Модель для изучения электрического тока

ласс 42 п, 1 Яо ЯЯЗ ТОРСНОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИ АНИ П ского тока. модели для изучения зле авторскому свидетельству Б. Н. Затворницкого, заявленному 7 декабря 1930 года (заяв. свид,79940). выдаче авторского свидетельства опубликовано 30 июня 1932 год Предлагаемая гидравлическая модель для изучения электрического тока представляет собой наглядное пособие, имеющее целью дать в руки обучающего средство для разъяснения слушателям, по аналогии с гидравлическими явлениями в трубах, основных законов электрического тока и в первую очередь понятия о силе электрического тока, а также напряжении и сопротивлении цепи,На чертеже фнг. 1 изображает разрез модели по линии АБ на фиг. 2; фиг. 2 - вид ее сбоку; фиг. 3 - вид спереди прибора для измерения напряжения тока; фиг. 3 - разрез по линии АБ на фиг. 3; фиг. 4 - вид спереди прибора для измерения силы тока; фиг, 4 - разрез по линии СД на фиг 4; фиг, 5 - 8 - детали; фиг. 9 в схе действия модели,Предлагаемая модель для изучения электрического тока (фиг, 1 и 2), в которой ток заменен циркулирующей по трубкам жидкостью, состоит из стеклянного цилиндра 1 с двумя деревянными пробками 2 и 3. В пробке 2 имеются два отверстия: для трубок 4 - для выхода воды (положительный зажим" источника тока) и 5 в д присоединения одного из зажимовуказателя напора( вольтметр" ). Пробка 3 снабжена также отверстием для трубки б в д входа воды (. отрицательный зажим" источника тока) и 7 - для вольтметра. Во все указанные отверстия вставляются кускй стеклянных трубок с наружным диаметром 12 мм, на которые надеты резиновые рубки (провода). Пробки 2 и 3 внутри цилиндра 1 не доходят, друг до друга а расстоянии 20 мм. В этом простран стве укреплена на валу 8 приводимая во вращение крылатка 9, предназначенная для возбуждения циркуляции жидкости по трубкам замкнутого трубопровода модели, из которых трубки 4, 5 и б включены параллельно и имеют различные диаметры и длину, при чем в трубопровод . включены измерительные приборы,Подшипниками для вала 8 с одной стороны служат две П-образные пластинки 1 О из листового железа толщиною в 1 мм. Эти пластинки двумя боковыми сторонами вставлены в прорезы пробок 2 и 3. Стороны П имеют ширину в 70 мм, что соответствует прорезам в плоскостях, параллельных оси пробок, притом на расстоянии друг от друга в 25 мм. Верхушка П имеет ширйну в25 лм с двумя отгибами (для жесткости) по 10 млю, В центре получающихся площадок сделано по отверстию для пропуска вала 8. В промежутке между крылаткой 9 и площадками проложены шайбы 11. Г 1-образные пластины одновременно имеют и другое назначение - они не дают воде. вращаться вместе с крылаткой. Для пропуска воды в боковых сторонах П проделаны отвЕрстия диаметром в 30 млк, Вторым (точйе третьим) подшипником (который несет на себе почти все натяжение шкива) служит железная пластинка 12, привинчиваемая винтами к торцу пробки. 3. Под пластинкой 12, между ней и круглой шайбой 13, имеется цилиндрическое пространство, заполняемое веревкой с вазе лином (сальник), На вал насаживается деревянный шкив 14 ремнем 15 соединенный с большим шкивом.Весь генератор укрепляется на общей доске 25, при помощи двух деревянных планок 26 и 27. Последняя имеет цилиндрическую выемку, соответственно кривизне пробки 3. Обе же онй крепятся винтами как к пробкам 2 и 3, так и к общей доске 25,Модель снабжена двумя приборами: одним для измерения напряжения тока и другим - для измерения силы его.Прибор для измерения напряжения тока (фиг, 3, и 3) вольтметр" состоит из деревянного основания 30 с вертикальной стойкой 31 и двух фасонок 32 для придания жесткости. На стойке 31 укреплена шкала 33, а поверх ее две стеклянные трубки 34. На верхнем конце трубок надето по куску резиновой трубки длиной 10 мм и на такую же длину заходят на стеклянные трубки снизу концы резиновых трубок 35, идущих к генератору, к зажимам 5 и 7, Стеклянные трубки 34 крепятвя вместе со шкалой 33 двумя металлическими скобками Зб. Вода, заполняющая всю систему (внутреннее пространство в генераторе и трубки - внешнюю цепь), наливается с таким расчетом, чтобы уровни в трубках 34 нормально (при неподвижной крылатке) были посередине шкалы,Прибор для измерения силы тока (фиг. 4, 4) состоит из деревянного основания 37, стойки 38 и двух фасонок 39, В отверстия в фасонках продета стеклянная со шкалой трубка 40, в которую с обоих концов вставлены два 13-образных крюка 41 (фиг, 5) из упругой проволоки с загибами 42, не дающими крю кам продвинуться внутрь трубки, В середине трубки помещается поплавок 43 (фиг. 7), со средним удельным весом около 1. Он состоит из деревянного цилиндрика, выкрашенного в черный цвет, и на торцах. его прикреплено по шес и- конечной звездочке 44 из красной меди.Звездочки крепятся проволочными крючечками 45, воткнутыми сквозь отверстия в них в торцы цилиндрика.