、整机底座(17)、电子秤(22)和锥体平盖(31)等组成，通过旋转体转速的改变可直接从电子秤观察到重量的变化；
8.根据权利要求1所述的鹅蛋型多用途电阻形成机理装置，其特征在于由支架顶盖(23)、中心内套(24)、屏蔽腔(21)、鹅蛋型旋转体外壳(33)、重金属材料(7)、主轴(28)、轴承钢套(29)、轴向和径向受力的轴承(8)、横支架(19)、变频电机(16)、整机底座(17)、整机支架(18)、鹅蛋型旋转体上盖(34)和直流电源所组成，为了增加鹅蛋型旋转体外壳(33)、主轴(28)和鹅蛋型旋转体上盖(34)和中心内套(24)的受力强度，将其整体铸造或锻造；鹅蛋型旋转体外壳(22)壁厚在5--100mm之间，以15mm为最佳选择；鹅蛋型旋转体外壳(33)短轴内径在50--5000mm之间，以200mm为最佳选择；铅加热熔化后从鹅蛋型旋转体外壳(33)上方口灌入；鹅蛋型旋转体外壳(33)上方口内径在20--90mm之间，以48mm为最佳选择；铅灌入后，将鹅蛋型旋转体上盖(34)和中心内套(24)通过紧配合与鹅蛋型旋转体外壳(33)和铅紧密结合，合为一体；屏蔽腔(21)内径在2--30mm之间，以5mm为最佳选择；测重系统由高灵敏度测重传感器和重量读数仪组成，它用悬挂支架和悬丝连接待测小球，悬丝下端的铅制小球置于屏蔽腔(21)内。
9.根据权利要求1所述的多用途电阻形成机理装置，其特征在于鸡蛋型旋转体外壳(22)、主轴(13)整体铸造或锻造，首选45号钢浇铸或锻造；鸡蛋型旋转体外壳(22)壁厚在5--100在15--30mm之间，以20mm为最佳选择；鸡蛋型旋转体外壳(22)短轴内径在200--400mm之间，以300mm为最佳选择；主轴(13)直径在在20--60mm之间，以40mm为最佳选择；铅为重金属材料(11)的最佳选择，将其加热熔化后从鸡蛋型旋转体外壳(22)上方口灌入；鸡蛋型旋转体外壳(22)上方口内径在在150--250mm之间，以185mm为初级产品最佳选择；铅灌入后，立即将中心内套(7)通过紧配合与鸡蛋型旋转体外壳(22)和铅紧密结合，合为一体；屏蔽腔内径在80--220mm之间，以130mm为最佳选择。
10.一种教学用具，其特征在于在改变自由电子的受力(引力)的条件下，向鸡蛋形或椭圆形或鹅蛋形的金属壳体或超级纳米或纳米壳体内部，输入一定密度的自由电子，使之形成自由电子集合体，然后输入所需的工作电流，使其内部的自由电子N极指向同方向，从而使所有的自由电子向同方向旋转。
全文摘要
一种重力和电阻形成机制教具，是用一定强度的金属材料制成鹅蛋形或圆锥形的壳体，在其内部灌入重金属材料17，构成旋转体；轴向和径向受力轴承8和变频电动机16构成的传动系统。旋转体在高速旋转时，将阻挡一部分来自宇宙的粒子和微粒子，从而改变称重物体的重量或改变被测导线的电阻，并配以特制的三维动画达到揭示重力与电阻的形成机制之目的。实施本发明可以使学生、观众能十分清楚地了解万有引力与电阻的形成机制。
文档编号G09B23/06GK1704989SQ200410024850
公开日2005年12月7日 申请日期2004年6月1日 优先权日2004年6月1日
发明者王建成, 王佳珺 申请人:王建成