Способ демонстрации закона джоуля в дифференциальной форме
Изобретение относится к лекционным демонстрационным устройствам, обеспечивающим наглядность при изучении раздела электричества в курсе общей физики. Способ лекционной демонстрации дифференциальной формы закона Джоуля включает пропускание тока через однородный проводник, площадь сечения которого изменяется по его длине, и регистрацию наибольшего нагревания проводника в месте его наименьшего сечения. Техническим результатом изобретения является демонстрация действия закона Джоуля в дифференциальной форме. 1 ил.
Изобретение относится к лекционным демонстрационным устройствам, обеспечивающим наглядность при изучении раздела электричества в курсе общей физики университетов.
Закон Джоуля (Джоуля-Ленца) в интегральной форме определяет количество теплоты Q, выделяющееся при прохождении тока I через сопротивление R за время t
Q=I2⋅R⋅t.
Существует много различных демонстраций интегральной формы этого закона (CN 102693664, CN 103456211, CN 103839464).
Техническим результатом изобретения является демонстрация действия закона Джоуля в дифференциальной форме.
Указанный технический результат достигается тем, что способ лекционной демонстрации дифференциальной формы закона Джоуля включает пропускание тока через однородный проводник, площадь сечения которого изменяется по его длине, и регистрацию наибольшего нагревания проводника в месте его наименьшего сечения.
Закон Джоуля в дифференциальной форме определяет тепловую энергию, выделяющуюся в данной точке (данном месте) проводника с током. По закону Джоуля в дифференциальной форме удельная тепловая мощность w в данной точке проводника пропорциональна удельному сопротивлению проводника ρ и квадрату плотности тока j в данной точке.
w=ρ⋅j2
При прохождении постоянного или переменного тока I по проводнику из однородного вещества, площадь сечения которого изменяется по длине проводника, наибольшее выделение тепловой энергии будет наблюдаться в местах наименьшего поперечного сечения проводника S, а средняя плотность тока j=I/S будет наибольшей. Значительное нагревание проводника в месте его наименьшего поперечного сечения S является прямым экспериментальным подтверждением и наглядной демонстрацией дифференциальной формы закона Джоуля (Джоуля-Ленца). Нагревание в месте наименьшего поперечного сечения можно показать изменением цвета проводника, окрашенного изменяющей цвет краской, термопарой или каким-либо другим способом.
На рисунке изображен проводник 1 с изменяющимся по его длине сечением S. Проводник подключается к источнику постоянного или переменного напряжения 2. Нагревание в наименьшем сечении проводника можно показать на демонстрационном микроамперметре 4, подсоединенном к дифференциальной термопаре 3. Один из контактов термопары располагается вблизи наименьшего поперечного сечения проводника.
Предлагаемый метод лекционной демонстрации закона Джоуля в дифференциальной форме обладает новизной, обеспечивает наглядность демонстрации закона, не сложен при изготовлении в лабораторных и промышленных условиях приборов, демонстрирующих этот закон.
Способ лекционной демонстрации дифференциальной формы закона Джоуля, включающий пропускание тока через однородный проводник, площадь сечения которого изменяется по его длине, и регистрацию наибольшего нагревания проводника в месте его наименьшего сечения.
Похожие патенты:
Изобретение относится к области измерительной и учебной техники и может быть использовано для изучения явлений электромагнетизма. По периметру диэлектрического диска впрессованы полые металлические цилиндрики, отверстие их обращено наружу.
Изобретение относится к моделированию промышленных процессов. Устройство для моделирования электровоза переменного тока, подключенного между контактной сетью и рельсом, содержит первый линейный резистор и параллельно ему включенную цепь с последовательно соединенными индуктивной катушкой и первым нелинейным резистором.
Изобретение относится к наглядным пособиям для изучения электронного состояния поверхности металлов. Пластину из исследуемого металла приводят в контакт с ионной жидкостью, изменяют потенциал пластины относительно электрода сравнения, регистрируют первую и вторую производные поверхностного натяжения исследуемого металла по поверхностной плотности заряда.
