Учебное устройство для демонстрации электростатической индукции Советский патент 1993 года по МПК G09B23/18 

СО

С

Учебное устройство для демонстрации электростатической индукции. Относится к области учебных демонстрационных приборов раздела физики-электростатики. Цель изобретения - повышение наглядности явления электризации тел соприкосновения. Сущность изобретения: учебное устройство содержит пластину с диэлектрическим держателем. Пластина выполнена из оргстек- ла, одна из поверхностей которой снабжена токопроводящим слоем, а держатель выполнен в виде ручки из изоляционного материала с размещенными на ней токопроводящим лепестком и неоновой лампочкой, один вывод которой соединен с токопроводящим слоем, а второй - с токопроводящим лепестком. Устройство позволяет демонстрировать явления электризации тел соприкосновением, получения положительного или отрицательного заряда и передачи его другим телам для проведения экспериментов. 1 ил.

Изобретение относится к области учебных демонстрационных приборов, позволяющего расширить дидактические возможности при препбдавании в школе раздела физики - электростатики.

Целью изобретения является повышение наглядности электризации соприкосновением.

На чертеже схематично представлено учебное демонстрационное устройство, где 1 - пластина (оптимальные размеры которой 300x300 мм), одна сторона которой покрыта токопроводящим слоем 2, например, алюминием, 3 - ручка из изоляционного материала. 4 - неоновая лампочка типа МН-5 с порогом зажигания 100 В, 5 - токопрово- дящий лепесток. Неоновая лампочка соединена одним выводом с лепестком 5, а другим

выводом соединена с токопроводящим слоем 2..

Заявляемое устройство позволяет изучать следующие явления.

Получение на пластине заряда с отрицательным знаком. Перед экспериментом плоскость пластины 1, на которой нет алюминиевого слоя, необходимо просушить или протереть сухой ветошью, в целях удаления адсорбированной влаги.

Берут пластину за ручку 3, касаются пальцем руки лепестка 5 и поднося пластину к электрометру, касаются его корпуса алюминиевым слоем.

Убеждаются, что заряда на алюминиевом слое нет. Затем накладывают пластину на любую плоскость (стол, стена, классная доска) и снова касаются пальцам руки лепестка 5. Затем удерживая пластину за конец

00

о XI ел

СА)

ручки 3, не касаясь лепестка 5, подносят пластину 1 к электрометру и касаются его алюминиевым слоем. Стрелка-указатель электрометра показывает на пластине наличие отрицательного заряда. Появившийся заряд на пластине можно передать другому телу.

Появление заряда на пластине можно обнаружить по вспышке неоновой лампочки. Не касаясь лепестка 5, пластину накладывают на плоскость и касаются пальцем лепестка 5. В момент касания неоновая лампочка вспыхивает. Не касаясь лепестка, приподнимают пластину над плоскостью и затем касаются пальцем лепестка, лампочка вспыхивает, при этом можно почувствовать удар микромолнии в палец и увеличить сам разряд между лепестком и пальцем. Потенциал на пластине может достигать 5 кВ и более. Та кое высокое напряжение не опасно., так как ток микромолнии маленький.

Получение на пластине заряда с положительным знаком. Держась за ручку 3 пластины 1, кратковременно касаются пальцем лепестка 5. Пластина 1 удерживается на некотором.расстоянии от плоскости, Коснувшись электрометра, можно убедиться, что потенциал пластины равен нулю. Затем осторожно, не касаясь лепестка, пластину кладут на плоскость. Пальцы руки на ручке должны находиться как можно дальше от лепестка. Изолированным проводником соединяют лепесток с электрометром. Стрелка-указатель показывает наличие положительного заряда. Этот заряд, не поднимая пластины со стола, изолированным проводником можно передать другому телу.

Получение индукционного тока.

Известны конструкции динамических конденсаторов с колеблющейся обкладкой, которые позволяют получать переменный ток.

Предлагаемый демонстрационный механизм возбуждения тока в проводнике. Этот прибор показывает, что потенциальное поле сил кулоновского происхождения обладает свойством сторонних сил.

Эксперимент проводится следующим образом.

Предварительно просушенная или протертая насухо пластина накладывается на вертикальную или горизонтальную плоскость из любого материала (бумага, дерево, пластмасса, бетон и др.). Пластина берется за ручку 3, лепесток 5 которой прижимается пальцем руки. Не отрывая палец от лепестка

периодически приподнимают и опускают пластину над плоскостью на 5-6 см. Во время колебания неоновой лампочки загорается, что свидетельствует о протекании через нее электрического тока.

Обращают внимание на то, что индукционный ток, протекающий через лампочку, описывается уравнением:

Это уравнение позволяет объяснить и тот факт, что один и тот же алюминиевый

слой в одном случае заряжается отрицательным знаком заряда, (когда пластина накладывается на плоскость), во втором случае заряжается положительными зарядами (когда пластина приподнята над плоскостью). Механизм электризации тел является следствием совершения работы поднятия и опускания, что приводит к изменению потока напряженности электрического поля. Преимущество предлагаемого устройства заключается в его предельной конструктивной простоте и в возможности наглядно продемонстрировать механизм появления зарядов в токопроводящих слоях при соприкосновении с любыми окружающими нас предметами.

Этот механизм позволяет понять электризацию движущихся машин, (разнородность дорог), самолетов, (взлет, посадка, приближение или удаление от облака), электризацию цистерн, емкостей(процесс

их наполнения и опорожнения), что приводит к необходимым требованиям их заземления.

Формула изобретения Учебное устройство для демонстрации

электростатической индукции, содержащее диэлектрическую пластину с держателем, отличающееся тем, что, с целью повышения наглядности электризации соприкосновением, одна из поверхностей

пластины снабжена токопроводящим слоем, а держатель выполнен в виде ручки .из изоляционного материала с размещенными на ней токопроводящим лепестком и неоновой лампочкой, один вывод которой соединей с токопроводящим -слоем, а другой вывод - с токопроводящим лепестком.

I24

5 Ъ