Универсальная учебная модель для изучения электромагнитной индукции



Универсальная учебная модель для изучения электромагнитной индукции
Универсальная учебная модель для изучения электромагнитной индукции

 


Владельцы патента RU 2499294:

Поваляев Олег Александрович (RU)

Изобретение относится к лабораторным приборам по разделу физики "Магнетизм". Сердечник выполнен составным из двух автономных элементов, каждый из которых выполнен в виде металлической пластины с закрепленным на ней вертикальным стержнем. Одна из пластин закреплена на прямоугольной плате с электрогнездами. Первичная обмотка выполнена в виде катушки-мотка, закрепленной на свободном конце пластины. Вторичная катушка выполнена в виде автономной катушки - мотка, выводы которой снабжены штекерами, и установлена на вертикальный стержень закрепленной пластины. Вторая пластина с вертикальным стержнем является замыкающей и установлена стержнем в первичную обмотку. Свободным концом пластина взаимодействует со стержнем закрепленной пластины. Выводы намоточного провода закрепленной катушки-мотка соединены с контактными лепестками образованных в плате электрогнезд, которые соединительными проводами соединены либо с гнездами источника постоянного тока, либо с ключом, либо с источником переменного тока. 2 ил.

 

Изобретение относится к лабораторным приборам и наглядным пособиям, используемых при проведении фронтальных лабораторных работ по разделу физики магнетизм и проверке экспериментальных умений учащихся по изучению законов электромагнитной индукции и преобразованию переменного тока.

Известно техническое решение по патенту РФ №2051424, кл. G09B 23/18, 1992 г., в котором учебная модель трансформатора содержит П-образный сердечник с загнутыми друг к другу свободными концами, первичную и вторичную обмотки и подвижное ярмо. Когда концы сердечника и ярма выходят из взаимодействия, магнитная индукция и ток во вторичной обмотке минимальны, а по мере увеличения площади взаимодействия концов сердечника и ярма, магнитная индукция и ток во вторичной обмотке увеличивается. Недостатком этого устройства является демонстрация одного опыта, а именно уменьшение или увеличение магнитной индукции и тока во вторичной обмотке.

Задачей настоящего изобретения является создание универсального прибора, обеспечивающего проведение ряда опытов по преобразованию переменного тока в модели трансформатора без сердечника, с незамкнутым и замкнутым магнитопроводящим сердечником, а так же изучение работы электромагнита.

Технический результат, который может быть получен от использования предложенного изобретения, заключается в наглядности проведения опытов, в многофункциональности узлов прибора, упрощении конструкции, простоте изготовления и удобстве использовании при составлении различных электросхем, возможности использовании составляющих учебной модели в других экспериментах.

Поставленная задача достигается тем, что универсальная учебная модель пдля изучения электромагнитной индукции, содержащая первичную и вторичную обмотки, сердечник, источник тока, амперметр, ключ, характеризуется тем, что она дополнительно снабжена металлическим стержнем, миллиамперметром, соединительными проводами со штекерами на концах, катушкой - мотком, а сердечник выполнен составным из двух автономных элементов, каждый из которых выполнен в виде металлической пластины с закрепленным на ней вертикальным стержнем, одна из пластин закреплена на прямоугольной плате с электрогнездами, первичная обмотка выполнена в виде катушки - мотка, закрепленной на свободном конце пластины, а вторичная катушка выполнена в виде автономной катушки - мотка, выводы которой снабжены штекерами, и установлена на вертикальный стержень закрепленной пластины, при этом вторая пластина с вертикальным стержнем является замыкающей и установлена стержнем в закрепленную катушку-моток, а свободным концом пластина взаимодействует с вертикальным стержнем закрепленной пластины, при этом выводы намоточного провода закрепленной катушки - мотка соединены с контактными лепестками электрогнезд, образованных в плате, которые соединительными проводами соединены либо с гнездами источника постоянного ток, либо с ключом, либо с источником переменного тока.

На фиг.1 представлена учебная модель, общий вид, на фиг.2 - схема опыта по преобразованию переменного тока.

