Универсальное приспособление для демонстрации электромагнитных явлений



Универсальное приспособление для демонстрации электромагнитных явлений
Универсальное приспособление для демонстрации электромагнитных явлений

 


Владельцы патента RU 2543425:

Поваляев Олег Александрович (RU)

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 приборам и приспособлениям при проведении фронтальных лабораторных работ по разделу магнетизма, при демонстрации опытов взаимодействия катушки с магнитом, при изучении колебательного движения маятника, при изучении магнитного и электрического полей и ряда других опытов по курсу общей физики для общеобразовательных школ и учебных заведений.

Известно техническое решение по патенту РФ на полезную модель №8146, кл. G09B 23/18, 1997 г., в котором используется демонстрационный стол и подставка для размещения исследуемых объектов. Данный прибор очень ограничен в проведении опытов, т.е. фактически позволяет провести только один эксперимент.

Известно техническое решение «Учебный прибор-маятник для демонстрации законов электромагнитной индукции» по заявке РФ №94025621, кл. G09B 23/18, опубликованной 10.05.1996 г. Данное техническое решение содержит электромагнит, между полюсами которого перемещается подвешенный на нити маятник, т.е. совершает колебательное движение, при этом возникает торможение маятника за счет взаимодействия магнитных вихревых токов и магнитного поля магнита. Однако данное техническое решение не позволяет демонстрировать комплекс опытов по электромагнитной индукции.

Известно техническое решение по патенту РФ на №2364944, кл. G09B 23/06, 2007 г., в котором используется приспособление, включающее массивное основание, стойку, перекладину, к которой подвешивается маятник, содержащий корпус. Данный прибор очень ограничен в проведении опытов, т.е. фактически позволяет провести только один эксперимент.

Наиболее близким техническим решением является «Прибор для экспериментальной проверки закона Ампера» по патенту РФ №2321074, кл. G09В 23/18, 2006 г., который включает магнит, взаимодействующий с токопроводящим элементом - рамкой, жесткие токопроводящие элементы которой взаимодействуют с осью вращения, к которой подключены провода от источника тока. При прохождении тока по токопроводящему элементу - рамке она поворачивается, т.е. фактически является маятником.

Однако данный прибор также ограничен в проведении опытов, т.е. фактически позволяет проводить только один опыт по проверке закона Ампера.

Задачей настоящего изобретения является создание универсального учебного прибора, позволяющего расширить количество демонстрируемых экспериментов для исследования явления электромагнитной индукции, а также изучение взаимодействия катушки с током и постоянным магнитом, вращения катушки-мотка с током в магнитном поле, изучение силы Ампера, действующей на проводник с током в магнитном поле.

Технический результат, который может быть достигнут при использовании изобретения, - это обеспечение чистоты проведения опытов, повышение наглядности проведения опытов, а следовательно, повышение качества обучения учащихся.

Для решения поставленной задачи предлагается «Универсальное приспособление для демонстрации электромагнитных явлений», включающее магнит, вращающийся на оси токопроводящии элемент, взаимодействующий посредством жестких токопроводников с осью вращения, связанной посредством гибких проводов с источником тока, характеризующееся тем, что вращающийся токопроводящий элемент выполнен в виде катушки-мотка, снабженной корпусом, к которому диаметрально закреплены полуоси, каждая из которых соединена с одним из концов обмотки катушки-мотка, причем каждая полуось вставлена в отверстие, выполненное в концевой зоне консольной ступени ступенчатого кронштейна, а другая ступень каждого кронштейна снабжена концевым прямоугольным хвостовиком, посредством которых ступенчатые кронштейны закреплены с разных сторон к боковым поверхностям стержня, причем к хвостовикам подсоединены удлиняющие провода, подключаемые к источнику тока, при этом на стержне выполнено центральное отверстие, равноудаленное как от центра полуосей, так и от центра подвесного отверстия, выполненного на свободном конце стержня.

Универсальное приспособление для демонстрации электромагнитных явлений, характеризующееся тем, что стержень снабжен вырезами с зацепами для укладки удлиняющих проводов.

Универсальное приспособление для демонстрации электромагнитных явлений, характеризующееся тем, что нижний обрез ступенчатых кронштейнов и нижний обрез стержня находятся в одной горизонтальной плоскости.

На фиг. 1 представлено универсальное приспособление для демонстрации электромагнитных явлений, вид сверху, на фиг. 2 - то же, вид сбоку.

