Предлагаемая гидравлическая модель для изучения электрического тока представляет собой наглядное пособие, имеющее целью дать в руки обучающего средство для разъяснения слушателям, по аналогии с гидравлическими явлениями в трубах, основных законов электрического тока и в первую очередь понятия о силе электрического тока, а также напряжении и сопротивлении цепи.
На чертеже фиг. I изображает разрез модели по линии. АБ на фиг. 2; фиг. 2- вид ее сбоку; фиг. 3- вид спереди прибора для измерения напряжения тока; фиг. 3-разрез по линии АБ на фиг. 3; фиг. 4-вид спереди прибора для измерения силы тока; фиг. 4 - разрез по линии СД на фиг 4; фиг. 5-8-детали; фиг. 9-схему действия модели.
Предлагаемая модель для изучения электрического тока (фиг. 1 и 2), вкоторой ток заменен циркулирующей по трубкам жидкостью, состоит из стеклянного цилиндра 1 с двумя деревянными пробками 2 и 5, В пробке 2 имеются два -отверстия: для трубок /-для выхода воды („положительный зажим источника тока) и 5-для присоединения одно1 0 из зажимов указателя напора
(„вольтметр). Пробка 5 снабжена также отверстием для трубки 5-для входа воды (.отрицательный зажим источника тока) и 7-для вольтметра. Во все указанные отверстия вставляются куски стеклянных трубок с наружным диаметром в 12 мм, на которые надеты резиновые трубки (провода). Пробки 2 ТА 3 внутри цилиндра / не доходят, друг до друга на расстоянии 20 мм. В этом пространстве укреплена на валу 8 приводимая во вращение крылатка 9, предназначенная для возбуждения циркуляции жидкости по трубкам замкнутого трубопровода модели, из которых трубки 4, .5 и б включены параллельно и имеют различные диаметры и длину, при чем в трубопровод . включены измерительные приборы.
Подшипниками для вала 8 с одной стороны служат две П-образные пластинки W из листового железа толщиною в 1 мм. Эти пластинки двумя боковыми сторонами вставлены в прорезы пробок 2 и 5. Стороны П имеют щирину в 70 MMt что соответствует проре зам в плоскостях, параллельных оси пробок, притом на расстоянии друг от друга в 25 мм. Верхушка П имеет ширину в
25 мм с двумя отгибами (для жесткости) по 10 мм. В центре получающихся площадок сделано по отверстию для пропуска вала 8. В промежутке между крылаткой 9 и плош,адками нроложень5 шайбы //. П-образные пластины одновременно имеют и другое назначение-они не дают воде .вращаться вместе с крылаткой. Для пропуска воды в боковых сторонах П проделаны отверстия диаметром в 30 мм. Вторым ( третьим) подшипником (который несет на себе почти все натяжение шкива) служит железная пластинка /2, привинчиваемая винтами к торцу пробки. 3. Под пластинкой /2, между ней и круглой шайбой 7J, имеется цилиндрическое пространство, заполняемое веревкой с вазелином (с-альник). На вал насаживается деревянный шкив 14 ремнем 75 соединенный с большим шкивом.
Весь генератор укрепляется на общей доске 25, при помощи двух деревянных планок 26 и 27. Последняя имеет цилиндрическую выемку, соответственно кривизне пробки 3. Обе же они креп-ятся винтами как к пробкам 2 и 5, так и к общей доске 25.
Модель снаби ена двумя приборами: одним для измерения напряжения тока и другим-для измерения силы его.
Прибор для измерения напряжения 7ока (фиг. 3, и 3) „вольтметр состоит из деревянного основания 30 с вертикальной стойкой 5/ и двух фасонок 32 для придания жесткости. На стойке J7 укреплена шкала 33, а поверх ее две стеклянные тру.бки 34. На верхнем конце т рубок надето по куску резиновой трубки длиной 10 мм и на такую же длину заходят на стеклянные трубки снизу концы резиновых трубок 55, идущих к генератору, к зажимам 5 и 7. Стеклянные трубки 34 крепятся вместе со шкалой 33 двумя металлическими скобками 36. Вода, заполняющая всю систему (внутреннее пространство в генераторе и трубки- внешнюю цепь), наливается с таким расчетом, чтобы уровни в трубках 34 нормально (при неподвижной крылатке) были посередине шкалы.
Прибор для измерения силы -тока (фиг. 4, 4) состоит из деревянного основания 37, стойки 38 и двух фасонок 39. 3 отверстия в фасовках продета стеклянная со шкалой трубка 40, в которую с обоих концов вставлены два U-образных крюка 4J (фиг. 5) из упругой проволоки с загибами 42, не дающими крюкам продвинуться внутрь трубки, в середине трубкипомещается поплавок 43 (фиг. 7), со средним удельным весом около 1. Он состоит из деревянного цилиндрика, выкрашенного в черный цвет, и на торцах, его прикреплено по шес.шконечной звездочке 44 из красной меди. Звездочки крепятся проволочными крючечками 45, воткнутыми сквозь отверстия в них в торцы цилиндрика.