Универсальная учебная модель для изучения электромагнитной индукции содержит плату 1 выполненную в виде короба с патрубками 2 и перегородками 3 в полости короба. На лицевой поверхности платы закреплена металлическая пластина 4 с вертикальным стержнем 5, закрепленным в зоне одного конца пластины 4. На противоположном конце пластины 4 закреплена катушка - моток 6, а выводы 7 намоточного провода катушки - мотка 6 соединены с контактными лепестками 8 электрогнезд 9, закрепленных винтами 10 в патрубках 2 платы 1, электрогнезда платы соединительными проводами соединяются либо с гнездами источника постоянного тока 11, либо с ключом 12, либо с источником переменного тока 13, при сборе электросхемы по фиг.2. Для закрепления катушки - мотка 6 на пластине 4 в нижней ограничительной шайбе 14 катушки - мотка 6 выполнен фигурный продольный паз (на чертеже не показано), для получения надежного закрепления катушки - мотка 6 на пластине 4. На вертикальный стержень 5 может быть установлена автономная катушка - моток 15, для проведения опытов по преобразованию переменного тока, а концы намоточного провода катушки - мотка 15 снабжены удлинительными проводами 16 со штекерами, при этом намоточный провод снабжен маркером намотки. Учебная модель дополнительно снабжена металлическим стержнем 17, миллиамперметром 20, ключом 12, и катушкой - мотком 19.

Универсальная учебная модель для изучения электроиндукции работает следующим образом.

При проведении опытов по изучению свойств электромагнита, т.е. притягивания различных металлических предметов, используют схему на фиг.1, при пропускании тока через закрепленную катушку - моток 6, возникает магнитное поле, которое притягивает металлические предметы, а при вводе в катушку 6 сердечника - металлического стержня 17, увеличивается магнитная индукция, а, следовательно, и сила магнитного поля. Это опыт при незамкнутом контуре сердечника. Проводят опыт для сравнению сил притяжения при использовании второй пластины 4 с вертикальным стержнем, который вставляют в закрепленную катушку - моток 6, а свободный конец пластины взаимодействуете вертикальным стержнем закрепленной пластины, т.е. когда образован замкнутый контур сердечника. Все показания фиксируются амперметром 18.

При проведении опытов по преобразованию переменного тока используют схему фиг.2, при этом также проводят опыты без сердечника в катушке - мотке 6, с сердечником - металлическим стержнем 17, с коаксиальной установкой дополнительной катушки -мотка 19 на закрепленную катушку - моток 6, без сердечника, с использованием металлического стержня 17, вставленного в закрепленную катушку 6, т.е. незамкнутого сердечника, и при использовании второй пластины 4 с вертикальным стержнем, при этом вертикальный стержень 5 вставлен в закрепленную катушку - моток 6, а свободным концом пластина взаимодействует с вертикальным стержнем 5 закрепленной пластины 4, т.е. при замкнутом сердечнике.

При проведении опытов по преобразованию переменного тока можно проводить опыты при расположении катушки - мотка 15 на вертикальном стержне закрепленной пластины 4 (как показано пунктиром на фиг.2)

Используя различные комбинации узлов универсальной учебной модели для изучения электроиндукции можно проводить опыты по наведению э.д.с. во вторичной катушке в зависимости от скорости введения металлического стержня в первичную катушку.

Таким образом, предложенная универсальная учебная модель позволяет провести целый ряд опытов, как по электромагнетизму, так и по трансформации переменного тока.

Предложенная универсальная учебная модель для изучения электромагнитной индукции изготовлена и нашла широкое применение в учебном процессе на уроках физики по разделам магнетизма и трансформации переменного тока.

