Brevet FR2335010A1 — publié le 19770708

La presente invention concerne une table a coussin d'air sur laquelle est dispose une plaque pour la fixation d'aimants ou delements similaires. Pour la realisation d'essais d'analogie avec la physique du solide, et en particulier a des phénomènes de conduction électrique dans des solides, de petits aimants sont colles sur une plaque transparente, suivant une grille, et de telles plaques sont disposées au-dessus d'une table à coussin d'air, à une hauteur donne. Un ou plusieurs éléments glissants, appeles glisseurs ci-après, portent également des aimants et se déplacent sur la table a coussin d'air, audessous de la plaque montée sur cette dernière Les aimants des glisseurs et ceux collés sur la plaque sont polarises de façon à s'attirer, de sorte que le champ magnetique des aimants situes sur la plaque exerce une influence relativement forte sur les glisseurs portant les aimants sous cette dernière.Un inoonvenient d'un tel montage réside dans le fait que, par suite de la plaque disposez au-dessus de la table à coussin d'air, des ecoulements dtair lateraux se forment et perturbent le mouvement des glisseurs, qu'ils repoussent vers le bord. Un autre inconvenient résulte de ce que les aimants sont colles sur la plaque, c'est-à-dire situés à des distances fixes. La présentation de divers types de conduction par exemple te peut donc se faire qu'à l'aide de plusieurs plaques à intervalles différents entre les aimants, ce qui est relativement coûteux. Une fixation pendulaire des aimants sur la plaque, a l'aide de fils, est connue par ailleurs. L'écoulement d'air Lateral est egalement genant dans un tel montage, car des mouvements pendulaires relativement limites risquent de provoquer une adhérence de plusieurs aimants pendulaires. Après un tel derangement, il est difficile de separer de nouveau les pendules en contact. On a déjà tenté d'éliminer ces inconvénients en disposant dans le plan des aimants pendulaires une seconde plaque, comportant un trou de limitation de la déviation maximale de chaque aimant. Cette seconde plaque complique toutefois la structure située au-dessus de la taule à coussin d'air et rend plus difficile l'observation du mouvement des glisseurs. Les écoulements d'air latéraux gênants ne sont en outre pas supprimes et continuent donc à perturber le mouvement des glisseurs. L'invention a pour objet une table à coussin d'air portant une plaque pour la fixation d'aimants ou d'éléments semblables, ne présentant plus Les inconvénients précités. Selon une caractéristique essentielle de L'invent$on, la plaque située au-dessus de la table à coussin d'air comporte de nombreuses ouvertures pour l'ecoulement des débits d'air nécessaires a la produc- tion du coussin d'air. Une table à coussin d'air selon l'invention ne présente plus d'écoulements d'air latéraux. Les débits d'air nécessaires à la production du coussin d'air s'écoulent verticalement vers le haut. Les glisseurs ne sont plus soumis à une inffuence perturbatrice. Selon une autre caractéristique de l'invention, les ouvertures de la plaque sont circulaires et disposées suivant une grille. ta production de la plaque est donc simple. Une évacuation régulière de l'air vers le haut est en outre garantie. Il est en outre avantageux de prévoir sur la plaque des tenons sur lesquels sont placés les aimants comportant un alésage central. Ces mesures présentent par rapport au collage des aimants sur la plaque l'avantage de permettre une vafiation de la disposition des aimants sans recours à plusieurs plaques. Lorsque les tenons sont par exemple disposés suivant une grille à pas relativement faible, il est possible de simuler plusieurs types de réseaux cristallins.Selon l'intervalle adopté entre les aimants, diverses dispositions des aimants permettent de mettre en évidence le mode de liaison d'un électron dans le reseau cristallin d'un métal, d'un semiconducteur ou d'un isolant, ainsi que l'apparition des trois types de conduction (métal, - semiconducteur, isolant) La plaque selon l'invention permet aussi une suspension pendulaire des aimants. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, une suspension pendulaire des aimants est réalisée sur des tiges rigides et la déviation pendulaire maximale est limitée par le guidage de la tige de chaque pendule par un perçage conique, évase vers le bas. La déviation pendulaire maximale est alors limitée par l'angle d'ouverture de ce perçage conique. L'adhérence gênante des aimants pendulaires est ainsi évitée.Cette dernière disposition est naturellement avantageuse aussi quand la plaque ne comporte pas les ouvertures d'écou liement de l'air. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée cidessous d'exemples de réalisation et des dessins annexes sur lesquels la figure t represente une table à coussin d'air selon l'invention, avec coupe partielle; la figure 2 est la coupe partielle d'une table à coussin d'air selon l'invention, et de préférence selon la figure I; la figure 3 est la coupe partielle d'une table à coussin d'air selon l'invention, avec des aimants à suspension pendulaire; et la figure 4 est la coupe partielle d'une table à coussin d'air selon 1' nvention, au-dessus de laquelle sont disposées deux plaques. Les parois latérales 2 et 3 de la table à coussin d'air 1 représentée à la figure ' sont visibles. Le fond de la talle a coussin d@ air est constitué par une plaque transparente 4, reliée aux parois latérales avec étanchéité au vide. Au-dessus