Поплавок.5 снабжен прикрепленными к .днищам его стальными пружинами 46 (фиг. 6), другие концы которых закреплены внутри трубки 40. При движении воды по трубке, цилиндрик будет сдвинут со своего среднего положения, -соответственно силе водяного тока.
На фиг. 9 изображена схема расположения отдельных частей прибора и их соединения: генератора (цилиндра) 7, вольтметра 2, амперметра 3, тонких длинных трубок 4 а 5, толстой трубки 6, соединительных трубок (проводов) 7,8, 10 и 11 VI крылатки Р.
Подготовка прибора в действие состоит в следующем. Прибор вынимают из ящика и все его части соединяются между собою; под край доски 25, на которой расположен генератор 7, подкладывается какой-нибудь предмет с таким расчетом, чтобы доска прибора была наклонена к столу под углом 30- 40°. В одну из трубок вольтметра наливают воду до тех пор, пока она не заполнит все внутреннее пространство генератора, все трубки и не поднимется во второй трубке вольтметра до середины шкалы. Во время наливания воды воздух из генератора и соединительных трубок выходит наружу во второй трубке вольтметра. По окончании пользования прибором воду выливают разъединяя трубки у разветвлений (тройников), несколько наклоняя прибор .
Путь разъяснения понятий о напряжении и силе электрического тока и законе Ома сводится к следующему: дав из примеров повседневной жизни понятие о замкнутости электрического тока, лект&р переходит к аналогии между электрическим и водяным током и начинает с примера водяного тока между двумя соединенными трубкой сосудами. Необходимо разъяснить слушателям, что размер сосудов влияет только на продолжительность перетекания воды, и сила водяного тока зависит только от разности уровней (напора). Далее указывается, что продолжительность существования водяного тока может быть достигнута и без увеличения размеров сосудов, если поставить машину, которая будет всю воду, притекающую во второй сосуд, перекачивать обратно в первый.
Слушатель без труда понимает, что в этом случае для поддержания тока необходимость в сосудах отпадает, но тут то и надо у(азать, что сосуды полезно оставить, так как они указывают тот напор, который заставляет воду двигаться по соединяющей сосуды трубке и который вместе с, тем является тем напором, который поддерживает перекачивающая воду машина.
Далее следует краткое описание „генератора, как машины, создающей напор воды и „вольтметра, как прибора, указывающего напор воды, создаваемый генератором. Тут же описывается путь течения воды и показывается прибор для указания силы водяного тока. Далее следует разъяснить понятие о силе водяного тока и дать описание „амперметра и продемонстрировать на приборе зависимость силы тока от напора, вращая с различной скоростью вал генератора.
Не переходя к -вопросам зависимости тока от сопротивления, полезно перейти к случаю электрической цепи, закрепив в уме слушателей основные понятия об электрическом токе, замкнутости цепи тока, напряжении и прямой зависимости силы тока от напряжения.
Далее следует перейти к зависимости силы тока от сопротивления, какое представляют трубы прохождению тока. Поддерживая число оборотов „генератора приблизительно постоянным, и оставляя свободной для прохождения воды одну
из трех трубок, при помощи обычных лабораторных зажимов, легко продемонстрировать зависимость силы тока (при постоянном напоре) от длины и толщины трубок. Далее лектор переходит к электрическим явлениям, разъясняя закон Ома. Проводники с большим сопротивлением (прк одинаковой длине и толщине с прочими), могут быть уподоблены засоренным трубкам, каковые представляют большое сопротивление течению -воды. В прибор это не введено, так как легко понимается слушателями и без подтверждения на опыте. На приборе можно также показать, что не весь напор, создаваемый генератором, идет на создание тока во внешней цепи, а часть этого напора тратится на проталкивание воды самого источника напора.
Предмет изобретения.
1.Модель для изучения электрического тока, в которой ток заменен циркулирующею по трубкам жидкостью, отличающаяся применением установленной в цилиндрическом сосуде / (фиг. 1) и приводимой во вращение крылатки 9, предназначенной для возбуждения циркуляции жидкости по трубкам замкнутого трубопровода модели, из коих трубки 4, 5, б включены параллельно и имеют различные диаметры и длину, в каковой трубопровод включены измерительные приборы.
2.При модели по п. 1 прибор для измерения силы тока, состоящий из помещенного внутри стеклянной со шкалой трубки 40 (фиг. 4) поплавка 43 (фиг. 7), снабженного прикрепленными к днищам его спиральными пружинами 46 (фиг. 6J, другие концы каковых пружин закреплены внутри упомянутой трубки.
3.При модели по п. 1 применение прибора для измерения напряжения тока, состоящего из соединенных с сосудом / и установленных на штативе со шкалой двух вертикальных трубок W, IT (фиг. 3 и 9).
.-sr, jfiix---.J -Tcr; ;7;s ; 5i| JJUilv i-, , гь
ж ЖШШШЖЖШ
a я
ШигЗ
Ph г № rt-i лТ) t:::: 0Шипа I Iv.L-UuraH,7# II a л
s:
.;х/„
л .а-, X
4 С±п11у
«
Фиг
ji
f J--S --i
-.IL, jL,,...jj.,.
j A- i
г
a,J#-Шиг5 ЙигЕ ССиг7
.гЗ