Универсальная учебная модель для изучения электромагнитной индукции, содержащая первичную и вторичную обмотки, сердечник, источник тока, амперметр, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена металлическим стержнем, миллиамперметром, соединительными проводами со штекерами на конце, катушкой-мотком, а сердечник выполнен составным из двух автономных элементов, каждый из которых выполнен в виде металлической пластины с закрепленным на ней вертикальным стержнем, одна из пластин закреплена на прямоугольной плате с электрогнездами, первичная обмотка выполнена в виде катушки-мотка, закрепленной на свободном конце пластины, а вторичная катушка выполнена в виде автономной катушки-мотка, выводы которой снабжены штекерами, и установлена на вертикальный стержень закрепленной пластины, при этом вторая пластина с вертикальным стержнем является замыкающей и установлена стержнем в закрепленную катушку-моток, а свободным концом пластина взаимодействует с вертикальным стержнем закрепленной пластины, при этом выводы намоточного провода закрепленной катушки-мотка соединены с контактными лепестками электрогнезд, образованных в плате, которые соединительными проводами соединены либо с гнездами источника постоянного тока, либо с ключом, либо с источником переменного тока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к комплекту оборудования по курсу физики «Электромагнитные явления». Устройство содержит корпус, съемную крышку, маркированный и немаркированный магнит, компас, установочный столик, источник питания, набор соединительных проводов, прямоугольные платы, на каждой из которых закреплены либо выключатель, либо лампочка, либо постоянный резистор, либо переменный резистор, либо катушка, либо проволочные резисторы на каркасе, штатив.

Изобретение относится к области электронных обучающих устройств. Стенд для изучения гибридных электронных устройств содержит: блок логических элементов, блок триггеров, счетчик, дешифратор двоичного кода в позиционный, регистр, аналого-цифровой преобразователь, первый блок индикации, второй блок индикации, блок ввода-вывода, блок компараторов, блок переключателей, аналоговый сумматор, набор диодов, набор резисторов, набор конденсаторов, блок управления, регулятор напряжения, генератор.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме в высших и средних специальных учебных заведениях по курсу физики для изучения и углубления знаний физических законов и явлений.

Изобретение относится к области обучающихся устройств, а именно к техническим средствам для изучения основ функционирования электрических машин и электроприводов.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики для получения и углубления знаний физических законов и явлений.

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к техническим средствам обучения. .

Изобретение относится к способу демонстрации явления униполярной индукции. .

Изобретение относится к демонстрационному оборудованию и предназначено для демонстрации физических свойств магнитных жидкостей - магнитных и жидкостных - в общеобразовательных, учебных и выставочных целях.

Изобретение относится к демонстрационно-исследовательскому оборудованию и предназначено для демонстрации и исследования физических свойств магнитных жидкостей в общеобразовательных, учебных, выставочных целях и научных.

Изобретение относится к области феррогодродинамики и может быть использовано в качестве учебного и наглядного пособия при изучении физических свойств магнитной жидкости, в выставочной деятельности, а также в развлекательных и рекламных целях.

Изобретение относится к учебным приборам по физике. Учебный прибор имеет штатив, немаркированный магнит, компас, подставку для магнитов, вольтметр, амперметр, миллиамперметр, источник питания учебный ВУ-4. Концы соединительных проводов снабжены штекерами. Ползун выполнен в виде стержня, изготовленного из немагнитного материала. На одном конце стержня закреплен набор магнитов, а на другом - ограничительная шайба. Направляющая для ползуна выполнена в виде немагнитопроводящей полиэтиленовой прозрачной трубки с ограничителями. Маятник выполнен в виде катушки-мотка. Намоточный провод снабжен маркером направления намотки. Концы намоточного провода соединены с удлинительными проводами, свободные концы которых снабжены штекерами. Удлинительные провода проходят внутри трубчатого стержня, выполненного из немагнитного материала, один конец которого соединен с катушкой, а свободный конец снабжен подвесным отверстием. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Лист электропроводящей бумаги уложен на планшет. Через отверстие в планшете проходит длинный соленоид. Одно из лекал, входящих в набор лекал, через его отверстие насажено на длинный соленоид и уложено на лист электропроводящей бумаги и зафиксировано фиксатором его положения. Общий контакт переключателя на два положения соединен с первым вводом вольтметра с большим входным сопротивлением. Неподвижный контакт закреплен на листе электропроводящей бумаги и соединен со вторым вводом вольтметра с большим входным сопротивлением. Зонд соединен с первым контактом переключателя. Витки индикаторной катушки охватывают длинный соленоид под планшетом. Первый вывод катушки соединен со вторым вводом вольтметра с большим входным сопротивлением, а второй вывод - со вторым контактом переключателя на два положения. Техническим результатом изобретения является моделирование циркуляции вектора вихревого электрического поля в разнообразных замкнутых контурах. 7 ил.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики для получения и углубления знаний физических законов и явлений. Установка содержит зонд, потенциометр, соединенный двумя концевыми контактами с источником постоянного тока. Два электрода круглого сечения плотно прижаты винтами к планшету с листом электропроводящей бумаги. Первый электрод соединен с движком потенциометра, а второй электрод - с одним из концевых контактов потенциометра. Первый ввод вольтметра с большим входным сопротивлением соединен со вторым электродом, а второй ввод - с зондом. Криволинейные кольца выполнены из диэлектрика и имеют разметку на их наружном и внутреннем контурах. Используемое из набора кольцо уложено на планшете с листом электропроводящей бумаги и прижато фиксатором положения. Прямоугольная система координат планшета направлена вдоль сторон планшета. Документальный лист имеет прямоугольную систему координат, которая аналогична прямоугольной системе координат планшета. Прямоугольный треугольник выполнен из диэлектрика и служит для переноса координат зонда с листа электропроводящей бумаги на документальный лист. Техническим результатом является упрощение конструкции и расширение области исследований. 6 ил.

