Установка для исследования электростатического поля методом моделирования



Установка для исследования электростатического поля методом моделирования
Установка для исследования электростатического поля методом моделирования
Установка для исследования электростатического поля методом моделирования
Установка для исследования электростатического поля методом моделирования
Установка для исследования электростатического поля методом моделирования
Установка для исследования электростатического поля методом моделирования
Установка для исследования электростатического поля методом моделирования
Установка для исследования электростатического поля методом моделирования

 


Владельцы патента RU 2507590:

Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского Министерства обороны Российской Федерации (RU)

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 и может быть использовано в лабораторном практикуме в высших и средних специальных учебных заведениях по курсу физики для получения и углубления знаний физических законов и явлений.

Известно устройство для измерения потенциалов и построения изопотенциальных линий (Г.А. Рязанов Опыты и моделирования при изучении электромагнитного поля. М.: Наука, 1966, с.77, рис.7.2). С помощью одинарного зонда на нем можно находить точки, имеющие заданный потенциал и строить изопотенциальные линии. Для измерения потенциала используется мостовая схема, которая требует значительного времени для проведения эксперимента. Нажатием зонда через копировальную бумагу на документальном листе фиксируется точка. Наблюдается быстрый износ электропроводящей и копировальной бумаги, а также низкая точность эксперимента.

Известна также установка для исследования стационарного электрического поля (RU патент №2284581. Бюл №27 от 27.09.2006 г. Авторы: Белокопытов Р.А. и Ковнацкий В.К.). Эта установка позволяет создавать различные плоские электрические поля и их исследовать. На ней можно экспериментально проверить теорему Гаусса, а также теорему о циркуляции вектора напряженности электростатического поля. Однако на этой установке можно только продемонстрировать вид эквипотенциальных линий, но нельзя их запомнить на документальном листе. Для нахождения потенциалов отсутствует одинарный зонд.

Наиболее близкой к предлагаемой установке является установка для исследования электростатических полей методом моделирования (прототип, фиг.1. Лабораторный практикум по физике. Под ред. К.А. Барсукова и Ю.И. Уханова. М.: Высшая школа, 1988, с.109, рис.38). Она содержит: зонд; потенциометр, соединенный двумя концевыми контактами с источником постоянного тока; прямоугольный планшет. На этой установке потенциалы в различных точках листа электропроводящей бумаги (ЭПБ) измеряются с помощью зонда, включенного в мостовую схему, что также требует значительного времени для проведения эксперимента. Известная установка снабжена дорогостоящим пантографом, с помощью которого координаты зонда переносятся на документальный лист. На этой установке нельзя исследовать электростатическое поле с внесенным в него металлическим проводником.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции установки и расширение ее функциональных возможностей.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную установку для исследования электростатического поля методом моделирования, содержащую зонд, потенциометр, соединенный двумя концевыми контактами с источником постоянного тока, прямоугольный планшет, согласно изобретению, введены съемный проводник в виде пластины произвольной формы, прямоугольный лист электропроводящей бумаги, содержащий вырез по форме съемного проводника и уложенный на прямоугольном планшете, а на вырез установлен съемный проводник, два электрода прямоугольной формы, установленные на противоположных сторонах прямоугольного листа электропроводящей бумаги и плотно прижатые винтами к прямоугольному планшету, при этом, первый электрод соединен с движком потенциометра, а второй - с одним из концевых контактов потенциометра, вольтметр с большим входным сопротивлением, первый ввод которого соединен со вторым электродом, а второй ввод - с верхним концом зонда, неподвижная линейка, закрепленная на левой стороне прямоугольного планшета и которая выполняет роль оси ординат системы координат прямоугольного листа электропроводящей бумаги, направляющий шток, установленный на правой стороне прямоугольного планшета параллельно неподвижной линейке, движок, установленный подвижно на направляющем штоке, подвижная линейка, выполняющая роль оси абсцисс системы координат прямоугольного листа электропроводящей бумаги, один конец которой жестко закреплен на движке, а второй конец ее лежит на неподвижной линейке, ползунок, перемещающийся по подвижной линейке и снабженный вертикальным отверстием для нижнего конца зонда и риской для отсчета положения зонда на подвижной линейке, при этом зонд вставлен в вертикальное отверстие и касается прямоугольного листа электропроводящей бумаги, документальный лист бумаги квадратной формы, уложенный на прямоугольном планшете и содержащий систему координат, аналогичную системе координат прямоугольного листа электропроводящей бумаги, опора, которая одним концом касается документального листа бумаги, рейка, один конец которой жестко закреплен на ползунке перпендикулярно подвижной линейке, а другой ее конец содержит вертикальное отверстие и закреплен на другом конце опоры, фломастер, установленный подвижно в вертикальное отверстие на рейке перпендикулярно документальному листу бумаги так, чтобы координаты острия зонда на прямоугольном листе электропроводящей бумаги совпадали с координатами острия фломастера на документальном листе бумаги, ограничительное кольцо, плотно насаженное на фломастер, пружина, насаженная подвижно на фломастер и опирающаяся одним концом на рейку, а другим концом - на ограничительное кольцо, причем, она установлена так, чтобы фломастер без нажатия на него не оставлял след на документальном листе бумаги, съемное лекало из диэлектрика и разметкой, насаженное на съемный проводник и уложенное на прямоугольный лист электропроводящей бумаги.

