В авт. св. № 112062 описан учебный прибор для демонстрации явлений трансформации электрического тока, выполненный в виде модели однофазного трансформатора с включенной в сеть первичной обмоткой и вторичной обмоткой, состоящей из двух катушек, вращающихся от ручного привода в разные стороны и служащих для постепенного наматывания образующего их гибкого провода, закрепленного своими концами на контактных кольцах.
Предлагается видоизменить этот прибор, чтобы использбвать его для демонстрации зависимости величины магнитного поля соленоида от ампер-витков его обмотки. С этой целью вращающиеся от ручного привода катушки наложены на полый каркас, в который входит подвижный в осевом направлении ферромагнитный сердечник.
На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый прибор; на фиг. 2-приставка к нему; на фиг. 3-положение его на столе.
Обмотка соленоида, состоящая из двух катушек / (фиг. 1), наложена на полый каркас 2, снабженный контактными кольцами 3. К каждому из этих колец прикреплен один конец образующего катушку 1 гибкого провода 4. Вторые концы этих проводов охватывают каркас 5 и прикреплены к насаженным на него контактным кольцам
Для того, чтобы процесс намотки или размотки провода 4 был хорошо видеп также с дальних мест аудитории, каркас 2 укреплен на более высоких опорах 7 по сравнению с опорами 8 каркаса 5 (фиг. 3). Кроме того, равные отрезки провода 4 окрашены в разные цвета.
К контактным кольцам 3 прижаты щетки 9, соединенные через ползунковый реостат 10, амперметр 11 и переключатель 12 с зажимами А и .
При помощи этих зажимов прибор присоединяется к аккумулятору или другому источнику постоянного тока низкого напряжения. К контактным кольцам 6 прижаты щетки 13, замыкающиеся между собой при помощи перемычки 14.
№ 117950
Каркасы 2 и 5, выполненные из электроизоляционного материала, вращаются на ненодвижных трубчатых осях 15 и 6.
Каркас 2 соединен гибкой передачей с ручным приводом 17-18.
Так как правая и левая половины каркаса 2 вращаются в разные стороны, то в катушках /, намотанных на эти каркасы, направление тока одинаково.
Вращением каркаса 2 с кат шками 7 соленоида достигается возмол ность наглядного плавного изменения числа витков путем намотки или размотки провода 4 без разрыва цепи тока.
Каркас 5 приводится во вращение рукояткой 19.
Направляющие ролики 20 служат для полного сближения двух ветвей провода 4 при намотке его на каркас 5.
Прибор монтируется на горизонтальной доске 21 (фиг. 2), к которой прикреплена вертикальная панель с амперметром и простейшим счетчиком оборотов, связанным механически с каркасом 2.
Съемной частью прибора является приставка 22, на вертикальной панели 23 которой монтирована горизонтальная направляющая втулка 24.
Внутри втулки перемещается стержень 25, к которому прикреплен ферромагнитный сердечник 26,.
Стержень 25 подвижно соединен со стрелкой 27.
Шкала 28 проградуирована в единицах магнитного потока, пропорциональных ампер-виткам соленоида. Кроме того, может быть нанесена и вторая шкала 29 в виде чисел ампер-витков, выражающих намагничивающую силу обмотки.
Для демонстрации пропорциональной зависимости величины магнитного потока соленоида от числа его витков при постоянном значении тока в цени соленоида прибор помещается на демонстрационном столе, а приставка 22 устанавливается на доске 21 так, чтобы сердечник 26 вошел в правый конец трубчатой оси 15, а основание 80 приставки упиралось в упорную планку 31. После этого приставка прижимается к доске прибора болтами 32. Зажимы Л и 5 присоединяются к источнику тока.
Провод 4 полностью перематывается на каркас 5 (счетчик оборотов при этом показывает нулевое число витков на каркасе 2 соленоида). Ползунок реостата 10 устанавливается на минимальное сопротивление и переключателем 12 замыкается цепь тока. Амперметр // показывает максимальную величину тока, а стрелка 27 приставки 22 продолжает стоять на нулевой отметке шкалы, так как на каркасе 2 обмотки нет.
При помощи рукоятки 17 каркас 2 приводится во вращение и провод 4 образует на нем обмотку соленоида. Счетчик оборотов показывает число намотанных витков.
В процессе этой намотки сердечник 26 втягивается в соленоид и стрелка 27 начинает передвигаться по шкале. Так как с изменением числа витков соленоида, при постоянном значении тока, протекающего по этим виткам, магнитный поток соленоида изменяется, то в течение всего времени намотки или размотки провода 4 можно наблюдать по шкале 28 увеличение или уменьшение магнитного потока соленоида.
Числовое значение, прочитанное по первой шкале, пропорционально произведению ампер на число витков по данным амперметра и счетчика оборотов.
Для демонстрации пропорциональной зависимости величины магнитного потока соленоида от величины тока в его цепи при постоянном числе витков величина тока регулируется реостатом 10.
Происходящее при этом изменение магнитного потока соленоида .влияет на степень втягивания сердечника 26, а следовательно, и на положение стрелки 27. Числовое значение, прочитанное по первой щкале, также пропорционально произведению ампер на число витков по данным амперметра и счетчика оборотов.
Для демонстрации магнитного поля соленоида с прибор а снимают приставку 22 и помещают магнитную стрелку N S по осевой линии аЬ на некотором расстоянии против торца каркаса 2. При этом магнитная стрелка нормально ориентируется по направлению магнитного меридиана земли, принимая, например, положение /.
Провод 4 перематывается на каркас 2, образуя витки соленоида. После замыкания переключателем 12 цепи тока наблюдают, как магнитное поле соленоида заставляет отклониться магнитную стрелку и занять, например, положение //.
Для демонстрации влияния направления тока в витках соленоида на его полярность переключатель 12 переводится на другую позицию.
Регулируя с помощью реостата 10 величину тока в цепи соленоида, наблюдают за изменением магнитного поля соленоида по эффекту ориентирования магнитной стрелки. Для этого передвигают магнитную стрелку вдоль осевой линии аЬ и определяют расстояние стрелки до полюса соленоида.
Для демонстрации нейтрализации магнитного поля тока в бифилярной обмотке переставляют магнитную стрелку по линии cd против торца каркаса 5. При этом магнитная стрелка нормально ориентируется по направлению магнитного меридиана (положение /Я).
Провод 4 перематывается на каркас 5 и переключателем 12 замыкается цепь тока, величину которого показывает амперметр 11.
Вследствие того, что в каждой паре расположенных рядом витков, намотанных на каркас 5, проходит один и тот же ток, но в противоположных направлениях, магнитные поля вокруг них почти полностью нейтрализуются. Поэтому магнитное поле бифилярной обмотки не оказывает влияния на магнитную стрелку.
Переводя переключатель 12 в другое положение, показывают, что магнитные свойства бифилярной обмотки при этом не изменяются.
Предмет изобретения
Видоизменение учебного прибора по авт. св. № 112062, отличающееся тем, что, с целью использования его для демонстрации зависимости величины магнитного поля соленоида от ампер-витков его обмотки, вращающиеся от ручного привода катущки наложены на полый каркас, в который входит подвижный в осевом направлении ферромагнитный сердечник.
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Редактор Л. А. БлатоваГр. 175
Информационно-издательский отдел.Подп. к печ. 30.III-59 г
Объем 0,34 п. л.Зак. 1660Тираж 785Цена 50 коп,
Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Петровка, 14.
