Учебный прибор по физике Советский патент 1992 года по МПК G09B23/06 

стержней 4. На свободных концах стержней укреплены острия 6, направление которых может изменяться в пределах 180° (в горизонтальной плоскости). Стойка 2 соединена

металлической пластинкой 8, к которой подключена клемма. Для создания вращающего момента используется принцип электрического реактивного двигателя. 1 ил.

Изобретение относится к демонстрационным приборам по физике. Цель изобре-•-Х- 7 •.•<ь , , . . 9 8 cU>z^тения - расширение демонстрационных возможностей и повышение наглядности проводимых опытов. Прибор снабжен основанием 1 из электроизоляционного материала, на котором укреплена вертикальная стойка 2. На ней горизонтально установлена втулка 3 с возможностью вращения вокруг вертикальной оси. Во втулке 3 радиально ввинчены на равном расстоянии друг от друга по шесть металлических стержней 4, на каждый из которых надеты одинаковые по форме'и массе грузы 5 (например, из фторопласта), могущие перемещаться вдольел|Ю1ю ел со

Изобретение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано, например, в учебном процессе при изучении механизма возникновения электрического разряда на остриях и закономерностей вращательного движения твердого тела.

Цель изобретения - расширение демонстрационных возможностей путем демонстрации влияния сил электрической природы на вращательное движение.

Поставленная цель достигается тем, что стойки и стержни прибора выполнены из электропроводящего материала и соединены с источником высокого напряжения, а на свободных концах стержней установлены конические концентраторы электрического поля с возможностью их фиксации в заданных угловых положениях.

На чертеже изображен предлагаемый прибор.

На основании 1 из электроизоляционного материала укреплена в вертикальном положении стойка 2 с заостренным верхним концом, на котором установлена втулка 3 с коническм;. углублением посередине, что дает ей возможность вращения в горизонтальной плоскости. Во втулку 3 радиально ввинчены на равном расстоянии один от другого шесть идейтичных металлических стержней 4, на каждый из которых с натягом надеты одинаковые по форме и массе грузы 5 (например, из второпласта) с возможностью перемещения вдоль соответствующего стержня и фиксации в нужном положении в результате силы трения.

На свободных концах стержней установлены конические концентраторы электрического поля 6, направление которых -может изменяться в пределах 180° (в горизонтальной плоскости) и фиксироваться винтами 7 в заданных угловых положениях. При этом стойка 2 и стержни 4 соединены с источником высокого напряжения (не показано) через металлическую пластинку 8 и клемму 9.

Для создания вращающегося момента используется принцип электрического реактивного двигателя.

Прибор позволяет проводить следующие демонстрационные опыты;

Возникновение силы реакции при разряде на конических концентраторах электрического поля.

Прибор устанавливают на демонстрационном столе. Все грузы 5 фиксируют посередине соответствующих стержней 4. Коническ14е концентраторы 6 установлены перпендикулярно стержням и направлены в одну сторону (например, по часовой стрелке). На клемму 9 подают высокое напряжение от электрической машины или выпрямителя. При этом вертушка в результате возникающих на полюсах сил реакции вследствие стекания заряда начинает вращаться (против часовой стрелки). При увеличении подаваемого напряжения растут силы реакции, что приводит к нарастанию угловой скорости. Затем (при отключенном напряжении) все конусы поворачивают и

фиксируют в противоположном направлении. В этом случае при повторении опыта вертушка начинает вращаться в обратном направлении.

Условия равновесия твердого тела, имеющего фиксированную ось вращения.

При отключенном напряжении и исходном положении грузов 5 у вертушки фиксируют три конуса в одном направлении, а остальные три - в противоположном. Тогда

она при подаче напряжения останется неподвижной, так как моменты сил реакции от противоположно направленных конусов попарно уравновешиваются.

Зависимость углового ускорения от моментов действующих сил.

При отключенном напряжении, не меняя местонахождения всех грузов 5, острия 6 у вертушки, которые были перпендикулярны стержням 4, отклоняют и фиксируют под

углом 120-130°. При подключении высокого напряжения легко заметить, что угловое ускорение вертушки значительно меньше, чем ранее, в результате уменьшения моментов сил реакции (уменьшаются плечи, а следовательно, и моменты).

Зависимость момента инерции тела от размещения его массы относительно оси вращения.

При отключенном напряжении грузы5,

которые находились посередине стержней 4, перемещают значительно ближе к оси

вращения. При подключении напряжения видно, что вертушка ускоряется значительно быстрее, чем раньше. При отключении напряжения и нейтрализации заряда на вертушке (клемму 9 заземляют) вертушка также быстрее останавливается. Следовательно, при расположении массы ближе к оси вращения момент инерции тела уменьшается и наоборот.

Таким образом, данный прибор позволяет наглядно демонстрировать влияние сил электрической природы на вращательное движение.

Формула изобретения Учебный прибор по физике, содержащий укрепленную на основании вертикальную стойку, втулку, установленную с возможностью вращения в верхней части стойки, жестко закрепленные на втулке горизонтальные стержни и установленные на них с возможностью перемещения грузы, отличающийся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей путем демонстрации влияния сил электрической природы на вращательное движение, стойка и стержни выполнены из электропроводящего материала и соединены с источником высокого напряжения, а на свободных концах стержней установлены конические концентраторы электрического поля с возможностью их фиксации в заданных угловых положениях.