Демонстрационный прибор по физике

 

Изобретение относится к учебному оборудованию и позволяет расширить дидактические возможности за счет демонстрации тока смещения диэлектрика. Генератор 1 катушки соленоида 3 с магнитоириводом 4 создает переменное магнитное поле. При движении обода 7 колеса в направлении, перпендикулярном магнитной индукции, в рабочем пространстве прибора в диэлектрике индуктируется электрическое поле. Ток в конденсаторе , который образуется пластинками 8 и 9 и регистрируется индикатором, будет током смеп1.ения диэлектрика. 2 ил. 10 сл со 4; со Oi ОО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 09 В 23 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3995481/31-12 (22) 26. 12.85 (46) 30.05.87. Бюл. № 20 (71) Завод-втуз при Московском автомобильном заводе им. И. А. Лихачева (72) А. В. Зосимов (53) 681.13 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 987661, кл. G 09 В 23/06, 1981.

„„SU„„1314368 A 1 (54) ДЕМОНСТРАЦИОННЪ|A ПРИБОР

ПО ФИЗИКЕ (57) Изобретение относится к учебному оборудованию и позволяет расширить дидактические возможности за счет демонстрации тока смешения диэлектрика. Генератор 1 катушки соленоида 3 с магнитоприводом 4 создает переменное магнитное ноле. При движении обода 7 колеса в направлении, перпендикулярном магнитной индукции, в рабочем пространстве прибора в диэлектрике индуктируется электрическое поле. Ток в конденсаторе, который образуется пластинками

8 и 9 и регистрируется индикатором, будет током смешения диэлектрика. 2 ил.

1314368

Изобретение относится к учебному оборудованию при обучении 110 курсу общей физики и основам электротехники.

Пе..)ь)0 изобретения является расширение дидакгических возможностей за счет демонстрации тока смещения диэлектриков.

11а фиг. 1 изображена схема предлагаемого IlpHoopH; на фиг. 2 — — вид А ня фиг. !.

Устройство содержит генератор 1 переменного тока, конденсатор 2, катушку соленоида 3 с магнитопроводом 4, электродвигатель 5 с регулируемым числом оборотов, на оси которого насяжено колесо 6 с диэлектрическим ободом 7, который пересекает при вра)цении воздушный зазор магнитопровода 4, в месте пересечения установлены металлические электроды 8 и 9 параллельно цилиндрическим поверхностям обода с зазорами относительно их, размеры электродов 8 H 9 избраны так, ч10 они примерно равны ширине обода колеса в направлении, параллельно оси колеса, а в направлении Bpllitiсния колеса размеры их примерно равны )пирине возду)нного зазора маги ITOIlpol30äH 4. Электроды 8 и 9 ооразуют измерительный Kol)1å))càòoð. Таким образом, воздушный ))ромежуток магHHTol)poBo,iã 4 с электродами 8 и 9 образует рабочее llpocтряпствО устро))с!.вг«, H котором создак1тся с)кре)цсч)пые элсктриу)еские и магнитные поля и в котором движется диэлектрик (диэлектри «еский обод 7 колеся) в направлении, перпендикулярном напряженностям электриу)еского и магнитного полей. Электроды 8 и 9 подключены к первичной обмотке тря!,сформятора 10, ггоричняя обмотка которого соедин IIH с входом вольтметра ! и измерителя !2 мош,ности.

Устройство рабо гает следующим образом.

Генератор 1 Ilcременного тока, кагу)пкя соленоида 3 с маг)IHTollpo)30,.)ом 4 создают в воздушном промежутке )яеп нитопроводов (.г.е. в рабочем пространствс устройства)

IIcpcìåíH0c магнитное иоле. Конденсатор 2 Нрооходим для согласования выходногo сопрогивлспия генеря гора переме)нного тока с

II I ..) ó )c) I! Б и ы м сoн роти в 1c) IHåv) со. Ic)) Ондcl 3.

При движении обода 7 колеса в направлен и и, I c p l I c H, 1H ê i,,1 ÿ р н 0 ы м а Г и и т н ОЙ и и д у и ц и и

l3 рабочем пространстве прибора, в диэлектрике пцдуктируется электрическое поле. Это

))ол! присутствует только и движущейся системе огсчета, оно обусловлено законом

Э.)CК PОМ с)) НHТ))ой И Н )УКЦИИ 7) I Я ДВ у И Ж v )I«ИХся «Hcici i отсчета.

Е= (Ii В), (1)

Электрическое ноле (1) н лабораторной сНстеме отсчета отсутствует, однако оно присутствусT в системе отсчета, связанной с движущимся диэ. )ектриком, и поляризует диэлектрик. Поляризованный диэлектрик создает в рабочем пространстве прибора вторичное элсlc) pH÷åcêîå поле, потенциал которого Может быть определен по формуле

Р «у —,-.

I(I= T .— Гд J (2) V где г — радиус-вектор точки, в которой по5 тенциал определяется;

r — радиус-вектор точки — центра объема интегрирования dV;

V — объем диэлектрика, находящегося в данный момент времени в рабочем пространстве устройства, P — поляризации диэлектрика

Р= (e-! ) E, (3) где в — диэлектрическая проницаемость.

Из (1), (2) и (3) получается следующее выражение для потенциала электрического поля

dV . (4) Л«Р= — (P -- 1) VBh (5) Эта ряз)юс).b потенциалов для электрической цепи, в которую включены электроды 8 и 9, трансформатор 10, вольтметр

11 и измеритель 12 мощности, представля T собой внешнюю элеKTpo;lвижущую силу ! = Л Таким образом, применение предлагаемогO изоб;)етения обеспечивает возможЗ ность проведения лекционной демонстрации, а именно показ зависимости ЭДС электромагнитной индукции от скорости движения диэлектрика (движущейся ИСО) путем изменения числа оборотов электродвигателя, при этом обеспечивается также возможность

4() проведения демонстрации в форме лекционного эксперимента.

Формулс! изобретения

Демонстрационный прибор по физике, содержащий генератор переменного тока, выход которого по соединен к катушке индуктивности с магнитопроводом, чувствительный элемент, размещенный у магнитопровода и электрически связанный с блоО ком регистрации, отличающийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей за счет демонстрации тока смещения диэлектрика, оно содержит электродвигатель с рязме)ценных! на его валу колесом, обод которого выполнен из диэлектри55 ка, чувствительный элемент выполнен в виде двух метал IHческих пластин, а блок регистрации включает трансформатор, к вторичной обмотке которого подсоединены вольтметр и

При этом нужно учесть, что расстояние !) между электродами не больше, чем длина каждого из них вдоль направления движения диэлектрика или ширина поперек направления движения. В результате для разности потенциалов )) на электродах 8 и 9 получается следующее приближенное выра25 жение:

1314368 фуад. Я

Составитель В. Тюркин

Редактор Ю. Середа Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 2010/51 Тираж 434 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4, 5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ваттметр, причем магнитопровод имеет

С-образную форму, в зазоре которого размещен обод колеса, а металлические пластины размещены с внутренней и внешней стороны обода колеса с зазором и соединены с первичной обмоткой трансформатора.