/
Author: Раева А.Ф.
Tags: физика лабораторные работы естественные науки сборник статей эксперименты издательство просвещение
Year: 1973
Text
4
Физический
эксперимент
в школе
ПОСОБИЕ ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ
Выпуск 4
МОСКВА *ПРОСВЕЩЕНИЕ> 1973
53(07)
Ф50
Составитель А. Ф. Раева
Физический эксперимент в школе. Пособие для
Ф 50 учителей. Вып. 4. Сост. А. Ф. Раева. М., «Просве-
щение», 1973.
239 с. с ил.
В книге помещены статьи с описанием новых самодельных при-
боров, оригинальных опытов и лабораторных работ, которые помогут
учителю расширить школьный эксперимент в процессе преподавания
физики в средней школе по новой программе и во внеклассной работв1
0065—433
М 103(03)—73
133-73
БЗ(07)
©
Издательство «Просвещение», 1973 г.
ОТ СОСТАВИТЕЛЯ
В повышении уровня преподавания физики —
одной из основных задач, стоящих перед учителя-
ми физики на современном этапе,— большую роль
играет физический эксперимент. Поэтому передо-
вые,учителя проявляют творческую активность в
совершенствовании демонстрационного эксперимен-
та, улучшении постановки лабораторных работ и
физического практикума, они конструируют и раз-
рабатывают новые приборы, модернизируют имею-
щееся оборудование.
Опыт работы в совершенствовании школьного
эксперимента представляет большой интерес для
широкого круга преподавателей физики и астроно-
мии, для студентов физико-математических факуль-
тетов педагогических институтов и методистов.
Распространению этого опыта способствуют сбор-
ники статей «Физический эксперимент в школе»,
выпускаемые издательством «Просвещение» с 1960 г.
За это время издано три сборника по эксперимен-
ту. Данный четвертый выпуск, так же как и преды-
дущие, состоит в основном из материалов, прислан-
ных в редакцию журнала «Физика в школе», ноне
опубликованных из-за ограниченного объема этого
журнала.
Статьи сборника сгруппированы в шесть разде-
лов: «Механика», «Молекулярная физика и тепло-
та», «Электричество», «Оптика», «Внеклассная
работа», «Полезные советы». В них раскрываются
3
пути, расширяющие возможности школьного экс-
перимента при изучении таких важных и современ-
ных вопросов, как ультразвук, полупроводники,
автоматика, телемеханика и др., а также способ-
ствующие внедрению новой программы и новых
учебников в школьный процесс.
Составитель сборника выражает искреннюю
признательность С. А. Хорошавину и Л. И. Анци-
ферову, внесшим ряд ценных предложений по улуч-
шению рукописи, а также искренне благодарит
Б. С. Зворыкина, И. М. Румянцева, М. Г. Ларионо-
ва, В. А. Бурова, Я. Ф. Лернера и С. Н. Красни-
кова, замечания которых по отдельным статьям по-
могли в работе над сборником.
Замечания и предложения по данному сборнику
просим направлять в редакцию физики издательст-
ва «Просвещение» по адресу: ГСП-110, Москва,
3-й проезд Марьиной рощи, д. 41.
МЕХАНИКА
С. Л. Хорошавин,
М. Н. Труфанов
(г. Белгород)
НАБОР ЛЕГКОПОДВИЖНЫХ ТЕЛЕЖЕК
С ПРИНАДЛЕЖНОСТЯМИ
Набор легкоподвижных тележек с принадлежностями пред-
назначен для постановки демонстрационного эксперимента по
механике в школьном курсе физики.
Все детали набора просты по конструкции, изготовлены из
недефицитных материалов и могут быть использованы в со-
четании с оборудованием школьного физического кабинета.
Возможность использования деталей набора в комплекте с вы-
пускаемым оборудованием значительно расширяет область
применения набора. Например, использование генератора
УВЧ и радиореле из комплекта оборудования школьного фи-
зического кабинета в сочетании с деталями набора позволяет
показать радиоуправление самодвижущейся тележкой.
Технология изготовления отдельных деталей несложна, и
поэтому набор может быть изготовлен в школьной мастерской.
Рис. 1
5
Набор состоит из следующих деталей (рис. 1):
1. Легкоподвижная тележка . 2 шт.
2. Электропривод...........1 шт.
3. Указатель ...... 6 шт.
4. Груз .............. . 2 шт.
5. Ограничитель............2 шт.
6. Плоская пружина ... 1 шт.
7. Стальной шарик .... 2 шт.
8. Резиновый буфер . , . 2 шт.
9. Присоска ....... 1 шт.
10. Винт крепления .... 3 шт.
11. Крюк . . ................2 шт.
12. Пушка пружинная ... 1 шт.
13. Держатель-угломер
для пружинной пушки . . 1 шт.
14. Снаряды к пружинной
пушке.....................2 шт.
15. Кронштейн с колесами . 1 шт.
16. Ведерко...............1 шт.
17. Винт крепления
электропривода .... 2 шт.