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для воспроизведения импульсного магнитного поля разрядов молнии при испытаниях технических систем на воздействие близких ударов молнии.
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.
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.
Изобретение относится к области образования и наглядных учебных пособий, в частности, к наглядным пособиям для демонстрации принципа работы одиночного тросового молниеотвода.
Автоматизированный тепловой пункт // 2567226
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.
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.
Изобретение относится к учебным пособиям по физике. Стержень с грузом установлен с возможностью совершать колебательные движения в вертикальной плоскости.
Установка для моделирования электростатического поля на границе раздела двух диэлектриков // 2616915
Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. На прямоугольном планшете уложены два прямоугольных листа и два фигурных листа электропроводящей бумаги (ЭПБ) с прямолинейной границей между двумя областями с различными удельными электрическими сопротивлениями. На противоположных горизонтальных сторонах первого прямоугольного листа ЭПБ установлены параллельно длинные металлические электроды. На противоположных вертикальных сторонах второго прямоугольного листа ЭПБ установлены параллельно короткие металлические электроды. На верхней и нижней сторонах первого фигурного листа ЭПБ установлены фигурные металлические электроды. На левой и правой сторонах второго фигурного листа ЭПБ установлены прямые металлические электроды. Все первые металлические электроды соединены с плюсовой клеммой источника постоянного тока, а вторые электроды - с соответствующими контактами переключателя. С минусовой клеммой источника постоянного тока соединен один концевой контакт реостата, а подвижный его контакт - с общим контактом переключателя. Для переноса координат зонда с листа ЭПБ на документальный лист введен прямоугольный треугольник из диэлектрика. Техническим результатом изобретения является возможность моделирования электростатического поля на границе раздела двух диэлектриков. 4 ил.
Установка для исследования электроёмкости проводников на модели из электропроводящей бумаги // 2621599
Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по физике. На прямоугольном планшете уложен лист электропроводящей бумаги (ЭПБ), снабженный прямоугольной системой координат в виде взаимно перпендикулярных линеек. На краю левой стороны листа ЭПБ установлен неподвижный прямоугольный электрод, а на правой половине листа ЭПБ установлен подвижный прямоугольный электрод. Рядом с неподвижным прямоугольным электродом на листе ЭПБ установлен съемный проводник круглого сечения, плотно прижатый к листу ЭПБ первым винтом с гайкой. На съемный проводник насажено съемное лекало с разметкой и уложено на листе ЭПБ. Подвижный прямоугольный электрод прижимается вторым винтом с гайкой с помощью металлической рейки, установленной одним концом на опоре, а другим концом - на подвижном прямоугольном электроде. Потенциометр концевыми контактами соединен с источником постоянного тока, а подвижный контакт его соединен с первым вводом амперметра. Второй ввод амперметра соединен с общим контактом первого переключателя на два положения. Контакт первого положения этого переключателя соединен с неподвижным прямоугольным электродом, а контакт второго положения - со съемным проводником круглого сечения. Первый ввод вольтметра соединен с минусовой клеммой источника постоянного тока и с металлической рейкой, а второй ввод его - с общим контактом второго переключателя на два положения. Контакт первого положения этого переключателя соединен со вторым вводом амперметра, а контакт второго положения - с верхним концом зонда. Техническим результатом изобретения является расширение области исследований. 3 ил.
