ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ЭЛЕМЕНТАРНОГО ЗАРЯДА Российский патент 2008 года по МПК G09B23/18 

Описание патента на изобретение RU2337409C2

Изобретение относится к учебным приборам по физике и может быть использовано при проведении лабораторных работ в средних школах и вузах при изучении раздела электродинамики.

Известен прибор для определения параметров электролиза путем измерения массы вещества, выделившегося на катоде, при помощи весов [1]. Недостатком этого способа является низкая точность.

Известен прибор для определения параметров электролиза, содержащий сосуд с электролитом, рычажные весы с гирями, секундомер, соединенные в электрическую цепь анод и катод, погруженные в электролит, амперметр, выключатель и источник питания [2]. Недостатком этого способа является низкая точность.

Известен прибор для определения параметров электролиза, у которого катод имеет вид цилиндрической проволоки, вращающейся при помощи электродвигателя, а прирост массы катода находят способом измерения электросопротивления [3] - прототип. Недостатком этого прибора является низкая точность.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в известном приборе для определения параметров электролиза, содержащем электродвигатель, электролитическую ячейку, в которой находятся цилиндрический катод и анод произвольной формы, для определения элементарного заряда прибор содержит веб-камеру, соединенную с ПЭВМ, электролитическая ячейка прикреплена к предметному столику оптического микроскопа, в качестве осветителя которого использован светодиод, при этом ячейка изготовлена из прозрачного материала, на который нанесена, а веб-камера прикреплена к окуляру микроскопа. Кроме того, в качестве шкалы использована дифракционная решетка.

На фиг.1 представлен предлагаемый прибор.

Прибор состоит из опрокинутого школьного биологического микроскопа 1 с предметным столиком 2, зеркалом 3 и сменными объективами 4. На предметном столике 2 прикреплена специальная экспериментальная ячейка 5, в которой происходит электролиз. За окуляром микроскопа расположена веб-камера 6 с выходным USB-портом. Выход устройства 6 соединен кабелем 7 с системным блоком 8 ПЭВМ. На мониторе 9 ПЭВМ наблюдаем за процессом электролиза, происходящим в ячейке 5. При этом происходит увеличение диаметра катода 10, который приводится во вращательное движение при помощи электродвигателя 11. Освещенность катода с целью получения качественного изображения на мониторе 9 компьютера регулируется при помощи зеркала 3 и светодиода 12. В качестве электролита 13 использован 10%-ный раствор медного купороса в дистиллированной воде.

Подробная схема ячейки 5 приведена на фигуре 2. Она состоит из корпуса 14, в который помещен катод 10, прикрепленный к оси электродвигателя 11 верхним концом. К нижнему концу катода прикреплен диэлектрический груз 15. Внутри корпуса прикреплен к боковой стене анод 16, который соединен с клеммой 17, находящейся на передней стенке сосуда. На этой же стенке находится микроскопическая шкала 18.

Прибор работает следующим образом. В исходном состоянии в ячейке 5 находится водный раствор медного купороса, клеммы 17 соединены с источником постоянного тока (не показан). На мониторе 9 настроено четкое изображение катода 10. Перед включением всех частей установки измеряем диаметр катода d0 с помощью микрометра. Далее мы включаем электродвигатель для обеспечения равномерного нанесения меди на катод и подаем напряжение на ячейку. По амперметру (не показан) выставляем необходимый ток. После завершения электролиза выключаем электродвигатель и снова получаем четкое изображение катода. Получаем четкое изображение микрометрической шкалы 18 и путем наложения ее на изображение катода находим отношение d/d0. Измеряем длину l погруженной части катода.

Время прохождения электролиза фиксируется с помощью секундомера (не показан).

Таким образом, мы получаем величины, нужные для вычисления величины элементарного заряда по формуле е=M4It/Z·ρ·π·l·d02[(d/d0)2-1]NA, где М - молярная масса вещества катода (для меди составляет 63,54 г/моль); I - сила тока, протекающего через электролит; t - время его протекания; Z - его валентность (для меди Z=2); ρ - плотность вещества осаждаемого на катоде; π=3,14; l - длина проволоки; d0 и d - начальный и конечный диаметры проволоки соответственно; NA=6,022·1023 моль-1 - число Авогадро.

Источники информации

1. Богданова Т.Н., Субботина Е.П. Руководство к практическим занятиям по физике. - М.: Советская наука, 1949, с.289-291.

2. Прибор для определения параметров электролиза. Авторское свидетельство СССР №1663621, G09B 23/18.

3. Способ определения параметров электролиза. Патент Российской Федерации по изобретению №2094854, G09B 23/18.