18. Регулировочный клин . 1 шт.
19. Зажим................1 шт.
20. Упаковочный ящик ... 1 шт.
21. Крышка упаковочного
ящика.....................1 шт.
Набор в упаковке имеет размер 90Х18X9 см. Масса набора
10 кг.
КОНСТРУКЦИЯ основных деталей набора
Легкоподвижные тележки (рис. 2). Корпус тележ-
ки отлит из алюминиевого сплава. Для изготовления корпуса
надо сделать деревянную модель и по ней отлить из алюминие-
вого сплава заготовки корпуса тележек. В качестве материала
для отливок удобно пользоваться старыми автомобильными
поршнями. Заготовку корпуса тележки обрабатывают на фре-
зерном станке. Следует учесть, что форма корпуса у обеих те-
лежек одинакова, но имеются отличия в расположении отвер-
стий с резьбой в платформах и на торцах тележек.
У одной тележки (рис. 3) в платформе сделано два отвер-
стия с резьбой М8 для крепления добавочных грузов и стерж-
ня универсального штатива. Кроме того, над осью колеса про-
резано продолговатое окно. В центре торцов имеются отверстия
С резьбой Мб для крепления шариков, крючков, плоской пру-
жины.
У второй тележки (рис. 4) платформа', кроме отверстий с
резьбой М8, содержит два отверстия с резьбой М4 для крепле-
ния электропривода. У этой тележки только в одном торце име-
ется отверстие с резьбой Мб. Второй торец гладкий. Других
отличий в конструкции корпуса тележек нет.
б
f ’ОМ
Оси колес стальные. Диски
колес выточены из текстолита
и напрессованы на оси. В ди-
ски колес с внешней стороны
запрессованы шариковые под-
шипники (рис. 5) размером
10X3 мм. Оси подшипников
выполнены в виде винтов, ввер-
тываемых в корпус тележки.
Для того чтобы предотвратить
самопроизвольное отвертыва-
ние осей подшипников, их за-
крепляют винтами.
У юдной из тележек (см.
рис. 4) перед сборкой колес-
ной пары на ось насаживают
шестерню. У второй тележки
на ось колес, расположенных
около окна в платформе, при-
крепляют плоскую пружину
для закрепления на оси конца
нити.
После сборки тележек их
массы проверяют и в случае
необходимости доводят до
500 г путем подклеивания к
нижней стороне платформы
эпоксидной смолой или другим
подходящим клеем свинцовых
пластинок.
Электропривод (рис.6).
Электропривод, установленный
на тележке, превращает ее в
самодвижущуюся. Самодви-
жущуюся тележку используют
в постановке целого ряда де-
монстраций.
Электропривод состоит из
миниатюрного электродвигате-
ля (от электрифицированной
игрушки), редуктора и бата-
реи гальванических элементов.
Для включения и выключения
электродвигателя на панели
электропривода имеется про-
стейший выключатель. Парал-
лельно контактам выключате-
ля установлены два зажима.
8
Если к этим зажимам парой гибких длинных проводников под-
ключить телеграфный ключ, то появится -возможность дистан-
ционного включения электродвигателя.
Конструкция редуктора может быть любой. Надо только пом-
нить, что при установке электропривода на тележку шестерня
редуктора должна входить в зацепление с шестерней на оси
колес.
Панель редуктора укрепляют винтами (рис. 7) с нижней
стороны платформы. Желательно, чтобы скорость движения те-
лежки была около 20 см/сек.
Указатели (рис. 8). Указатели применяют для того, что-
бы отмечать положения тележек и пройденные ими пути.
Основание указателя — круглый металлический диск. К ос-
нованию двумя заклепками прикрепляют флажок, изготовлен-
ный из кровельной жести. Указатель окрашивают с одной сто-
роны в белый, а с другой — в красный цвет. Нижнюю сторону
основания указателя оклеивают сукном.
Груз (рис. 9). Груз представляет собой стальной цилиндр
с винтом. Масса груза 500 г. Предназначен он для изменения
массы тележек. Так как масса груза равна массе тележки, то
установка на тележку одного груза увеличивает массу тележки
в два раза. Груз привинчивают к платформе тележки.
Ограничитель (рис. 10). Ограничитель устанавливают
на демонстрационном столе на пути возможного движения те-
лежек. Он служит для предохранения тележек от падения со
стола.
Основание ограничителя изготовлено из листового металла.
К основанию на заклепках прикреплен стальной уголок. По-
верхность уголка с одной стороны (направленной к тележкам)
оклеена поролоном. Нижняя сторона основания оклеена сукном.
Плоская пружина (рис. 11). Плоскую пружину приме-
няют в демонстрациях взаимодействия тел и при введении поня-
тия о массе.
Плоская пружина изготовлена из упругой стальной ленты.
Для крепления к тележке пружина снабжена винтом (рис. Па).
Винт ввертывают в отверстие на пружине так, что пружина
своим отверстием оказывается расположенной в проточке на
поверхности винта. В таком собранном виде плоская пружина
с винтом хранится в наборе и может быть быстро укреплена
на торце тележки.