Учебный стенд по электронике // 2636020
Предлагаемое изобретение относится к области обучающих устройств и может быть использовано для получения практических навыков работы с пассивными и активными аналоговыми, цифровыми, цифроаналоговыми и аналого-цифровыми электронными компонентами. Предлагаемый конфигурируемый учебный стенд по электронике содержит источник питания, блок генераторов сигналов, устройства для измерения токов и напряжений, двухканальный осциллограф, но при этом в качестве объектов изучения используются и аналоговые, и цифровые электронные компоненты, которые расположены на верхнем слое унифицированных печатных плат, закрепленных на верхней поверхности стенда на унифицированных крепежных местах. Предлагаемый конфигурируемый учебный стенд позволяет расширить номенклатуру изучаемых электронных компонентов и схем при повышении дидактических возможностей их изучения, снижает материальные затраты при аппаратном обеспечении лабораторных работ, повышает удобства пользования за счет конфигурирования стенда в соответствии с потребностями пользователя, позволяет «на лету» производить замену вышедших из строя объектов изучения. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при исследовании закономерности возникновения вихревого электрического поля относительно траектории движения постоянного магнита, а также в измерительной технике и приборостроении в качестве датчика. Технический результат состоит в упрощении конструкции. Устройство для исследования вихревого электрического поля состоит из вращающегося от синхронного электродвигателя, подключенного к регулируемому по частоте многофазному генератору переменного тока, ферромагнитного тороида, намагниченного по кругу, и многовитковой измерительной катушки, установленной бесконтактно вблизи указанного вращающегося тороида и подключенной к измерителю постоянного напряжения через усилитель постоянного тока. Витки измерительной катушки расположены в плоскостях, коллинеарных относительно оси вращения намагниченного по кругу ферромагнитного тороида. 2 ил.
Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Установка содержит: первый зонд; потенциометр, соединенный двумя концевыми контактами с источником постоянного тока; прямоугольный планшет; съемный проводник круглого сечения; два прямоугольных электрода; вольтметр с большим входным сопротивлением, первый ввод которого соединен с верхним концом первого зонда, а второй ввод - с минусовой клеммой источника постоянного тока; неподвижную линейку, закрепленную на левой стороне прямоугольного планшета и которая выполняет роль оси ординат системы координат прямоугольного планшета; 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 планшета, один конец которой жестко закреплен на движке, а второй конец ее лежит на неподвижной линейке; ползунок, перемещающийся по подвижной линейке, снабженный риской для отсчета положения первого зонда на подвижной линейке и вертикальным отверстием для нижнего конца первого зонда; первое съемное лекало из диэлектрика, насаженное на съемный проводник круглого сечения, на котором изображены внутреннее и наружное кольца с разметкой и отверстиями. На прямоугольный планшет уложен квадратный лист электропроводящей бумаги, а на нем установлен съемный проводник круглого сечения и упругая стойка, на которой верхним концом закреплен второй зонд. Для выбора требуемого режима работы установлены амперметр, первый и второй переключатели на два положения. На квадратном листе электропроводящей бумаги установлено второе съемное лекало из диэлектрика, на котором изображены внутреннее и наружное кольца с разметкой и отверстиями для касания нижним концом первого зонда квадратного листа электропроводящей бумаги. В центре второго съемного лекала из диэлектрика расположен элемент конечно-разностной сетки с нулевым, первым, вторым, третьим и четвертым узлами с отверстиями, при этом второй зонд нижним концом через нулевой узел с отверстием постоянно касается квадратного листа электропроводящей бумаги. Для переноса координат эквипотенциальных линий электрического поля, снимаемых с квадратного листа электропроводящей бумаги, установка содержит квадратный документальный лист из обычной бумаги и систему координат, аналогичную системе координат прямоугольного планшета. 2 ил.
Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Установка содержит: первый зонд; потенциометр, соединенный двумя концевыми контактами с источником постоянного тока; прямоугольный планшет; съемный проводник круглого сечения; два прямоугольных электрода; вольтметр с большим входным сопротивлением, первый ввод которого соединен с верхним концом первого зонда, а второй ввод - с минусовой клеммой источника постоянного тока; неподвижную линейку, закрепленную на левой стороне прямоугольного планшета и которая выполняет роль оси ординат системы координат прямоугольного планшета; 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 планшета, один конец которой жестко закреплен на движке, а второй конец ее лежит на неподвижной линейке; ползунок, перемещающийся по подвижной линейке, снабженный риской для отсчета положения первого зонда на подвижной линейке и вертикальным отверстием для нижнего конца первого зонда; первое съемное лекало из диэлектрика, насаженное на съемный проводник круглого сечения, на котором изображены внутреннее и наружное кольца с разметкой и отверстиями. На прямоугольный планшет уложен квадратный лист электропроводящей бумаги, а на нем установлен съемный проводник круглого сечения и упругая стойка, на которой верхним концом закреплен второй зонд. Для выбора требуемого режима работы установлены амперметр, первый и второй переключатели на два положения. На квадратном листе электропроводящей бумаги установлено второе съемное лекало из диэлектрика, на котором изображены внутреннее и наружное кольца с разметкой и отверстиями для касания нижним концом первого зонда квадратного листа электропроводящей бумаги. В центре второго съемного лекала из диэлектрика расположен элемент конечно-разностной сетки с нулевым, первым, вторым, третьим и четвертым узлами с отверстиями, при этом второй зонд нижним концом через нулевой узел с отверстием постоянно касается квадратного листа электропроводящей бумаги. Для переноса координат эквипотенциальных линий электрического поля, снимаемых с квадратного листа электропроводящей бумаги, установка содержит квадратный документальный лист из обычной бумаги и систему координат, аналогичную системе координат прямоугольного планшета. 2 ил.
Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Установка содержит измеритель разности фаз, планшет, на котором установлена неподвижная катушка индуктивности, подключенная к генератору переменного тока, и подвижная катушка индуктивности, подключенная к измерителю ЭДС. Подвижная катушка индуктивности снабжена штырем, установленным перпендикулярно ее оси и планшету, выводы катушки соединены с первыми вводами измерителя разности фаз. На планшете изображен контур обхода в виде окружности, в центре которой расположена неподвижная катушка индуктивности, при этом контур обхода разбит на четное число интервалов, кратное четырем, и в средних точках интервалов сделаны отверстия для штыря подвижной катушки индуктивности. На планшете изображена шкала расстояний, проведенная от центра контура обхода в первую его точку, которая снабжена отверстиями для штыря подвижной катушки индуктивности и разметкой расстояния. На планшете установлена опорная катушка индуктивности со штырем в отверстие рядом с подвижной катушкой индуктивности в окрестности первой точки контура обхода, выводы которой соединены со вторыми вводами измерителя разности фаз. На каждой катушке в торце и параллельно их осям установлены указатели направления катушки. 5 ил.
Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Установка содержит измеритель разности фаз, планшет, на котором установлена неподвижная катушка индуктивности, подключенная к генератору переменного тока, и подвижная катушка индуктивности, подключенная к измерителю ЭДС. Подвижная катушка индуктивности снабжена штырем, установленным перпендикулярно ее оси и планшету, выводы катушки соединены с первыми вводами измерителя разности фаз. На планшете изображен контур обхода в виде окружности, в центре которой расположена неподвижная катушка индуктивности, при этом контур обхода разбит на четное число интервалов, кратное четырем, и в средних точках интервалов сделаны отверстия для штыря подвижной катушки индуктивности. На планшете изображена шкала расстояний, проведенная от центра контура обхода в первую его точку, которая снабжена отверстиями для штыря подвижной катушки индуктивности и разметкой расстояния. На планшете установлена опорная катушка индуктивности со штырем в отверстие рядом с подвижной катушкой индуктивности в окрестности первой точки контура обхода, выводы которой соединены со вторыми вводами измерителя разности фаз. На каждой катушке в торце и параллельно их осям установлены указатели направления катушки. 5 ил.
Устройство относится к моделированию системы электроснабжения переменного тока электрических железных дорог, а именно к модели электровоза переменного тока. Технический результат - повышение точности воспроизведения кривой тока электровоза в модели системы тягового электроснабжения. Устройство для моделирования электровоза переменного тока содержит источник питания и последовательно соединенные модели линии электропередачи, трансформатора тяговой подстанции и контактной сети с первой индуктивной катушкой и первым резистором, а также модель электровоза, содержащую второй линейный резистор и включенную параллельно ему электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных второй индуктивной катушки и третьего нелинейного резистора. Для достижения технического результата параллельно электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных индуктивной катушки и нелинейного резистора введена электрическая цепь с последовательным соединением индуктивной катушки и линейного резистора. 1 ил.