Универсальное приспособление для демонстрации электромагнитных явлений состоит стержня 1, выполненного в виде полосы из облегченного немагнитного электроизоляционного материала. На одном конце стержня 1, с разных сторон к его боковым плоскостям закреплены посредством хвостовиков 2 ступенчатые кронштейны 3, образующие своего рода вилку 20, в хвостовиках 2 выполнены отверстия под винты 10 для закрепления кронштейнов 3 к стержню 1. В свободной консольной ступени 4 каждого ступенчатого кронштейна 3 в его концевой зоне выполнены отверстия 5, в которые своими полуосями 6 устанавливается катушка-моток 7. Катушка-моток 7 снабжена охватывающим ее корпусом 8, в котором диаметрально закреплены полуоси 6, к которым подсоединены концы 9 обмотки катушки-мотка 7. Катушка-моток 7 свободно вращается на полуосях 6 в отверстиях 5, такая конструкция обеспечивает малое трение, и в тоже время обеспечивается хороший контакт, обеспечивающий прохождение электротока. К винтам 10 подсоединены удлиняющие провода 11, свободные концы которых снабжены штекерами 12. Удлиняющие провода 11 фиксируются в промежуточных отверстиях 21, выполненных в стержне. Другой конец стержня 1 снабжен отверстием 13, которое используется при проведении опытов при использовании универсального приспособления как маятника с катушкой. В средней зоне стержень снабжен выступом 14, в котором выполнено отверстие 15, при этом отверстие 15 на выступе равно удалено как от отверстия 13 на свободном конце стержня 1, так и от оси, на которых расположены полуоси 6, отверстие 15 используется при проведении ряда опытов по взаимодействию катушки с магнитом, при проведении опытов по определению силы Ампера и других. В универсальном приспособлении для демонстрации электромагнитных явлений нижний обрез 16 ступенчатых кронштейнов 6, т.е. вилки 20, и нижний обрез 17 стержня находятся в одной горизонтальной плоскости. Такое выполнение универсального приспособления обеспечивает проведение опыта, когда на консольные ступени 4 сверху свободно размещается токопроводящая немагнитная, например медная, тонкая трубочка, т.к. медь является наилучшим немагниным проводником, трубчатость обеспечивает меньший вес, а под катушкой размещается магнит, и при подаче тока в катушку воспроизводят взаимодействие проводника с током и с магнитным полем, т.е. наблюдают качение медной трубки, что повышает наглядность проведения опытов.

Стержень 1 снабжен вырезами 18 с зацепами 19 для укладки удлиняющих проводов 11, выполненных длинными и гибкими, что позволяет исключить при проведении опытов механические напряжения и их повреждения.

Универсальное приспособление для демонстрации электромагнитных явлений работает следующим образом. Удлиняющие провода 11 посредством штекеров 12 подсоединяются к источнику тока, который поступает по замкнутой цепи - винты 10, хвостовики 2 кронштейна 3, консольная ступень 4, полуоси 6, обмотка катушки-мотка 7, в катушке-мотке возникает магнитное поле, и при поднесении магнита в зону обмотки наблюдают взаимодействие катушки с током и магнита при фиксированном положении магнита и жестко ориентированной катушки.

При подвешивании стержня 1 за отверстие 15 проводят опыты по определению силы Ампера, при этом за отверстие 13 закрепляют гири, по которым судят о силе магнитного взаимодействия.

Данное «Универсальное приспособление для демонстрации электромагнитных явлений» было изготовлено, апробировано на уроках физики, обеспечило высокую наглядность проведения опытов и вызвало большую заинтересованность учащихся в проведении опытов.

1. Универсальное приспособление для демонстрации электромагнитных явлений, включающее магнит, вращающийся на оси токопроводящий элемент, взаимодействующий посредством жестких токопроводников с осью вращения, связанной посредством гибких проводов с источником тока, отличающееся тем, что вращающийся токопроводящий элемент выполнен в виде катушки-мотка, снабженной корпусом, к которому диаметрально закреплены полуоси, каждая из которых соединена с одним из концов обмотки катушки-мотка, причем каждая полуось вставлена в отверстие, выполненное в концевой зоне консольной ступени ступенчатого кронштейна, а другая ступень каждого кронштейна снабжена концевым прямоугольным хвостовиком, посредством которых ступенчатые кронштейны закреплены с разных сторон к боковым поверхностям стержня, причем к хвостовикам подсоединены удлиняющие провода, подключаемые к источнику тока, при этом на стержне выполнено центральное отверстие, равноудаленное как от центра полуосей, так и от центра подвесного отверстия, выполненного на свободном конце стержня.