При подготовке к демонстрации плоскую пружину сгибают
и в согнутом положении фиксируют нитяным кольцом. Чтобы
кольцо не соскальзывало с пружины, на ее боковых краях сде-
ланы небольшие проточки.
Присоска (рис. 12). Присоску используют при постанов-
ке демонстраций по закону сохранения импульса. К стальному
винту клеем приклеивают присоску. Удобно взять присоску от
мыльницы или от стрелы детского лука.
9
Рис. Ц
fO
9
Рис. 13 Рис. 14 б
Пушка пружинная (рис. 13). Пружинную пушку ис-
пользуют в демонстрациях по третьему закону механики и дви-
жения тел, брошенных горизонтально, вертикально и под углом
к горизонту.
Пружинная пушка устроена следующим образом. В металли-
ческом стакане помещена спиральная пружина. На поверхности
стакана укреплены кронштейн и две ножки. К кронштейну на
оси прикреплена защелка а. К защелке на заклепках прикреп-
лены две плоские пружины бив. Пружина б составлена из
двух плоских пружин и имеет на конце зазор для крепления ни-
ти. Нижняя пружина в отжимает защелку от ствола.
Для того чтобы подготовить пушку к демонстрации, надо
ниткой прижать пружину б к стволу. При этом защелка а через
отверстие войдет внутрь ствола. Нить удобно привязывать сле-
дующим образом: нитяную петлю набросить на ствол и, при-
жав пружину б, обмотать ее один-два раза сдвоенной нитью, а
li
затем концы нити закрепить в зазоре на конце пружины. Теперь
в ствол можно вставлять снаряд.
В комплект набора входят два снаряда к пружинной пушке.
Один из них, тяжелый, с резиновой головкой (рис. 14а), исполь-
зуют в демонстрациях по третьему закону механики. Резиновая
головка предохраняет поверхность демонстрационного стола от
повреждений при падении снаряда. Второй снаряд легкий с при-
соской (рис. 146). Его применяют в демонстрациях движений
тел, брошенных горизонтально и под углом к горизонту. При-
соска закрепляет снаряд в месте падения и облегчает определе-
ние дальности полета.
Когда снаряд вставлен в пушку, достаточно пережечь нить,
прижимающую пружину б к стволу, чтобы пушка выстрелила.
В зависимости от цели опыта пушку устанавливают или на
платформе тележки, или на держателе-угломере.
Держатель-угломер (рис. 15). В демонстрациях по
движению тела, брошенного горизонтально, вертикально и под
углом к горизонту, пружинную пушку укрепляют на держателе-
угломере.
Держатель представляет собой металлический брусок с от-
верстиями под ножки пушки. К бруску прикреплен транспортир
и свободно вращающаяся на оси стрелка-отвес. Для крепления
в штативе в держатель-угломер ввертывают короткий стержень.
Кронштейн с колесами (рис. 16). При постановке це-
лого ряда опытов требуется тележка с длинной платформой. Для
сборки такой тележки и предназначен кронштейн с колесами.
Рис. 15
It
Кронштейн изготавливают из алюминиевого сплава. Проще все-
го можно изготовить кронштейн, отрезав от заготовки корпуса
тележки ту часть, где расположена колесная ось. Платформа
имеет отверстие с резьбой М8.
Колесная пара и подшипники с осями у кронштейна такие же,
как и у тележки. На платформе кронштейна установлен направ-
ляющий штифт.
Для сборки тележки с длинной платформой используют
крышку упаковочного ящика, изготовленную из пятймиллимет-
рового листового гетинакса. Крышка имеет четыре отверстия.
Два из них предназначены для крепления тележки. Тележку
привинчивают к крышке двумя винтами крепления (рис. 17).
Два других отверстия предназначены для крепления крон-
штейна с колесами. Кронштейн привинчивают к крышке так,
чтобы штифт вошел в отверстие диаметром 3 мм. В этом случае
колея всех колес совпадает и получившаяся тележка с длинной
платформой катится без разворотов вправо или влево.
Ведерко (рис. 18). Ведерко применяют в опытах по дина-
мике для помещения грузиков, сообщающих движение тележке.
При изготовлении ведерка надо главное внимание обратить
на то, чтобы готовое ведерко имело минимально возможную мас-
су. Проще всего его изготовить из полиэтиленового флакона,
например из-под моющего средства, отрезав у него нижнюю
часть и прикрепив к нему проволочную дугу.
13
Рис. 17
Ф50
Рис 18
20 8
Рис. 19.
5 8
9?Q . . _ 0 25
Резиновый буфер (рис. 19) и
стальной шар (рис. 20). Резиновые
буфера и стальные шары используют при
демонстрациях сил упругости и столкно-
вения тел, а также при демонстрации за-
кона сохранения импульса.