На фиг.1 изображен прототип; на фиг.2 - общий вид предполагаемой установки; на фиг.3-8 - чертежи, поясняющие принцип ее работы.

Предлагаемая установка (фиг.2) содержит: 1 - прямоугольный планшет; 2 - съемный проводник; 3 - прямоугольный лист электропроводящей бумаги; 4 - документальный лист бумаги; 5 - электроды; 6 - потенциометр; 7 - источник постоянного тока; 8 - вольтметр с большим входным сопротивлением; 9 - зонд; 10 - неподвижная линейка; 11 - подвижная линейка; 12 - движок; 13 - направляющий шток; 14 - ползунок; 15 - рейка; 16 - опора; 17 - фломастер; 18 - пружина; 19 - ограничительное кольцо; 20 - съемное лекало.

Рассмотрим теоретические положения, которые легли в основу предлагаемой установки. Если во внешнее электростатическое поле (фиг.3) внести нейтральный металлический проводник, то свободные заряды (электроны, ионы) будут перемещаться: положительные - по полю, отрицательные - против поля. На одном конце проводника будет скапливаться избыток положительных зарядов, а на другом - избыток отрицательных зарядов. Эти заряды называются индуцированными. Процесс будет происходить до тех пор, пока напряженность поля внутри проводника не станет равной нулю, а линии напряженности вне проводника - перпендикулярными его поверхности (фиг.3).

Отсутствие поля внутри проводника означает, что потенциал во всех точках внутри проводника постоянен (φ=const), т.е. поверхность проводника в электростатическом поле является эквипотенциальной. Отсюда же следует, что вектор напряженности поля на внешней поверхности проводника направлен по нормали в каждой точке его поверхности. Таким образом, нейтральный проводник, внесенный в электростатическое поле, разрывает часть линий напряженности. Они заканчиваются на отрицательных индуцированных зарядах и вновь начинаются на положительных зарядах (фиг.3). Индуцированные заряды распределяются на внешней поверхности проводника. Такие зависимости потенциалов (пунктирные линии) и силовых линий (сплошные линии) (фиг.3) можно получить путем моделирования на электропроводящей бумаге электростатического поля с внесенным в него металлическим проводником. Для этого сделаем в прямоугольном листе ЭПБ вырез по форме проводника и наложим на него толстую металлическую пластину P (фиг.4). Поскольку электрическое сопротивление ЭПБ во много раз больше сопротивления металлической пластины P, то с достаточной степенью точности можно считать участки ЭПБ, окружающие проводник, практически непроводящим диэлектриком. В рассмотренном случае моделью проводника в электростатическом поле служит металлическая пластина P, например, круглого сечения (фиг.4). Прикладывая к электродам АД и ВС постоянную разность потенциалов, можно методом зонда исследовать распределение потенциала вокруг проводника, а также найти потенциал самого проводника и убедиться в его одинаковости во всех точках пластины P. Для построения силовых линий электростатического поля следует пластину Р снять и оставить на ее месте вырез. Линии равного потенциала на прямоугольном листе ЭПБ в этом случае будут соответствовать силовым линиям электростатического поля. В этом случае моделью проводника в электростатическом поле является вырез на прямоугольном листе ЭПБ. Можно убедиться, что на границе ЭПБ-вырез вектор перпендикулярен границе выреза и сколько линий входит с одной стороны выреза, столько же линий выходит из противоположной стороны.

