Прибор для демонстрации явления электростатической индукции

 

Изобретение относится к демонстрационным приборам и наглядным пособиям по физике. Прибор содержит разорванный на две части проводник (группу проводников), в разрыв которого включен газоразрядный индикатор, привод вращения, к валу которого перпендикулярно оси вращения прикреплен один конец проводника, а также заряженное статистическим электричеством тело, создающее электрическое поле вокруг вращающегося проводника. Прибор наглядно демонстрирует зависимость силы индукционного тока от скорости и характера движения проводника. На валу могут быть укреплены несколько проводников с индикаторами и экран в виде диска. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к демонстрационным приборам и наглядным пособиям по физике, в частности к приборам по электродинамике.

Известен прибор для демонстрации явления электростатической индукции путем разрыва проводника, внесенного в электростатическое поле эбонитовой палочки. После снятия электрического поля с помощью электроскопа обнаруживается, что обе части проводника заряжены.

Недостатком этого устройства является невозможность непосредственного обнаружения тока индукции в проводнике, вызванного изменением внешнего электрического поля.

Известен прибор электроскоп (там же), позволяющий демонстрировать перераспределение заряда в проводнике при изменении внешнего электрического поля, вызванном приближением или удалением заряженного тела. Этот прибор также не позволяет зафиксировать характер протекающего по проводнику тока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании результату является прибор для демонстрации явления электростатической индукции, содержащий разорванный проводник и неоновую лампу, включенную в разрыв, а также заряженную эбонитовую палочку.

Недостатками известного устройства являются отсутствие наглядности, обусловленное кратковременностью вспышки неоновой лампы, и невозможность демонстрации зависимости силы тока, индуцируемого в проводнике, движущемся в электрическом поле, от скорости и характера движения.

Цель изобретения - демонстрация зависимости силы индукционного тока от скорости и характера движения проводника в электрическом поле и повышение наглядности демонстрации явления электростатической индукции.

Это достигается тем, что прибор для демонстрации явления электростатической индукции, включающий разорванный на две части проводник, в разрыв которого включен газоразрядный индикатор (неоновая лампа), и заряженное тело (эбонитовая палочка), имеет привод вращения, к валу которого перпендикулярно оси вращения прикреплен разорванный проводник с газоразрядным индикатором, а заряженное тело установлено неподвижно.

При проведении патентно-информационного исследования других решений, признаков, сходных с существенными отличительными признаками предлагаемого устройства и дающих сходный эффект, не обнаружено, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "новизны".

На фиг. 1 изображен прибор; на фиг. 2 - картина, наблюдаемая при работе устройства, когда заряженное тело расположено параллельно валу привода вблизи края окружности, описываемой незакрепленным концом проводника (позиция А); на фиг. 3 - наблюдаемая картина, когда эбонитовая палочка расположена перпендикулярно оси вращения проводника (позиция Б). На фиг. 2 и фиг. 3 штриховой линией показаны окружности, описываемые незакрепленным концом проводника, а выделенные области изображают наблюдаемые светящиеся дуги, обусловленные вращением вспыхивающего газоразрядного индикатора. На фиг. 4 изображен вариант устройства с несколькими закрепленными на валу привода проводниками.

Прибор для демонстрации явления электростатической индукции содержит привод 1 вращения, к валу которого прикреплен разорванный на две части проводник 2 с газоразрядным индикатором 3 (например, неоновой лампой), включенным в разрыв, а также эбонитовую палочку 4, установленную неподвижно вблизи проводника 2 по двум вариантам расположения (позиция А и позиция Б, фиг. 1).

Устройство работает следующим образом.

При вращении проводника 2 с помощью привода 1 в электростатическом поле заряженного тела в проводнике индуцируется ток, вызывающий свечение газоразрядного индикатора 3, видимое в затемненном помещении. Яркость свечения индикатора зависит от силы тока, которая определяется скоростью вращения проводника, его ориентацией по отношению к электростатическому полю и параметрами электростатического поля. Поэтому когда эбонитовая палочка находится в позиции А (фиг. 1), наблюдается следующая картина, изображенная на фиг. 2: газоразрядный индикатор горит непрерывно, за исключением моментов, когда незакрепленный конец проводника наиболее близок и наиболее удален от заряженного тела - эбонитовой палочки. При перемещении заряженного тока наблюдаемая картина меняется. Например, когда эбонитовая палочка находится в позиции Б, наблюдается картина, изображенная на фиг. 3.

Для повышения наглядности, в частности для увеличения яркости и контрастности светящейся дуги, наблюдаемой при работе прибора, можно увеличить число проводников с газоразрядными индикаторами, например, закрепив последние с определенным угловым шагом на черном диске-экране 5, насаженном на вал привода 1 вращения так, как это изображено на фиг. 4. В принципе разорванные проводники с газоразрядными индикаторами можно закрепить без помощи диска и использовать неподвижный экран. (56) Журнал "Квант" N 2, 1987, с. 36-37.

Формула изобретения

1. ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ ИНДУКЦИИ , содеpжащий pазоpванный пpоводник, в pазpыв котоpого включен газоpазpядный индикатоp, заpяженное тело, отличающийся тем, что он имеет пpивод вpащения, к валу котоpого пеpпендикуляpно оси вpащения пpикpеплен pазоpванный пpоводник с газоpазpядным индикатоpом.

2. Пpибоp по п. 1, отличающийся тем, что он имеет дополнительно гpуппу пpоводников с газоpазpядными индикатоpами, закpепленных на оси вpащения.

3. Пpибоp по п. 1, отличающийся тем, что он имеет экpан, выполненный в виде диска, установленный на оси вpащения, а пpоводники закpеплены на диске.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4