Изобретение относится к области исследования электростатических полей в различных средах и условиях, преимущественно в области жидких углеводородных горючих в условиях их естественной конвекции. Устанавливают отдающий и принимающий электроды. Между электродами фиксировано устанавливают на одинаковые или различные расстояния между собой не менее трех параллельных металлических сеток с ячейками 1-3 мм. Нагревают сетки до температуры более 100°C. Подачу фиксированного высоковольтного электростатического напряжения на отдающий электрод осуществляют в постоянном режиме одновременно с нагревом металлических сеток в течение 5-10 минут. В объеме с жидким углеводородным горючим устанавливают и поддерживают или докритическое, или критическое, или сверхкритическое давление. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения конфигурации распространения силовых линий электростатических полей в объеме жидкого углеводородного горючего или их смесей в условиях естественной конвекции при докритических, критических и сверхкритических параметрах давления и температуры. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по физике. На противоположных сторонах прямоугольного листа электропроводящей бумаги (ЭПБ) установлены два электрода прямоугольной формы. Первый электрод соединен с движком потенциометра, а второй - с одним из концевых контактов потенциометра. Первый ввод вольтметра соединен со вторым электродом, а второй ввод - с верхним концом зонда. На правой стороне прямоугольного планшета параллельно неподвижной линейке установлен направляющий шток, а на нем установлен подвижный движок. Один конец подвижной линейки жестко закреплен на движке, а второй лежит на неподвижной линейке. По подвижной линейке перемещается ползунок, который снабжен вертикальным отверстием для нижнего конца зонда и риской для отсчета положения зонда на подвижной линейке. Перпендикулярно подвижной линейке на ползунке закреплена рейка, а другой ее конец содержит вертикальное отверстие и закреплен на подвижной опоре. В вертикальном отверстии на рейке перпендикулярно документальному листу бумаги подвижно установлен и подпружинен фломастер. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции. 8 ил.

Изобретение относится к учебным приборам по физике. Малые листы электропроводящей бумаги создают сопротивления R/2, R, 2R и уложены на планшете. Пары электродов прямоугольного сечения для каждого малого листа электропроводящей бумаги установлены на противоположных сторонах этих листов. Криволинейный четырехугольный лист электропроводящей бумаги образован пересечением двух концентрических окружностей и двух радиальных прямых и уложен на планшете. Первый ввод вольтметра с большим входным сопротивлением соединен со вторым вводом амперметра, в второй его ввод - с зондом. Общий контакт переключателя соединен со вторым вводом амперметра, а другие контакты его соединены с первыми электродами соответственно большого, малого и криволинейного четырехугольного листов электропроводящей бумаги. Вторые электроды всех названных листов электропроводящей бумаги соединены с одним из концевых контактов потенциометра. Круговое кольцо изготовлено из диэлектрика с нанесенной разметкой на внутреннем и наружном контурах, насажено на один из электродов круглого сечения и уложено на большом листе электропроводящей бумаги. Полоски, изготовленные из диэлектрика с нанесенной разметкой с обеих сторон, уложены симметрично между электродами на всех листах электропроводящей бумаги. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение точности измерений. 12 ил.