Если зафиксированное на документальном листе изображение (фиг.5) повернуть на 90(против часовой стрелки и наложить на документальный лист с изображением, показанным на фиг.4, то получим распределение эквипотенциальных линий и силовых электрических линий аналогичное тому, как показано на фиг.3. Поверхностная плотность электрического заряда (на границах проводник-диэлектрик (пластина P установлена на вырез) связана с напряженностью электростатического поля у поверхности соотношением:

где En - проекция вектора на направление внешней нормали к поверхности.

Если линии поля входят в проводник, то

Если линии поля выходят из проводника, то

Следовательно, на противоположных концах проводника Р скапливаются разноименные заряды. Измеряя величину En у поверхности проводника по формуле (1), можно по формулам (2) и (3) рассчитать величину поверхностной плотности электрического заряда (на всей поверхности проводника. На предлагаемой установке величину En находим численным методом по измеренным потенциалам на ЭПБ.

Для определения проекции Eni вектора электростатического поля в i-ой точке применяем заранее изготовленное лекало из тонкого диэлектрика и разметкой, которое насаживаем на проводник P и укладываем на ЭПБ (фиг.6). В лекале имеется наружный контур с разметкой, который находится на одинаковом расстоянии Δn от проводника P. Наружный контур лекала разбиваем на равные отрезки Δl такой величины, чтобы они лежали на контуре L. Образующиеся точки отрезков нумеруем против часовой стрелки (фиг.6) i=1,2,3,…,N. В i-й точке проводим нормаль к наружному контуру L, до пересечения его с внутренним контуром (контуром проводника).

Полагая, что нормаль к контуру L во всех точках направлена в одну и ту же сторону, тогда проекцию Eni в произвольной i-й точке определяем численным методом по формуле:

где i=l,2,3,…,N; φi - потенциал, измеряемый в i-й точке наружного контура лекала; φ0 - потенциал проводника; Δn - кратчайшее расстояние от наружного контура лекала до проводника.

Рассмотрим взаимодействие элементов в предлагаемой установке (фиг.2). Она включает в себя прямоугольный планшет 1, на котором располагаются все входящие в установку элементы. Установка содержит съемный проводник 2 в виде пластины произвольной формы. На прямоугольном планшете 1 уложен прямоугольный лист ЭПБ 3 с вырезом по форме проводника 2, а также квадратный документальный лист бумаги 4. На противоположных сторонах прямоугольного листа ЭПБ 3 установлены два электрода прямоугольного сечения 5, плотно прижатые винтами к прямоугольному планшету 1, при этом, первый электрод 5 соединен с движком потенциометра 6, а второй - с один из концевых контактов потенциометра 6. Оба концевых контакта потенциометра 6 соединены с источником постоянного тока 7.

Для измерения потенциалов на прямоугольном листе ЭПБ 3 применяем вольтметр с большим входным сопротивлением 8, первый ввод которого соединен со вторым электродом 5, а второй ввод - с верхним концом зонда 9. Вольтметр с большим входным сопротивлением 8 не искажает линии тока в ЭПБ и, соответственно, силовые линии моделируемого электродами 5 электростатического поля.

Для определения координат точек на прямоугольном листе ЭПБ 3 предлагаемая установка снабжена прямоугольной системой координат, начало которой совпадает с одним из углов прямоугольного планшета 1, а оси координат направлены вдоль сторон этого планшета. Роль оси «у» прямоугольной системы координат выполняет неподвижная линейка 10, закрепленная на прямоугольном планшете 1, параллельно левой ее стороне. Роль оси «x» прямоугольной системы координат выполняет подвижная линейка 11, один конец которой жестко закреплен на движке 12, а второй конец ее лежит на неподвижной линейке 10. Движок 12 может перемещаться по направляющему штоку 13, который установлен на правой стороне прямоугольного планшета 1 параллельно неподвижной линейке 10. Аналогичная прямоугольная система координат установлена на документальном листе 4.

