Прибор для демонстрации закона джоуля в дифференциальной форме

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2616443:

Ершов Альберт Петрович (RU)

Изобретение относится к демонстрационным приборам по физике. Стеклянная трубка с изменяющемся сечением и прогнутой вверх узкой частью заполнена подкрашенным раствором медного купороса и через медные контакты подключена к сети напряжением 220В. По закону Джоуля в дифференциальной форме максимальное нагревание раствора будет происходить в узкой части трубки, где при закипании раствора возникает пузырек пара, хорошо видимый на фоне белого экрана. Техническим результатом изобретения является повышение демонстрационных возможностей. 1 ил.

Изобретение относится к лекционным демонстрационным устройствам, обеспечивающим наглядность при изучении раздела электричества в курсе общей физики университетов.

Известен прибор для демонстрации закона Джоуля, содержащий белый экран, стеклянную трубку U-образной формы, заполненную подкрашенной жидкостью, и источник питания (см. документ CN 202871153 U, G09B 23/16, 10.04.2013, реферат, фиг.1).

Техническим результатом изобретения является повышение демонстрационных возможностей.

Указанный технический результат достигается тем, что прибор для демонстрации закона Джоуля в дифференциальной форме включает белый экран, стеклянную трубку U-образной формы с изменяющейся по длине площадью сечения S с прогнутой вверх узкой средней частью трубки, заполненной подкрашенным темной краской насыщенным раствором медного купороса, которая через медные контакты и источник света подключена к сети напряжением 220 В, при этом выделение тепловой энергии в узком месте трубки наблюдается возникновением хорошо видимого пузырька пара и выключением источника света.

При прохождении тока I по проводнику с сечением S, изменяющемся по длине проводника, выделение тепловой энергии в различных местах будет различным. Закон Джоуля (Джоуля-Ленца) 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 (Вт/м³) в данной точке проводника пропорциональна удельному сопротивлению вещества проводника ρ и квадрату плотности тока j=I/S (А/м²) в данной точке проводника.

w=ρ⋅j²

Прибор для демонстрации закона Джоуля в дифференциальной форме представляет собой стеклянную трубку U-образной формы 1. Площадь сечения S трубки изменяется по длине и узкая средняя часть трубки прогнута вверх. Трубка заполнена подкрашенным темной краской насыщенным раствором медного купороса. Через медные контакты 2 трубка подключается в сеть 3 напряжением 220В. В соответствии с законом Джоуля в дифференциальной форме наибольшее выделение тепловой энергии происходит в наиболее узком месте трубки. Через 20-25 секунд после включения прибора в сеть раствор в узком месте закипает с образованием пузырька пара 4, хорошо наблюдаемого на белом фоне экрана 5. При образовании пузырька пара цепь размыкается и гаснет источник света 6, показывающий прохождение тока в цепи. Через 10-15 секунд вследствие конденсации пара пузырек исчезает, электрическая цепь прибора замыкается, источник света 6 включается, прибор готов к повторной демонстрации.

Прибор удобен в применении и обладает хорошей наглядностью при демонстрации закона Джоуля. Прибор не требует дополнительной подготовки перед его демонстрацией. Прибор имеет относительно небольшие размеры (25*10*25) см³, и удобен при хранении и переноске. Демонстрация данного прибора не требует использование специальных источников постоянного или переменного напряжения, что является несомненным удобством при использовании прибора. Прибор при демонстрации непосредственно включается в сеть переменного напряжения 220В.

Прибор для демонстрации закона Джоуля в дифференциальной форме, включающий белый экран, стеклянную трубку U-образной формы с изменяющейся по длине площадью сечения S с прогнутой вверх узкой средней частью трубки, заполненной подкрашенным темной краской насыщенным раствором медного купороса, которая через медные контакты и источник света подключена к сети напряжением 220 В, при этом выделение тепловой энергии в узком месте трубки наблюдается возникновением хорошо видимого пузырька пара и выключением источника света.

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.

Электронный имитатор механического стрелочного манометра // 2533356

Электронный имитатор механического стрелочного манометра предназначен для использования в обучающих тренажерах, где необходимо визуально имитировать механические стрелочные манометры, управляемые внешним подаваемым напряжением UBX.