Резиновые буфера (их надо изгото-
вить две штуки) вытачивают на токар-
ном станке из резиновых пробок. В рези-
новый буфер на клею (клей-88) вставля-
ют винт для крепления буфера на торце
тележки.
Конструкция стального шара с вин-
том понятна из рисунка. Стальной шар
припаивают к винту.
Крюк (рис. 21). Способ изготовле-
ния крюка может быть любой. Один из
возможных вариантов состоит в том, что
на токарном станке вытачивают заготов-
ку для крюка, а потом придают ей нуж-
ную форму.
Зажим (рис. 22). Зажим применя-
ют для крепления к тележке телеграф-
ной ленты, когда для записи движения
используют электромагнитный отметчик
времени.
Для изготовления этой детали зажим
типа «крокодил» припаивают к вин-
ту Мб.
Ящик упаковочный. Упаковоч-
ный ящик предназначен не только для
хранения деталей набора, но и для по-
становки демонстрационного эксперимен-
та, когда требуется гладкая горизонталь-
ная поверхность. В этом случае можно
воспользоваться дном упаковочного
ящика.
Дно упаковочного ящика изготовлено
из гетинакса и врезано в стенки ящика
так, что образуются бортики высотой
14
5 мм. Перевернув ящик вверх дном, получают гладкую поверх-
ность, ограниченную со всех сторон бортиком. Подкладывая с
нужной стороны ящика регулировочный клин, можно добиться
горизонтальности поверхности. В случае необходимости длин-
ный бортик может быть использован как направляющий рельс
для колес тележки.
Для каждой детали набора в упаковочном ящике сделано
гнездо. Поэтому упаковка деталей в ящик и извлечение нужных
деталей не занимает много времени.
НЕКОТОРЫЕ ДЕМОНСТРАЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ
ДЕТАЛЕЙ НАБОРА
Механическое движение, В опытах используются тележка с
электроприводом и указатели, которые устанавливаются на де-
монстрационном столе. Включают двигатель тележки и наблю-
дают изменение ее положения относительно указателей.
Относительность покоя и движения. Для демонстрации соби-
рают длинную платформу. На нее устанавливают тележку с
электроприводом. Указатели размещают на демонстрационном
столе, платформе и тележке (рис. 23).
Наблюдают перемещение тележки относительно платформы
и платформы относительно стола. Указатели позволяют заме-
тить изменения положения тележки, платформы и стола друг
относительно друга.
Равномерное движение. Для демонстрации используют те-
лежку с электроприводом, указатели, из оборудования физиче-
ского кабинета — метроном. Указатели устанавливают на таком
расстоянии друг от друга и частота ударов метронома подбира-
ется так, чтобы при движении те-
лежки момент прохождения те-
лежки около каждого указателя
совпадал с ударом метронома.
Взаимодействие тел. Для опы-
та используют легкоподвижные
тележки и плоскую пружину, нит-
ки и спички.
Рис. 24
1S
К торцу тележки привинчивают плос-
кую пружину (рис. 24). Ее сгибают и за-
крепляют в согнутом виде нитяным коль-
цом. Положение тележки отмечают ука-
зателем. Затем нить пережигают. Пружи-
на распрямляется, но положение тележки
относительно стола не изменяется.
Затем опыт повторяют, но около со-
гнутой пружины ставят вторую тележку.
Начальное положение тележек отмечают
указателем. После пережигания нити
обе тележки откатываются друг от
друга.
В результате взаимодействия двух тел
произошло изменение их скоростей.
Инерция. Из крышки упаковочного
ящика и штатива собирают наклонную
плоскость. Поверхность демонстрацион-
ного стола у конца наклонной плоскости
покрывают сложенным полотенцем.
С наклонной плоскости скатывается
тележка; попав на рыхлый слой ткани,
она быстро останавливается. Отмечают
указателем расстояние, пройденное те-
лежкой.
Опыт повторяют, но теперь полотенце
расстилают на столе в один слой. Позво-
ляют тележке скатиться с наклонной
плоскости с той же высоты. Теперь тележка проходит большее
расстояние по поверхности стола.
И наконец, опыт повторяют еще раз, убрав полотенце. Но у
края стола в этом случае ставят ограничитель.
Трение. Собирают наклонную плоскость, как и в предыду-
щем опыте.
Для опыта используют самодвижущуюся тележку, лист цел-
лофана и лист наждачной бумаги.
Наклонную плоскость устанавливают под таким углом к го-
ризонту, при котором тележка еще может въехать по наклонной
плоскости вверх.
Если теперь положить на наклонную плоскость лист целло-
фана, то тележка не сможет въехать на наклонную плоскость.
Если заменить целлофан листом наждачной бумаги, то тележка
въезжает на наклонную плоскость даже при увеличении угла
наклона.
Для того чтобы целлофановая пленка и наждачная бумага
держались на наклонной плоскости, их прикрепляют к наклон-
ной плоскости за верхний край липкой лентой или лейкопла-
стырем.