Поплавок 43 снабжен прикрепленными к .днищам его стальнымч пружинами 46 (фиг. 6), другие концы которых закреплены внутри трубки 40. При движении воды по трубке, цилиндрик будет сдвинут со своего среднего положения, соответственно силе водяного тока,На фиг. 9 изображена схема расположения отдельных частей прибора и их соединения: генератора (цилиндра) 1, вольтметра 2, амперметра 3, тонких длинных трубок 4 и 5, толстой трубки б, соединительных трубок (проводов) 7, 8, 10 и 1 Р и крылатки 9.Подготовка прибора в действие состоит в следующем. Прибор вынимают из ящика и все его части соединяютсямежду собою; под край доски 25, накоторой расположен генератор 1, под кладывается какой-нибудь предмет с таким расчетом, чтобы доска прибора была наклонена к столу под углом 30 - 40, В одну из трубок вольтметра наливают воду до тех пор, пока она не заполнит все внутреннее пространство генератора, все трубки и не поднимется во второй трубке вольтметра до середины шкалы, Во время наливания воды воздух из генератора и соединительных трубок выходит наружу во второй трубке вольтметра. По окончании пользования прибором воду выливают, разъединяя трубки у разветвлений;тройников), несколько наклоняя прибор.Путь разъяснения понятий о напряжении и силе электрического тока и законе Ома сводится к следующему: дав из примеров повседневной жизни понятие о замкнутости электрического тока, лектор переходит к аналогии между электрическим и водяным током и начинает с при мера водяного тока между двумя соеди. ненными трубкой сосудами. Необходимо разъяснить слушателям, что размер сосудов влияет только на продолжительность перетекания воды, и сила водяного тока зависит только от разности уровней (напора). Далее указывается, что продолжительность существования водяного тока может быть достигнута и без увеличения размеров сосудов, если поставить машину, которая будет всю воду, притекающую во второй сосуд, перекачивать обратно. в первыи.Слушатель без труда понимает, что в этом случае для поддержания тока необходимость в сосудах отпадает, но тут то и надо указать, что сосуды полезно оставить, так как они указывают тот напор, который заставляет воду двигаться по соединяющей сосуды трубке и который вместе с, тем является тем напором, который поддерживает перекачивающая воду машина,Далее следует краткое описачие генератора, как машины, создающей напор воды и вольтметра", как прибора, указывающего напор воды, создаваемый генератором. Тут же описывается путь течения воды и показывается прибор для указания силы водяного тока. Далее сле. дует разъяснить понятие о силе водяного тока и дать описание амперметра" и продемонстрировать на приборе зависимость силы тока от напора, вращая с различной скоростью вал генератора.Не переходя к вопросам зависимости тока от сопротивления, полезно перейти к случаю электрической цепи, закрепив в уме слушателей основные понятия об электрическом токе, замкнутости цепи тока, напряжении и прямой зависимости силы тока от напряжения,Далее следует перейти к зависимости силы тока от сопротивления, какое представляют трубы прохождению тока. Поддерживая число оборотов генератора" приблизительно постоянным, и оставляя свободной для прохождения воды одну(из трех трубок, при помощи обычныхлабораторных зажимов, легко продемон стрировать зависимость силы тока (припостоянном прапоре) от длины и толщинытрубок, Далее лектор переходит к электрическим явлениям, разъясняя законг Ома, Проводники с большим сопротивлением (при одинаковой длине и толщине с прочими) могут быть уподобленызасоренным трубкам, каковые представляют большое сопротивление течениюводы. В прибор это не введено, так каклегко понимается слушателями и безподтверждения на опыте, На прибореможно также показать, что не весь напор, создаваемый генератором, идет насоздание тока во внешней цепиа частьэтого напора тратится на проталкиваниеводы самого источника йапора.Пред м ет и зо бр ете н и я.1. Модель для изучения электрическоготока, в которой ток заменен циркулирующею по трубкам жидкостью, отличающаяся применением установленнойв цилиндрическом сосуде 1 (фиг. 1) иприводимой во вращение крылатки 9,предназначенной для возбуждения циркуляции жидкости по трубкам замкнутого трубопровода модели, из коих труб.ки 4, 5, б" включены йараллельно иимеют различные диаметры и длину,в каковой трубопровод включены измерительные приборы.2. При модели по и. 1 прибор дляизмерения силы тока, состоящий из помещенного внутри стеклянной со шкалойтрубки 40 (фиг. 41 поплавка 43 (фиг. 7),снабженного прикрепленными к днищамего спиральными пружинами 4 б (фиг, б),другие концы каковых пружин закреплены внутри упомянутой трубки.3. При модели по п, 1 применениеприбора для измерения напряжения тока,состоящего из соединенных с сосудом 1и установленных на штативе со шкалойдвух вертикальных трубок 1 О, 11 (фиг,Зи 9),