Похожие патенты RU2337409C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОЛИЗА 1995
  • Анисимов Н.М.
  • Селиванова С.А.
RU2094854C1
Прибор для определения параметров электролиза 1989
  • Анисимов Николай Михайлович
SU1663621A1
Способ цифровой микроскопии нативной крови 2018
  • Анисимова Ольга Олеговна
  • Анисимов Александр Владимирович
  • Заводчикова Марфа Геннадиевна
  • Грудай Ольга Валерьевна
RU2715552C1
Лабораторная установка для исследований анодных процессов алюминиевого электролизера 2018
  • Ясинский Андрей Станиславович
  • Поляков Петр Васильевич
  • Шахрай Сергей Георгиевич
  • Филоненко Анатолий Александрович
  • Поляков Андрей Александрович
  • Михалев Юрий Глебович
  • Зарницын Роман Игоревич
RU2700904C1
ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ОСИ КОРУНДОВЫХ СФЕРИЧЕСКИХ ПОДПЯТНИКОВ В СОСТАВЕ МАЯТНИКОВ ГАЗОВЫХ ЦЕНТРИФУГ 2011
  • Агапов Николай Афанасьевич
  • Агапов Дмитрий Николаевич
  • Бояринов Олег Вениаминович
  • Кулешов Валерий Константинович
  • Мевиус Вячеслав Владимирович
  • Самуйленкова Татьяна Никитична
  • Сеелев Игорь Николаевич
  • Фортуна Сергей Валерьевич
  • Южаков Дмитрий Геннадьевич
RU2473072C1
КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ НАНОТОЛЩИНОМЕР 2013
  • Якопов Григорий Владимирович
RU2538425C1
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА ИЗ АМАЛЬГАМЫ ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА И ОБЪЕДИНЕННЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА ИЗ ХЛОРИДА ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА 1999
  • Хубер Гюнтер
  • Пюттер Херманн
  • Ширле-Арндт Керстин
  • Шлэфер Дитер
  • Гут Йозеф
  • Шубе Бернд
  • Ленц Дитхард
RU2250933C2
ЛАБОРАТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР 2008
  • Пичугин Владимир Сергеевич
  • Степанов Сергей Васильевич
RU2358039C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МЕДНОЙ НИЗКОПРОФИЛЬНОЙ ФОЛЬГИ И НИЗКОПРОФИЛЬНАЯ ФОЛЬГА, ПОЛУЧЕННАЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННОГО СПОСОБА 2006
  • Коновалов Борис Александрович
  • Вольхин Александр Иванович
  • Екимов Борис Евгеньевич
  • Плеханов Илья Данилович
RU2366764C2
Способ определения распределения плотности тока на поверхности длинномерного изделия 1978
  • Сироткин Сергей Николаевич
  • Цветов Владимир Леонидович
  • Воронина Татьяна Александровна
SU787494A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 337 409 C2

Реферат патента 2008 года ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ЭЛЕМЕНТАРНОГО ЗАРЯДА

Прибор для определения величины элементарного заряда, содержащий электролитическую ячейку, в которой находится цилиндрический катод и произвольной формы анод, погруженные в электролит, электродвигатель, который приводит во вращательное движение катод, источник постоянного тока, амперметр для выставления необходимого тока, секундомер для фиксирования времени прохождения электролиза, отличающийся тем, что в прибор введены диэлектрический груз, расположенный снизу на катоде, оптический микроскоп с предметным столиком, к которому прикреплена электролитическая ячейка, веб-камера, прикрепленная к окуляру микроскопа, ПЭВМ, соединенная с веб-камерой, при этом электролитическая ячейка изготовлена из прозрачного материала, на который нанесена сетка, причем на мониторе ПЭВМ обеспечивается получение изображения катода и сетки, в качестве осветителя оптического микроскопа используется светодиод. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 337 409 C2

Прибор для определения величины элементарного заряда, содержащий электролитическую ячейку, в которой находится цилиндрический катод и произвольной формы анод, погруженные в электролит, электродвигатель, который приводит во вращательное движение катод, источник постоянного тока, амперметр для выставления необходимого тока, секундомер для фиксирования времени прохождения электролиза, отличающийся тем, что в прибор введены диэлектрический груз, расположенный снизу на катоде, оптический микроскоп с предметным столиком, к которому прикреплена электролитическая ячейка, веб-камера, прикрепленная к окуляру микроскопа, ПЭВМ, соединенная с веб-камерой, при этом электролитическая ячейка изготовлена из прозрачного материала, на который нанесена сетка, причем на мониторе ПЭВМ обеспечивается получение изображения катода и сетки, в качестве осветителя оптического микроскопа используется светодиод.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2337409C2

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОЛИЗА 1995
  • Анисимов Н.М.
  • Селиванова С.А.
RU2094854C1
Прибор для определения параметров электролиза 1989
  • Анисимов Николай Михайлович
SU1663621A1
Способ определения параметров электролиза 1989
  • Анисимов Николай Михайлович
SU1640735A1
ФИЗИКА под
ред
АХМАТОВОЙ А.С
Приводный механизм в судовой турбинной установке с зубчатой передачей 1925
  • Карнеджи А.К.
  • Кук С.С.
  • Ч.А. Парсонс
SU1965A1

RU 2 337 409 C2

Авторы

Анисимов Илья Николаевич

Анисимов Андрей Николаевич

Даты

2008-10-27Публикация

2005-09-16Подача