16
Энергия. На легкоподвижной тележке с окном в верхней
платформе устанавливают стержень универсального штатива с
блоком. Нить одним концом закрепляют пружинным зажимом
на оси колес и наматывают на ось, а затем пропускают в окно,
перебрасывают через блок и к ее свободному концу привязы-
вают ведерко с грузиками (рис. 25).
При падении ведерка с грузиками тележка приходит в дви-
жение.
Сложение перемещений. Собирают длинную платформу. На
платформу помещают тележку с крючком. Нить привязывают к
крючку и, перебросив через торцовый край длинной платформы,
прикрепляют свободный конец нити к оси тележки. Теперь при
перемещении длинной платформы нить будет накручиваться на
ось и вызывать перемещение тележки на платформе. Начальное
положение тележки и платформы относительно стола отмечают
указателями (рис. 26). Если теперь перемещать платформу
вправо, то тележка на платформе тоже будет перемещаться
вправо.
Сила. В опыте используют тележку с плоской пруэкиной и
дополнительные грузы, из оборудования кабинета — гирю мас-
сой 5 кг. Приборы устанавливают так, как показано на рисун-
ке 27.
В этом опыте тележка взаимодействует с гирей. Так как в
результате взаимодействия гиря не получает заметного ускоре-
ния, то появляется возможность говорить только о движении те-
лежки. Наблюдают ускорения, которые получает тележка, когда
масса ее меняется, а действующая сила остается неизменной, и
2 Заказ № 6386
17.
Рис. 29
ускорения тележки постоянной массы при изменяющейся силе.
Для того чтобы менять силу, действующую на тележку, надо
стягивать плоскую пружину нитяными кольцами различных раз-
меров.
Третий закон Ньютона. На тележку устанавливают пружин-
ную пушку (рис. 28). Плоскую пружину защелки ниткой прижи-
мают к стволу. В ствол вставляют снаряд.
Пережигают нить, снаряд вылетает из пушки, тележка отка-
тывается в противоположную сторону.
Можно изменять начальную скорость снаряда, если встав-
лять снаряд в пушку глубже или менее глубоко. Для этого на
снаряде сделаны две проточки для защелки.
Демонстрируют зависимость скорости движения тележки от
массы снаряда.
Сила упругости. На торцы тележек навинчивают резиновые
буфера. Тележки ставят на демонстрационный стол так, чтобы
буфера были обращены друг к другу (рис. 29). Продольные
оси тележек должны при этом совпадать.
Тележки разводят на" некоторое расстояние, а затем одно-
временно и с одинаковой силой толкают навстречу друг другу.
При столкновении тележки останавливаются, а затем начинают
двигаться в противоположных направлениях с одинаковой ско-
ростью.
Затем резиновые буфера заменяют стальными шариками и
опыт повторяют (рис. 30).
В опыте со стальными шариками особенно важно, чтобы про-
дольные оси тележек при сближении совпадали. В противном
случае после соударения тележки меняют направление своего
движения. Очень трудно ставить этот опыт на гладкой поверх-
ности стола. Лучше воспользоваться упаковочным ящиком.
Перевернув упаковочный ящик, опыт проводят на его дне,
используя продольные бортики как направляющие рельсы.
Движение тела, брошенного под углом к горизонту. В де-
монстрации используют пружинную пушку с легким снарядом,
18.
установленную на держателе-угломере.
Держатель укрепляют на штативе
(рис. 31).
Пушку устанавливают под нужным
углом к горизонту и производят выстрел.
Снаряд, снабженный присоской, остается
в месте падения. Это место отмечают
указателем. Повторяют опыт при другом
угле бросания.
Закон сохранения импульса.
Опыт 1. На тележке с прорезью уста-
навливают резиновую присоску (рис. 32).
Вторую тележку устанавливают так,
чтобы гладким торцом она была обраще- Рис. 31
на к присоске. Тележки двумя руками
разводят на некоторое расстояние друг от друга, а затем одно-
временно и с одинаковой силой толкают навстречу друг другу.
Сталкиваясь, тележки останавливаются.
Если тележки толкнуть навстречу друг другу с различными
скоростями, то после столкновения они будут двигаться вместе
в том направлении, в котором двигалась тележка, имевшая до
столкновения большую скорость.
Опыт 2. Одну из тележек оставляют неподвижной, а вторую
толкают в направлении к первой. После столкновения обе те-
лежки катятся вместе со скоростью, которая приблизительно в
2 раза меньше скорости второй тележки до столкновения.
Опыт 3. На тележки помещают резиновые буфера (рис. 29).
Одну из тележек устанавливают на столе неподвижно, а вторую
толкают навстречу первой. Так как массы тележек одинаковы,
19
то после столкновения вторая тележка останавливается, а пер-
вая начинает двигаться с такой же скоростью, с какой двигалась
до столкновения вторая тележка.
Опыт 4. Собирают длинную платформу, которую устанавли-
вают на дно упаковочного ящика. Поверхность ящика-подставки
выравнивают клином. На платформу помещают тележку с уста-
новленным электроприводом (рис. 33). При включении электро-
двигателя тележка на платформе начинает перемещаться в од-
ну сторону, а платформа откатывается в противоположную
сторону.