de la plaque 4 est disposée- une autre plaque transparente 6, comportant des ouvertures 5 en forme de buse et constituant une chambre 7 avec les parois latérales et la plaque de fond. De i'air comprimé est introduit sans cette chambre par la canalisaticn 8, s'en echappe par les ouvertures 5 et produit ainsi le coussin d'air nécessaire au glisseur situé sur la plaque 6. Un glisseur 9 est représenté à titre d'exemple; il est constitué par un disque 10, muni d'un tenon central, invisible sur la figure i et destine à la fixation de l'aimant 12 compor- tant un alésage central 11. Une autre plaque 13 est disposée au-dessus de la table à coussin d1air et fixée par les vis 14 sur les bords supérieurs le deux parois latérales de la table. Cette plaque comporte de nombreuses ouvertures 15 circulaires, disposées suivant une arille et permettant ltecoulement des débits d'air qui produisent le coussin d'air. Il n'apparait plus d'écoulements d'air Latéraux. va plaque 13 ports en outre de nombreux tenons 16, disposés suivant une grille et permettant la fixation aimants 18 comportant un alésage central 17. Ces aimants sont de préférence cylindriques et identiques aux aimants -2, montés sur des glisseurs qui se trouvent sur la plaque i3. ta figure t est la coupe cartielle de l'exemple de réalisation selon figure 1. Elle représente en outre le tenon 19 qui, sur le disque 10, sert à la fixation de l'aimant 12. Il est possible de simuler divers types de conduction, selon la distance des aimants 18 placés sur la plaque 13. lorsque tous les tenons 16 sont occupés par des aimants 18, l'intervalle entre ces derniers est très faible et correspond un métal. L'intervalle représenté sur les figures t et 2 correspond à un semiconducteur. Un intervalle encore plus grand des aimants correspond 'un isolant. Ces dispositions illustrent la conduction n. Dans l'exemple de réalisation selon figure 3, les aimants 18 sont fixés par une suspensicn pendulaire. Des tiges 20, prévues à cet effet, traversent les ouvertures centrales 17 des aimants, qui comportent sur leur face inférieure un disque 21 de fixation; l'autre extrémité des tiges est fixée en pendule sur la plaque. t3. Cette derniere comporte pour e tare des ouvertures coniques 22, évasées vers le bas et traversées par les tiges 20. t extrémité supérieure des tiges 20 comporte un epaissassement 23, qui interdit le glissement a travers les ouvertures 22. La déviation pendulaire maximale est limitée par l'angle d'ouverture de l'ouverture conique. Cet angle est avantageusement choisi de façon à interdire tout contact entre les aimants pendulaires Plusieurs glisseurs 9 sont prévus sur la plaque 6. Ce montage permet par exemple la mise en évidence de la conduction n. Dans 1 exemple de réalisation selon rigure 4, deux plaques plus petites 3' et i3" sont disposées au-dessus de la table à coussin d'air, avec un ecartement variable, représenté par la double flèche 24. Un se-i g~-sseur 9 est prévu au-dessous de ces plaques. Un tel montage permet de présenter L'action d'une jonction. Lorsque les plaques à grille 13' et @@" sont très rapprochées, un glisseur passe sans difficulté d'une plaque à L'autre. lorsque les plaques sont par coutre écartées, ie glisseur ne peut plus franchir l'intervalle qui les separe, a partir d'une certaine distance. Dans tous les exemples de réalisation décrits, la plaque t est utilement réalisée en verre acrylique transparent, afin de permettre une observation facile des glisseurs situes en dessous. Lorsque toutes les plaques 4, 6 et 13 sont en verre acrylique, le dispositif selon l'invention peut aussi être placé sur un projecteur en vue d'une présentation par prajection des phénomènes se déroulant sur la table à coussin d'air. te mode de fixation selon l'invention des aimants 18 sur la plaque 13 permet de choisir de multiples dispositions des aimants, sans changement de la plaque 13, et par suite une realisation facile et une modification rapide des conditions d1 expérience. Bien entendu, diverses modifications peuvent etre apportees par L'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Table à coussin d'air surmontee par une plaque-servant à la fixation d'aimants ou d'éléments semblables, caractérisée en ce que la plaque comporte de nombreuses ouvertures pour l'écoulement des débites d'air nécessaires à la production du coussin d'air. 2. Table à coussin d'air selon revendication t, caractérisée en ce que les ouvertures sont circulaires et disposées suivant une grille. 3. Table à coussin d'air selon une des revendications 1 et 2, caracterisee en ce que la plaque comporte des tenons pour la fixation des aimants comportant un alésage central. 4. Table à coussin d'air selon revendication 3, caractérisée en ce que les tenons sont egalement disposes suivant une grille. 5. Table à coussin d'air selon une des revendications 1 et 2 caracte risée par une fixation pendulaire des aimants sur la plaque. 6. Table à coussin d'air selon revendication 5, caractérisée par une fixation pendulaire des aimants sur la plaque à l'aide de tiges rigides et par la limitation du mouvement pendulaire par des ouvertures coniques de la plaque, évasées vers le bas. 7. Table à coussin d'air selon une quelconque des revendications t à 6, caractérisée par la réalisation de la plaque au moins en verre acrylique transparent. 8. Table à coussin d'air selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par deux plaques disposées au-dessus de la table avec un écartement variable.