Для переноса координат острия зонда 9 с прямоугольной системы координат прямоугольного листа ЭПБ на прямоугольную систему координат документального листа бумаги 4 введен в установку ползунок 14 с вертикальным отверстием для нижнего конца зонда 9 и риской для отсчета его положения на подвижной линейки 11. Нижним концом зонд 9 под действием своего веса постоянно касается прямоугольного листа ЭПБ 3. На ползунке 14 одним концом жестко закреплена рейка 15, расположенная перпендикулярно подвижной линейке 11, а другой конец рейки 15 содержит вертикальное отверстие и закреплен на верхнем конце опоры 16, которая может нижним концом перемещаться по квадратному документальному листу бумаги 4. В отверстии на рейке 15 рядом с опорой 16 установлен фломастер 17. Он расположен перпендикулярно квадратному документальному листу бумаги 4 так, чтобы координаты острия зонда 9 на прямоугольном листе ЭПБ 3 совпадали с координатами острия фломастера 17 на квадратном документальном листе бумаги 4. Для того чтобы на документальном листе бумаги 4 появилась отметка, необходимо легко нажать на верхний конец фломастера 17. Для того чтобы острие фломастера 17 не касалось документального листа бумаги 4 без нажатия на верхний конец фломастера 17, на него насажена подвижная пружина 18 и установлено ограничительное кольцо 19, плотно насаженное на фломастер 17. Пружина 18 одним концом опирается на ограничительное кольцо 19, а другим концом - на рейку 15 и острие фломастера 17 находится на небольшом расстоянии от документального листа 4. При нажатии на верхний конец фломастера 17 на документальном листе 4 остается отметка. При проведении эксперимента используем фломастеры 17 разных цветов. Например, на документальном листе бумаги 4 сначала наносим эквипотенциальные линии фломастером 17 красного цвета, а затем поворачиваем этот лист на 90(и на нем фломастером 17 черного цвета наносим силовые линии электростатического поля.

На предлагаемой установке исследование электростатического поля с внесенным в него металлическим проводником методом моделирования на электропроводящей бумаге проводим в два этапа. Сначала снимаем линии равного потенциала электростатического поля, а затем снимаем электрические силовые линии. Для этого на прямоугольный планшет 1 укладываем документальный лист бумаги 4 квадратной формы. Из набора, прилагаемого к установке, выбираем съемный проводник 2 в виде пластины произвольной формы. Из набора, прилагаемого к установке, выбираем также прямоугольный лист ЭПБ 3 с вырезом по форме проводника и укладываем на прямоугольном планшет 1. На противоположных сторонах прямоугольного листа ЭПБ 3 устанавливаем два электрода 5 прямоугольной формы и плотно прижимаем их винтами к прямоугольному планшету 1.

Рассмотрим, каким образом снимаем эквипотенциальные линии электростатического поля. Для этого на вырез прямоугольного листа ЭПБ 3 устанавливаем выбранный съемный проводник 2 и прижимаем его к прямоугольному планшету 1 с помощью винта. В этом случае моделируемым проводником в электростатическом поле является съемный проводник 2. С помощью движка потенциометра 6 подаем требуемое напряжение на электроды 5. В вертикальное отверстие на рейке 15 устанавливаем фломастер 17 желаемого цвета, например, красного. С помощью подвижной линейки 11, которую можно перемещать вверх-вниз с помощью движка 12 меняем координату «у»,отсчет ведем по неподвижной линейке 10. С помощью подвижного ползунка 14, который может перемещаться по подвижной линейке 11, по риске на ползунке 14 снимаем на подвижной линейке 11 координату «x». Нужный потенциал на прямоугольном листе ЭПБ 3 находим с помощью зонда 9, установленного в вертикальное отверстие ползунка 14. Зонд 9 верхним концом соединен со вторым вводом вольтметра с большим входным сопротивлением 8, а нижним концом постоянно касается прямоугольного листа ЭПБ 3. Измерение нужного потенциала осуществляем вольтметром с большим входным сопротивлением 8. Координаты этого потенциала находим на прямоугольном листе ЭПБ 3, а потом нажатием на верхний конец фломастера 17 делаем отметку на документальном листе бумаги 4. На документальном листе бумаги 4 получаются точки равного потенциала. Затем плавной кривой красного цвета их соединяем, и получаются эквипотенциальные линии, моделируемого электростатического поля, как показано пунктирными линиями на фиг.7.