Скорости платформы и тележки зависят от массы самодви-
жущейся тележки. Увеличивая массу самодвижущейся тележки
с помощью дополнительных грузов, можно наблюдать уменьше-
ние скорости перемещения самодвижущейся тележки относи-
тельно стола и увеличение скорости перемещения длинной плат-
формы относительно стола.
В этом опыте включение электродвигателя тележки удобно
производить дистанционно.
Управление по радио. На платформе самодвижущейся тележ-
ки укрепляют короткий стержень универсального штатива.
К стержню струбцинкой прикрепляют радиореле с антенной.
Контакты реле соединяют с зажимами электропривода. В опыте
используют генератор УВЧ конструкции Зворыкина. При вклю-
чении генератора тележка начинает двигаться. При выключении
генератора тележка останавливается.
Описанными выше опытами не исчерпывается возможная
область применения набора легкоподвижных тележек с принад-
лежностями для постановки демонстрационного эксперимента.
Эти опыты лишь иллюстрируют возможное применение отдель-
ных деталей набора.
И. В. Малафеик
(Любешев
Волынской области)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ
ВОПРОСОВ КИНЕМАТИКИ
Опыт работы показывает, что ряд кинематических понятий,
таких, как мгновенная скорость, ускорение, относительность дви-
жения, учащимися VIII класса усваивается более сознательно
и прочно, если введение этих понятий сопровождается получени-
ем на основании опытов конкретного цифрового материала. Для
получения такого материала нами разработан специальный при-
бор, обеспечивающий большинство демонстраций по кинематике.
Он может быть также использован при изучении законов Нью-
тона и законов сохранения импульса и энергии.
20
Рис. 1
Прибор состоит из генератора прямоугольных импульсов,
двух однотипных тележек и станины с необходимым оборудова-
нием (рис. 1).
Генератор прямоугольных импульсов собран на лампе 6Н8С
и работает как несимметричный мультивибратор с положитель-
ным смещением (рис. 2). В катодную цепь левой части лампы
включено электромагнитное реле, которое срабатывает в момент
открытия этой части лампы. Время, в течение которого контак-
ты реле замкнуты, определяется произведением R3C1 и выбира-
ется незначительным (около 0,1 сек). Промежуток времени меж-
ду двумя последующими замыканиями контактов реле определя-
ется произведением (/?4-Ь/?5+/?б)С2. Изменением Я» и к5 уста-
навливают длительность этого промежутка от 0,1 до 1,0 сек.
Ручки резисторов R* и R$ выведены на переднюю панель футля-
ра, на которой нанесена шкала промежутков времени между
двумя последующими замыканиями контактов реле.
Мультивибратор питается от маломощного выпрямителя, ус-
тановленного с ним на одном шасси.
Размещение деталей тележки (кроме колес с осями) показа-
но на рисунке 3. К нижней части фанерной или пластмассовой
платы 1 с помощью болтов прикрепляются две металлические
П-образные пластины 2 (рис. 4). Через боковые отверстия этих
пластин проходят металлические оси, на концы которых плотно
насажены колеса 3 (рис. 4). Одно из колес металлическое, а
другое деревянное или пластмассовое. Размещение колес пока-
зано на рисунке 5.
Снизу платы / (рис. 3)
с помощью болтов укрепле-
на большая металлическая
скоба 4. К верхней части
этой скобы прикручена ка-
тушка электромагнита 5,
которая наматывается мед-
ным проводом 0 0,2 мм;
п=600. Концы провода ка-
тушки закреплены на П-об-
разных пластинах 2. На
верхней части платы между
Рис. 2
21
Рис. 3
Рис. 4
двумя болтами укреплена металлическая упругая пластина 6.
К плате она прижимается планкой 7. Упругую пластину можно
изготовить из куска старой металлической рулетки.
На плате находится также металлическая скоба 8, через бо-
ковые отверстия которой проходит ось пишущего устройства 9.
В отверстия aat, bbi, cci пишущего устройства входят три хими-
ческих карандаша длиной 6—7 см. Каждый карандаш пишуще-
го устройства прижимается к штанге болтом.
Болты проходят через отверстия в щеке штанги и входят в
резьбовые отверстия планки 12, которая соприкасается с внут-
ренней частью щеки штанги. Болт 10 (рис. 3) предназначен для
регулировки зазора между сердечником электромагнита и штан-
гой пишущего устройства, а болт 11 — для изменения упругости
металлической пластины 6.
Вид станины с оборудованием показан на рисунке 6. К тор-
цам сухой деревянной доски размером 180X13X3 см прикреп-
ляют деревянные стояки. Передняя сторона доски срезана под
углом 30°. Ширина плоскости среза должна быть такой, чтобы
на ней свободно размещались три сантиметровые бумажные лен-
ты. На плоскость среза наклеивают полоску из ткани толщиной
2—3 мм.