2. Универсальное приспособление по п. 1, отличающееся тем, что стержень снабжен вырезами с зацепами для укладки удлиняющих проводов.

3. Универсальное приспособление по п. 1, отличающееся тем, что нижний обрез ступенчатых кронштейнов и нижний обрез стержня находятся в одной горизонтальной плоскости.



 

Похожие патенты:

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.

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. На противоположных сторонах подвижной муфты первыми концами шарнирно соединены две тяги.

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 области образования и наглядных учебных пособий, в частности к наглядным пособиям для демонстрации принципа работы одиночного стержневого молниеотвода.

Изобретение относится к учебным приборам по физике. Малые листы электропроводящей бумаги создают сопротивления R/2, R, 2R и уложены на планшете.

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.

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 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.

Изобретение относится к области образования и наглядных учебных пособий, в частности, к наглядным пособиям для демонстрации принципа работы одиночного тросового молниеотвода. Для повышения качества обучения за счет улучшения наглядности принципа работы и определения высоты одиночного тросового молниеотвода модель молниеотвода включает две вертикальные телескопические оси одинаковой высоты, вершины которых связаны горизонтальной нитью, а модель зоны защиты содержит две плоские грани и два полуконуса, вертикальные оси которых совпадают с осями телескопических стержней и находятся на расстоянии S друг от друга, а плоскости граней являются общими касательными к полуконусам и пересекаются по горизонтальной прямой, проходящей через вершины конусов. 1 ил.

Изобретение относится к физике магнитного поля, создаваемого магнитными системами, полюсы которых взаимно перемещаются. Технический результат состоит в исследовании распределения угловых скоростей вращающегося магнитного поля в различных сечениях магнитного зазора при взаимном перемещении магнитных полюсов относительно друг друга. Устройство для исследования вращательного движения магнитного поля при взаимном перемещении магнитных полюсов, в частности при их взаимном вращении с разной угловой скоростью и в различных направлениях без изменения расстояния между этими полюсами, состоит из пары тороидов, намагниченных на их плоских гранях и ориентированных друг к другу соосно с противоположными магнитными полюсами, которые механически связаны с двумя синхронными реверсируемыми двигателями с подключенными к ним двумя перестраиваемыми по частоте генераторами переменного тока. Одна или несколько прямоугольных рамок из тонкого проводника помещены в магнитный зазор между магнитными полюсами одной из сторон прямоугольной рамки так, что проводники этой стороны ортогональны вектору магнитной индукции в магнитном зазоре, а также ортогональны вектору угловой скорости взаимно вращающихся намагниченных тороидов. Выводы рамок включены последовательно к регистрирующему возникающую э.д.с. в этих частях проводников рамок измерительному прибору, например вольтметру постоянного тока. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в возможности выявления физической структуры и поведения магнитного поля между магнитными полюсами, один из которых вращается относительно другого. Устройство содержит ротор и статор, выполненные в виде отрезков концентрически расположенных цилиндров из ферромагнетика. Обмотка подмагничивания ротора подключена к регулируемому источнику постоянного тока, закреплена на статоре бесконтактно к расположенной в ней части магнитопровода ротора. В тороидальном магнитном зазоре размещена часть рабочей обмотки в виде рамки из проводника, механически связанной с управляемым приводом ее перемещения внутри магнитного зазора с измерением величины перемещения. Выводы рамки подключены к входу усилителя постоянного тока. Замыкание магнитной цепи «ротор-статор» осуществлено с помощью цилиндрического элемента ротора на его противоположном конце относительно обмотки подмагничивания ротора, близко расположенного к трубчатому магнитопроводу статора, являющемуся корпусом устройства, в котором через подшипниковую пару закреплена ось вращения ротора, механически связанная с синхронным двигателем. На его электрические входы подано переменное напряжение от перестраиваемого по частоте генератора переменного тока. Информационные выходы измерителя перемещения рамки, регулируемого источника постоянного тока и перестраиваемого по частоте генератора переменного тока, а также выход усилителя постоянного тока подключены к входам устройства обработки и отображения информации. 3 ил.
Наверх