Изобретение относится к области образования и наглядных учебных пособий, в частности к наглядным пособиям для демонстрации принципа работы одиночного стержневого молниеотвода. Модель защищаемого объекта выполнена трехмерной. Модель зоны защиты выполнена в виде полого тонкостенного конуса с вертикальной осью, вдоль которой расположен телескопический стержень, выходящий за пределы конуса. При этом угол при вершине конуса между его осью и боковой поверхностью равен 41-55°. Техническим результатом изобретения является обеспечение демонстрации принципа определения высоты одиночного стержневого молниеотвода. 1 ил.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики для получения и углубления знаний физических законов и явлений. Прямоугольный лист электропроводящей бумаги (ЭПБ) с вырезом по форме съемного проводника уложен на прямоугольном планшете. На противоположных сторонах прямоугольного листа ЭПБ установлены параллельно проводящие шины. Ползунок подвижной линейки снабжен вертикальным отверстием для установки зонда и риской для отсчета положения зонда на подвижной линейке. Зонд вставлен в вертикальное отверстие и касается нижним концом прямоугольного листа ЭПБ. На ползунке перпендикулярно подвижной линейке одним концом закреплена рейка. На съемный проводник насажено съемное кольцо из диэлектрика с разметкой и уложено на прямоугольном листе ЭПБ. Выводы многоканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП) соединены с вводами персонального компьютера, а вторые вводы каждого канала его соединены с минусовой клеммой источника постоянного тока. Потенциометры и зонд соединены с каналами АЦП. Техническим результатом изобретения является автоматизация выполнения лабораторной работы и ускорение процесса исследования. 6 ил.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. На противоположных сторонах подвижной муфты первыми концами шарнирно соединены две тяги. Концы двух подвижных стержней с грузами шарнирно соединены с концами горизонтального стержня. Середины подвижных стержней с грузами шарнирно соединены со вторыми концами тяг. Отрицательная клемма источника постоянного тока через тумблер соединена с отрицательной клеммой электродвигателя. Общий контакт первой платы переключателя соединен с положительной клеммой электродвигателя. Подвижные контакты первой платы соединены с первыми выводами соответствующих резисторов первой группы N резисторов. Общий контакт второй платы соединен с положительной клеммой источника постоянного тока. Подвижные контакты второй платы соединены с первыми выводами соответствующих резисторов второй группы N резисторов. На одном из концов горизонтального стержня установлена контактная пара. На первом конце подвижного стержня с грузом напротив контактной пары установлен размыкающий стержень. На валу установки неподвижно закреплены два токоприемника. Подвижные контактные кольца токоприемников соединены с контактной парой. Шарообразная рукоятка подвижно соединена с трубкой, неподвижно закрепленной на подвижной муфте. Технический результат изобретения заключается в расширении области исследований. 4 ил.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики для получения и углубления знаний физических законов и явлений. Датчик Холла расположен рядом с криостатом так, чтобы магнитные силовые линии, выходящие из торца катушки индуктивности, входили в плоскость, в которой расположены токовые выводы T-T и выводы напряжения X-X датчика Холла. Токовые выводы T-T через первый реостат соединены с клеммами источника постоянного тока, а выводы напряжения X-X соединены с вводами вольтметра. Вводы счетчика времени соединены с клеммами источника постоянного тока. Общий контакт переключателя на три положения соединен через второй реостат со вторым вводом катушки индуктивности. Контакт первого положения переключателя на три положения - свободный, а контакты второго и третьего положений его соединены соответственно с отрицательной и положительной клеммами источника постоянного тока. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений. 5 ил.
Наверх