Бумажные ленты размещаются сверху тканевой полоски.
Между стояками натягивают и укрепляют две алюминиевые
проволоки так, чтобы они плотно прилегали к плоскости доски.
Диаметр проволоки должен быть не меньше 3 мм. Для натяже-
ния и закрепления ее в стояках можно использовать металличе-
ские трубки с внутренним диаметром 4—6 мм и длиной 5—6 см.
На одном конце трубки нарезают резьбу, а на другом сверлят
радиальное отверстие под резьбу для стопорного болта. Трубку
продевают через отверстие в стояке и накручивают на нее гай-
ку. Конец проволоки пропускают через трубку и прижимают к
ней стопорным болтом. Закручивая гайку, окончательно натяги-
вают проволоку.
На левом стояке укреплен двигатель, на ось которого наса-
жены две катушки. Лучше всего использовать для этой цели
двигатель типа РД-09. При работе двигателя бумажная лента
накручивается на одну из катушек. Так как толщина ленты не-
значительна, то движение ее будет практически равномерным.
Движение ленты, которая наматывается на вторую катушку,
равноускоренное. Это достигается тем, что радиус наматывания
ленты все время изменяется (см. рис. 4). Третья лента непод-
вижна относительно станины. Ее конец на левом стояке прижат
к доске упругой пластинкой.
На правом стояке на одной оси закреплены три катушки с
бумажной лентой. Для создания натяжения бумажных лент при
их движении на ту же ось насаживают небольшую пружину.
Чтобы движение катушек было независимым, между ними про-
кладывают шайбу и вместе с тем катушки размещают так, что-
23
бы при работе двигателя они вращались в противоположных
направлениях.
На расстоянии 6—8 см от обоих стояков укреплены два фик-
сатора. Фиксатор представляет собой металлическую Г-образ-
ную пластину. Когда тележка штангой пишущего устройства
зацепится за фиксатор, она не сможет двигаться до тех пор, по-
ка не включен генератор прямоугольных импульсов. На перед-
ней части доски нанесены сантиметровые метки. Здесь же нахо-
дится выключатель цепи двигателя и выключатель цепи элек-
тромагнита тележки (рис. 5). В комплект прибора входят и
стрелки, которые необходимы при проведении опытов.
24
Генератор импульсов и станину размещают на демонстра-
ционном столе. Вилку питания двигателя вставляют в гнезда
«220 в», которые находятся на боковой стенке футляра генера-
тора, а вилку питания электромагнита тележки — в находящие-
ся на передней стенке футляра гнезда «Выход». На электромаг-
нит тележки подают напряжение 12—16 в. Это напряжение сни-
мают с обмотки силового трансформатора генератора прямо-
угольных импульсов.
. Перед опытами в отверстия штанги пишущего устройства те-
лежки вставляют три химических карандаша, которые закреп-
ляют соответственно тремя болтами. При проведении опытов по
кинематике достаточно закрепить две бумажные ленты на ста-
нине и два карандаша в штанге пишущего устройства, так как
на этих опытах показывают движение тележки в неподвижной
системе отсчета и в движущейся равномерно относительно не-
подвижной. Для опытов по кинематике используют лишь одну
тележку, которую ставят на станину так, чтобы канавки колес
точно попали на натянутую алюминиевую проволоку, а штанга
пишущего устройства зацепилась за фиксатор.
Для легкого смачивания бумажных лент на правом стояке
станины устанавливают увлажнитель, который представляет со-
бой небольшую банку, в дне которой вырезано прямоугольное
отверстие. В банку укладывают мягкий тканевый материал так,
чтобы незначительная его часть выступала из отверстия. Если в
банку налить немного воды, то через некоторое время весь ма-
териал станет влажным. Он и будет увлажнять верхнюю часть
движущихся лент.
Тележку приводят в движение обычным способом — с помо-
щью нитки и двух грузов, из которых один служит для разгона
тележки, а другой —для преодоления силы трения. Один конец
нити привязан к тележке, а другой пропущен через отверстие в
правом стояке и обходит блок, укрепленный на станине, свобод-
но спускаясь с блока, находящегося на штативе. Положение
грузов на нити зависит от того, какое движение тележки необ-
ходимо получить в опыте.
Включив генератор в сеть, ручками переменных резисторов
устанавливают необходимую длительность промежутков време-
ни. После замыкания цепи электромагнита тележки штанга пи-
шущего устройства освобождается от фиксатора и тележка на-
чинает движение. Химические карандаши ставят на бумажных
лентах первые точки. Если включить двигатель, то пишущее
устройство будет ставить точки на неподвижной и движущейся
лентах одновременно, т. е. будет записывать движение тележки
в трех системах отсчета.
После окончания движения следует расставить стрелки про-
тив точек на неподвижной ленте. Проанализировав движение
тележки в неподвижной системе отсчета, можно расставить
стрелки против точек на движущейся ленте и то же самое дви-
25
жение рассматривать в системе, движущейся относительно не-
подвижной.
