Учебное устройство для демонстрации электростатической индукции

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 180 1)5 6 09 В 23/18 ГОСУДАРСТВЕННО ВЕДОМСТВО ССС (ГОСПАТЕНТ СССР ТЕНТНОЕ лЫ АЗУ;3 И 1(71) Донецкий политехнический институт(56) Усова А.В. Методика преподавания физики в 7 - 8 классах средней школы. М.: Просвещение, 1990, с.262.(54) УЧЕБНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ ИНДУКЦИИ(57) Учебное устройство для демонстрацииэлектростатической индукции. Относится кобласти учебных демонстрационных и риборов раздела физики-электростатики. Цельизобретения - повышение наглядности явк области учеб- оров, позволядактические ании в школе тики,воляет изу Целью изобретения является повышение наглядности электризации соприкосновением.На чертеже схематично представлено учебное демонстрационное устройство, где 1 - пластина (оптимальные размеры которой 300 х 300 мм), одна сторона которой покрыта токопроводящим слоем 2, например, алюминием, 3 - ручка из изоляционного материала, 4 - неоновая лампочка типа МН - 5 с порогом зажигания 100 В, 5 - токопроводящий лепесток, Неоновая лампочка соединена одним выводом с лепестком 5, а другим Изобретение относится ных демонстрационных при ю щего расширить д воэможности при препЬда раздела физики - электрост ления электризации тел соприкосновения, Сущность изобретения. учебное устройство содержит пластину с диэлектрическим держателем. Пластина выполнена из оргстекла, одна из поверхностей которой снабжена токопроводящим слоем, а держатель выполнен в виде ручки из изоляционного материала с размещенными на ней токопроводящим лепестком и неоновой лампочкой, один вывод которой соединен с токопроводящим слоем, а второй - с токо- проводящим лепестком, Устройство позволяет демонстрировать явления электризации тел соприкосновением, получения положительного или отрицательного заряда и передачи его другим телам для проведения экспериментов, 1 ил,выводом соединена с токопроводящим слоем 2.Заявляемое устройство позать следующие явления.Получение на пластине заряда с отрицательным знаком. Перед экспериментом плоскость пластины 1, на которой нет алюминиевого слоя, необходимо просушить или протереть сухой ветошью, в целях уда- . ления адсорбированной влаги.Берут пластину за ручку 3, касаются пальцем руки лепестка 5 и поднося пластину к электрометру, касаются его корпуса алюминиевым слоем.Убеждаются, что заряда на алюминиевом слое нет. Затем накладывают пластину на любую плоскость (стол, стена, классная доска) и снова касаются пальцам руки лепестка 5, Затем удерживая пластину за конецручки 3, не касаясь лепестка 5, йодносятпластину 1 к электрометру и касаются егоалюминиевым слоем. Стрелка-указательэлектрометра показывает на пластине на-.личие отрицательного заряда. Появившийся 5заряд на пластине можно передать другомутелу,Появление заряда на пластине можнообнаружить по вспышке неоновой лампочки. Не касаясь лепестка 5, пластину накла- "0дывают на плоскость и касаются пальцемлепестка 5. В момент касания неоновая лампочка вспыхивает. Не касаясь лепестка,приподнимают пластину над плоскостью изатем касаются пальцем лепестка, лампочка 15вспыхивает, при этом можно почувствоватьудар микромолнии в палец и увеличить самразряд между лепестком и пальцем, Потенциал на пластине может достигать 5 кВ иболее, Такое высокое напряжение не опасно, так как ток микромолнии маленький.Получение на пластине заряда с положительным знаком. Держась за ручку 3 пластины 1, крэтковремвнно касаются пальцемлепестка 5. Пластина 1 удерживается на некотором.расстоянии от плоскости. Коснувшись электрометра, можно убедиться, чтопотенциал пластины равен нулю, Затем осторожно, не касаясь лепестка, пластину кладут на плоскость, Пальцы руки на ручке 30должны находиться как можно дальше отлепестка, Изолированным проводником соединяют лепесток с электрометром. Стрелка-указатель показывает наличиеположительного заряда. Этот заряд, не поднимая пластины со стола, изолированнымпроводником можно передать другому телу,Получение индукционного тока.Известны конструкции динамическихконденсаторов с колеблющейся обкладкой, 40которые позволяют получать переменныйток.Предлагаемый демонстрационный механизм возбуждения тока в проводнике,Этот прибор показывает, что потенциальное поле сил кулоновского происхожденияобладает свойством сторонних сил.Эксперимент проводится следующимобразом.Предварительно просушенная или протертая насухо пластина накладывается навертикальную или горизонтальную плоскость из любого материала (бумага, дерево,пластмасса, бетон и др.), Пластина беретсяза ручку 3, лепесток 5 которой прижимается 55пальцем руки. Не отрывая палец от лег 1 естка периодически приподнимают и опускают пластину над плоскостью нэ 5 - 6 см, Во время колебания неоновой лампочки загорается, что свидетельствует о протекании через нее электрического тока.Обращают внимание на то, что индукционный ток, протекающий через лампочку, описывается уравнением:1 бйЕинд =с бт,Это уравнение говорит о том, что электро- движущая сила индукции обусловлена изменением потока напряженности электрического поля по времени бт, где с - коэффициент скорости светаЗнак минус обусловлен законом сохранения энергии.Это уравнение позволяет обьяснить и тот факт, что один и тот же алюминиевый слой в одном случае заряжается отрицательным знаком заряда, (когда пластина накладывается на плоскость), во втором случае заряжается положительными зарядами (когда пластина приподнята над плоскостью). Механизм электризации тел является следствием совершения работы поднятия и опускания, что приводит к изменению потока напряженности электрического поля, .Преимущество предлагаемого устройства заключается в его предельной конструктивной простоте и в возможности наглядно продемонстрировать механизм появления зарядов в токопроводящих слоях при соприкосновении с любыми окружающими нас предметами.Этот механизм позволяет понять электризацию движущихся машин, (разнородность дорог), самолетов, (взлет, посадка, приближение или удаление от облака), электризацию цистерн, емкостей (процесс их наполнения и опорожнения), что приводит к необходимым требованиям их заземления,Формула изобретен ия Учебное устройство для демонстрации электростатической индукции, содержащее диэлектрическую пластину с держателем, о т л и ч э ю щ е е с я тем, что, с целью повышения наглядности электризации соприкосновением, одна из поверхностей пластины снабжена токопроводящим слоем, а держатель выполнен в виде ручки.из изоляционного материала с размещенными на ней токопроводящим лепестком и неоновой лампочкой, один вывод которой соединен с токопроводящим слоем, а другой вывод - с токопроводящим лепестком.1807513 1 2 Ф Составитель Д. ДюдкинТехред М.Моргентал сина тор С лаков екто твенно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 роиз аказ 1382 Тираж. Подписное ВНИИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5