Рассмотрим, каким образом снимаем электрические силовые линии электростатического поля, в котором находится проводник. Для этого поворачиваем квадратный документальный лист бумаги 4 вокруг его центра по часовой стрелке на 90°. Ставим фломастер 17 другого цвета, например, черного. Убираем съемный проводник 2 и оставляем на прямоугольном листе ЭПБ 3 вырез в форме проводника. В этом случае моделируемым проводником в электростатическом поле является вырез на прямоугольном листе ЭПБ 3 в форме проводника. Снимаем эквипотенциальные линии черного цвета, но они будут соответствовать силовым линиям электростатического поля. Стрелки силовых линий этого поля будут направлены сверху-вниз (фиг.8).

Снимаем документальный лист бумаги 4 и поворачиваем его на 90(против часовой стрелки так, чтобы силовые линии шли слева-направо, а эквипотенциальные линии этого же поля сверху-вниз. Из повернутой фиг.8 видим, что полученные эквипотенциальные и силовые линии полностью совпадают с теоретическими линиями, показанными на фиг.3.

Для определения проекций вектора электростатического поля на нормаль по измеренным потенциалам на вырез прямоугольного листа ЭПБ 3 устанавливаем съемный проводник 2. На него насаживаем съемное лекало 20, изготовленное из диэлектрика и разметкой, и укладываем его на прямоугольный лист ЭПБ 3. Для удобства измерений потенциалов около размеченных точек съемного лекала 20 можно зонд 9 извлечь из вертикального отверстия ползунка 14 и острием зонда 9 прикасаться к ЭПБ в окрестности размеченных точек съемного лекала 20. По измеренным потенциалам φi и φ0 по формуле (6) определяем Eni, а затем по формуле (2) и (3) находим поверхностные плотности зарядов σ.

Установка для исследования электростатического поля методом моделирования, содержащая зонд, потенциометр, соединенный двумя концевыми контактами с источником постоянного тока, прямоугольный планшет, отличающаяся тем, что в нее введены съемный проводник в виде пластины произвольной формы, прямоугольный лист электропроводящей бумаги, содержащий вырез по форме съемного проводника и уложенный на прямоугольном планшете, а на вырез установлен съемный проводник, два электрода прямоугольной формы, установленные на противоположных сторонах прямоугольного листа электропроводящей бумаги и плотно прижатые винтами к прямоугольному планшету, при этом первый электрод соединен с движком потенциометра, а второй - с одним из концевых контактов потенциометра, вольтметр с большим входным сопротивлением, первый ввод которого соединен со вторым электродом, а второй ввод - с верхним концом зонда, неподвижная линейка, закрепленная на левой стороне прямоугольного планшета и которая выполняет роль оси ординат системы координат прямоугольного листа электропроводящей бумаги, направляющий шток, установленный на правой стороне прямоугольного планшета параллельно неподвижной линейке, движок, установленный подвижно на направляющем штоке, подвижная линейка, выполняющая роль оси абсцисс системы координат прямоугольного листа электропроводящей бумаги, один конец которой жестко закреплен на движке, а второй конец ее лежит на неподвижной линейке, ползунок, перемещающийся по подвижной линейке и снабженный вертикальным отверстием для нижнего конца зонда и риской для отсчета положения зонда на подвижной линейке, при этом зонд вставлен в вертикальное отверстие и касается прямоугольного листа электропроводящей бумаги, документальный лист бумаги квадратной формы, уложенный на прямоугольном планшете и содержащий систему координат, аналогичную системе координат прямоугольного листа электропроводящей бумаги, опора, которая одним концом касается документального листа бумаги, рейка, один конец которой жестко закреплен на ползунке перпендикулярно подвижной линейке, а другой ее конец содержит вертикальное отверстие и закреплен на другом конце опоры, фломастер, установленный подвижно в вертикальное отверстие на рейке перпендикулярно документальному листу бумаги так, чтобы координаты острия зонда на прямоугольном листе электропроводящей бумаги совпадали с координатами острия фломастера на документальном листе бумаги, ограничительное кольцо, плотно насаженное на фломастер, пружина, насаженная подвижно на фломастер и опирающаяся одним концом на рейку, а другим концом - на ограничительное кольцо, причем она установлена так, чтобы фломастер без нажатия на него не оставлял след на документальном листе бумаги, съемное лекало из диэлектрика с разметкой, насаженное на съемный проводник и уложенное на прямоугольный лист электропроводящей бумаги.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области исследования электростатических полей в различных средах и условиях, преимущественно в области жидких углеводородных горючих в условиях их естественной конвекции.