Устройство моделирования минимальной поверхности // 2524474

Изобретение относится к демонстрационным устройствам для проведения практикумов по физике и математике в высших и средних учебных заведениях. Каждый корпус из линейки корпусов имеет форму параллелепипеда с верхними крышками.

Демонстрационный волчок // 2496147

Изобретение относится к наглядным пособиям для демонстрации гироскопических свойств и, в частности, на занятиях по физике, теоретической механике. Демонстрационный волчок содержит колоколообразное тело 1, заостренный стержень 2, выполненный с возможностью упора в подпятник 7.

Прибор для изучения законов механики // 2473974

Изобретение относится к конструкции прибора для изучения законов механики. .

Прибор для демонстрации свойств упругих волн // 2473132

Изобретение относится к демонстрационным приборам по физике. .

Прибор для демонстрации свойств упругих волн // 2472228

Изобретение относится к демонстрационным приборам по физике. .

Демонстрационный гироскоп // 2462761

Изобретение относится к наглядным пособиям и может быть использовано для демонстрации гироскопических явлений. .

Комплект для демонстрации законов механики (варианты), магнитный герконовый датчик и приспособление для определения мгновенной скорости тела, брошенного горизонтально // 2460146

Изобретение относится к учебному пособию, которое может быть использовано для демонстрации законов механики преимущественно при выполнении экспериментальных заданий, включенных в контрольные измерительные материалы, используемые при Государственной итоговой аттестации по физике выпускников основной школы, а также для подготовки к аттестации.

Лабораторная установка для исследования, демонстрации процессов сушки, хранения и кондиционирования зерна (семян) // 2454278

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в качестве экспериментального оборудования в научных лабораториях агропромышленного комплекса.

Устройство для моделирования углеродных нанотрубок и наноконусов // 2618444

Изобретение относится к учебным наглядным пособиям и к научным приборам, предназначенным для визуализации пространственного строения углеродных нанотрубок и наноконусов. Устройство для моделирования углеродных нанотрубок и наноконусов, содержит прозрачную пластину и элементы, имитирующие атомы углерода. Согласно изобретению указанная прозрачная пластина изготовлена из гибкого материала с возможностью свертывания ее в трубку или конус, а элементами, имитирующими атомы углерода, являются выполненные в указанной пластине круглые отверстия одинакового диаметра, причем указанные отверстия образуют множество параллельных рядов, сгруппированных в пары таким образом, что в каждой паре рядов центры любых двух соседних отверстий одного ряда и ближайших к ним отверстий другого ряда находятся в вершинах прямоугольника, диагональ последнего в два раза превышает расстояние между центрами ближайших друг к другу отверстий разных рядов одной и той же пары, а центры отверстий соседних друг с другом рядов разных пар находятся на прямых, расстояние между которыми равно четверти длины упомянутой диагонали, центры отверстий любого ряда расположены относительно центров отверстий ближайшего к нему ряда соседней пары со сдвигом вдоль линии ряда на расстояние, равное половине расстояния между центрами соседних отверстий одного и того же ряда, кроме того, указанное устройство снабжено, по меньшей мере, двумя съемными фиксаторами для сохранения формы поверхности, которая образуется при свертывании указанной пластины в трубку или конус с наложением друг на друга разных частей этой пластины до достижения совмещения указанных круглых отверстий, расположенных в этих налагаемых друг на друга разных частях указанной пластины и получения периодического двумерного рисунка, образуемого совмещенными отверстиями на цилиндрической или конической поверхности, при этом, по меньшей мере, один из указанных съемных фиксаторов содержит элемент для введения в два из указанных совпавших отверстий пластины с образованием оси для обеспечения возможности взаимной прокрутки вокруг нее совмещенных частей указанной пластины после установки этого съемного фиксатора и до установки следующего. Достигаемый технический результат заключается в обеспечении большей простоты изготовления и использования устройства, а также в обеспечении его универсальности при моделировании как углеродных нанотрубок, так и углеродных наноконусов, и легкой трансформируемости при изменении параметров моделируемых углеродных наноструктур. 14 з.п. ф-лы, 21 ил.