Устройство для демонстрации действия силы Лоренца Советский патент 1985 года по МПК G09B23/18 

сл

а

11

Изобретение относится к учебным приборам по физике, а именно для изучения действия Лоренца.

Целью Изобретения является повышение наглядности.

Устройство содержит электромагнит (магнит) 1, к полюсам которого прикреплены две изолирующие пластины 2 и две Токопроводящие компенсационные пластины 3, к которым прикреплены Токопроводящие подшипники 4 немагнитных осей 5, установленных выше центр тяжести Легко.го токопроводящего немагнитного, например из алюминиевой фольги, полого цилиндра 6. На цилиндре 6 закреплено плоское зеркало 7, отражающее луч 8 .источника света - осветителя 9 - на градуированную планку 10 с нулевой отметкой 11. Цилиндр 6 установлен с возможностью свободного поворота в подшипниках перпендикулярно направлению магнитного поля. Над верхним концом цилиндра установлен имитатор зарядов выполненный в виде немагнитной воронки 12, закрепленной на изоляторе 13 штатива 14. Нижний конец воронки выполнен в виде цилиндрического наконечника 15 и является формирователем потока заряженных частиц 16. Воронка установлена так, чтобы .нижний конец формирователя находился на расстояни 2-3 см над цидшндром 6 и обеспечивал попадание на нее потока заряженных частиц, для .чего трубка формирователя выполнена по диаметру в 2-2,5 раза меньше цилиндра 6 визуализации, а оси наконечника 15 и цилиндра расположены на одной прямой. Воронка подключена с помощью проводника 17 к ИСТОЧНИКУ электрического поля высокого напряжения 18 через переключатель полярности 19. Воронка заполнена неслипающимся мелким сьтучим материалом 20, например сухим песком и является имитатором зарядов визуализации, установленного в плоскости симметрии посередине между полюсами магнита, определяется размерами полюснь1х наконечников магнита по вертикали. Зеркало, осветитель и градуированная .планка составляют регистратор отклонения зарядов.

Устройство работает следующим образом.

Воронка 12 заполняется мелким сухим песком, который, просыпаясь через формирователь, в виде струи

14.2 . .

попадает в цилиндр 6, При заряжении воронки высоким напряжением от источ ника 18 череэ переключатель полярности 19 подводимого напряжения (например, от электрофорной машины, индуктора и т.п.) песок заряжается, и заряженные частицы, пролетая в цилиндре, отклоняются магнитным полем в направлении, перпендикулярном вектору магнитной индукции и направлению скорости движения частиц.

,Цля положительного заряда направление силы Лоренца определяется согласно правой тройке векторов или правилу правого буравчика.

При вращении правого буравчика от вектора V к вектору 8, направление его движения указывает направление силы F .

Отклоненные магнитным полем заряженные частицы приобре тают некоторое количество движения rnY в направлени действующей силы Лоренца, и сумма импульсов, передаваемых частицами, сталкивающимися с передней стенкой Я цилиндра 6, больше чем сумма импульсов, передаваемых стенке Ь , в результате чего цилиндр поворачивается на некоторый угол, что вызывает отклонение отраженного от зеркала луча осветителя от нулевой отметки шкалы.

Это отклонение свидетельствует о повороте цилиндра визуализации, отклоняемой от .вертикального положения потоком отклоненных магнитным полем движущихся заряженных частиц определенного знака заряда, т.е. о. действии силы на движущиеся в магнитном поле заряженные частицы.

При изменении знака заряда частиц, с помощью переключателя полярности (при прежнем направлении магнитного поля) направление Лоренца изменяется на противоположное и световое пятно на шкале отклоняется в противоположную сторону.

При изменении направления магнитного поля изменяется соответственно направление силы Лоренца.

Токопроводящие компенсационные пластины 3 введены для нейтрализации электростатических сил притяжения между заряженным цилиндром 6 и полюсами магнита.

В отсутствии этих пластин полюсны наконечники магнита зарядились бы по индукции от-наэлектризованного

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ДЕЙСТВИЯ СИЛЫ ЛОРЕНЦА, содержащее имитатор зарядов, связанный с источником электрического поля, магнит и й, «i«a 4tSrtwWi регистратор отклонения зарядов, отличающееся тем, что, с целью повьппенйя наглядности, он имеет вертикально расположенный с возможностью.поворота между полюсами магнита полый цилиндр, выполненный из немагнитного токопроводящего материала, имитатор зарядов выполнен в виде воронки с сыпучим материалом, имекицей цилиндрический наконечник, расположенный соосно с цилиндром, а регистратор отклонения состоит из закрепленного на наружной поверхности цилиндра зеркала, источника света и градуированной планки, расположенной на пути отраженного от зеркала луча.