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 учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Лист электропроводящей бумаги уложен на планшет.

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.

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.

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 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.

Изобретение относится к области измерительной и учебной техники и может быть использовано для изучения явлений электромагнетизма. По периметру диэлектрического диска впрессованы металлические шарики, диаметр которых равен толщине диска. Диск расположен на изолированном основании. Металлический зонд размещен на изолированном штативе с возможностью касания с каждым шариком при повороте диска, выполнен в виде заостренной иглы и соединен через вольтметр и реостат с источником питания. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности создания распределенного заряда с контролируемой величиной заряда. 2 н.п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.

Изобретение относится к обучающим приспособлениям для демонстрации электромагнитных явлений. На одном конце плоского стержня закреплена катушка-моток, а на другом выполнено подвесное отверстие для подвеса стержня и магнит. Концы намоточного провода соединены с удлиняющими проводами. Свободные концы удлиняющих проводов снабжены штекерами. Катушка-моток снабжена охватывающим ее корпусом, снабженным диаметрально расположенными полуосями, каждая из которых соединена с одним из концов обмотки катушки. Каждая полуось вставлена в отверстие, выполненное в концевой зоне одной из ступеней соответствующего ступенчатого кронштейна. Другая ступень каждого кронштейна снабжена концевым прямоугольным хвостовиком, посредством которого кронштейны элементами крепления закреплены с разных сторон к боковым поверхностям стержня. Удлиняющие провода соединены с элементами крепления. На стержне выполнено центральное отверстие, равноудаленное как от центра полуосей, так и от центра подвесного отверстия, выполненного на конце стержня. Стержень снабжен вырезами с зацепами для укладки удлиняющих проводов. Нижний обрез ступенчатых кронштейнов и нижний обрез стержня находятся в одной горизонтальной плоскости. Техническим результатом изобретения является расширение демонстрируемых экспериментов для исследования явления электромагнитной индукции. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к учебным пособиям по физике. Стержень с грузом установлен с возможностью совершать колебательные движения в вертикальной плоскости. Вал соединен с помощью стержня с грузом, и на него насажены колеса, которые имеют возможность совершать колебательные движения в горизонтальной плоскости. На направляющих закреплены ограничители колебания колес. Изобретение обеспечивает возможность моделирования сложного колебательного движения системы. 3 ил.

Изобретение относится к электродинамике и и может быть использовано для экспериментальной проверки эффекта возбуждения вихревого электрического поля при движении магнитного поля, создаваемого движением постоянного магнита. Технический результат состоит в обеспечении возможности проверки возбуждения униполярной индукции. Мостовая схема для проверки возбуждения униполярной индукции содержит соленоид, внутри которого движется намагниченный ферромагнетик, образующий вихревое электрическое поле вдоль траектории его движения. Схема содержит ферромагнитный тороид, четыре одинаковых катушки из проводника, включенные последовательно между собой и образующие мостовую схему, к одной диагонали которой подключен регулируемый источник постоянного тока, а другая диагональ мостовой схемы подключена к усилителю постоянного тока. Ферромагнитный тороид приводится во вращательное движение синхронным двигателем через прижимной ролик. Электропитание синхронного двигателя подается от многофазного генератора переменного тока с регулируемой частотой колебаний. Управление регулируемым источником постоянного тока и многофазным генератором по частоте переменного тока, а также измерение величин тока и частоты колебаний осуществляется с помощью компьютера. 3 ил.

Изобретение относится к стендам для лабораторных работ, применяемым при обучении студентов, изучающих дисциплину «Электротехнология». Автоматизированный тепловой пункт (устройство преобразования электрической энергии в тепловую), содержит параллельно соединенные между собой тэновый, электродный и вихревой подогреватели воды, отопительный прибор, бойлер со змеевиком, насос, термодатчики, щит управления, расходомер, систему трубопроводов, при этом в него введены электромагнитные клапаны, программируемый контроллер для управления и регулирования режимами нагрева, бойлер выполнен сообщающимся с атмосферой для осуществления процесса тепломассообмена, сборка всех элементов выполнена с использованием резьбовых соединений предусматривающее возможность введения в процесс новых элементов. Это позволяет уменьшить габариты устройства, а также упростить его обслуживание. 5 ил.
Наверх