Приводим описание некоторых опытов по кинематике.
РАВНОМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ
К концу нити, перекинутой через блок, укрепленный на шта-
тиве, привязывают груз разгона, а немного ниже блока — груз
для преодоления трения. За начало отсчета в неподвижной си-
стеме выбирают первую точку, поставленную пишущим устрой-
ством. Устанавливают длительность промежутка времени, на-
пример, равную 0,3 сек. Рукой освобождают штангу от фиксато-
ра и отпускают тележку. После удара груза о землю замыкают
цепь электромагнита тележки. По окончании движения расстав-
ляют стрелки против точек на неподвижной ленте и, пользуясь
делениями, нанесенными на станине, определяют пути, пройден-
ные тележкой за каждые 0,3 сек.
Не повторяя опыта, по делениям на ленте устанавливают,
что за каждые 0,6 сек тележка проходила путь 12 см, а за
каждые 0,9 сек—18 см. Таким образом, тележка двигалась
так, что за любые равные промежутки времени она проходила
равные пути.
Тележку устанавливают на станине возле правого стояка.
Включают двигатель для протягивания бумажных лент. На дви-
жущейся ленте пишущее устройство будет ставить точки. Рас-
ставив стрелки против точек на ленте, определяют пути, прой-
денные лентой за каждые 0,3 сек.
Промежутки времени ми 5 > > > > > и и и н
Пройденные пути, СМ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Анализ данных показывает, что лента в неподвижной систе-
ме отсчета движется равномерно.
Как и в первом опыте, приводят тележку в движение. Это
движение записывают в двух системах отсчета: в неподвижной
и движущейся равномерно относительно неподвижной.
но в неподвижной системе отсчета, то оно будет двигаться рав-
номерно и в системе, движущейся равномерно относительно не-
подвижной. На основании полученных данных вычисляют ско-
рость тележки в двух системах отсчета.
Таким образом, скорость движущегося тела в разных систе-
мах отсчета разная. Вычислив скорость движения ленты и при-
няв во внимание векторный характер скорости, находят прави-
ло пересчета скорости из одной системы отсчета в другую.
РАВНОПЕРЕМЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ
Для выяснения смысла мгновенной скорости устанавливают
тележку на станине так, чтобы штанга пишущего устройства за-
цепилась за фиксатор. В конце нити привязывают груз, под дей-
ствием которого тележка будет двигаться равноускоренно. Уста-
навливают длительность промежутка времени, например,
0,2 сек. Движение тележки записывают в неподвижной и в дви-
Анализируют движение тележки в неподвижной системе от-
счета, считая, что длительность промежутка времени была
0,8 сек. Расставляют стрелки так, чтобы вторая стрелка стояла
против пятой точки, третья — против девятой и т. д. Вычислив
средние скорости на этих участках пути, получают следующие
результаты: i*i=20 см/сек, va=60 см!сек, t>3= 100 см[сек.
Как видно из этих вычислений, средние скорости тележки на
соседних участках пути очень отличаются друг от друга.
V
Анализируют записанное движение исходя из промежутка
времени 0,4 сек. Расставляют стрелки через каждые 0,4 сек и
вычисляют средние скорости на каждом участке: Vi —10 см/сек,
t>2e 30 см)сек, Гз=50 см/сек.
Если в первом случае средние скорости на двух соседних
участках пути отличались на 40 см]сек, то во втором случае
разница их составляет 20 см/сек. Наконец, для промежутков
времени 0,2 сек средние скорости тележки на участках пути бу-
дут иметь значения: th = 5 см/сек, t>2=15 см/сек, f3==25 см/ сек.
В этом случае разница в средних скоростях на соседних уча-
стках пути составляет 10 см/сек. Таким образом, учащиеся . на-
глядно убеждаются, что при неравномерном движении скорость
тела меняется вдоль траектории движения от точки к точке. Так
как промежутки времени малы, то, очевидно, тело не может из-
менить свою скорость на значительную величину, поэтому дви-
жение на этом участке пути можно считать равномерным. Из
вышеизложенного вытекает и способ определения мгновенной
скорости в данной точке траектории: измерить участок пути,
пройденный телом за очень малый промежуток времени (до-
ступный измерению в условиях опыта), и вычислить скорость.
Имеется в виду, что точка, в которой определяется мгновенная
скорость, находится на измеренном участке пути. Пользуясь
данными опыта, вычисляют мгновенную скорость тележки в кон-
це шестого промежутка времени в неподвижной и в движущей-
ся равномерно системах отсчета:
, 'th"—60 см/сек, св* = 70 см/сек.
Таким образом, скорость тележки в данный момент времени
разная в двух системах отсчета.
Используя данные предыдущего опыта, вводят понятие ус-
корения.
Вычисляют мгновенную скорость тележки в конце третьего
и десятого промежутков времени в неподвижной системе от-
счета:
- , vt = 30 см/сек, tho = > t>io= № см/сек.
Как видно из этих вычислений, скорость тележки изменилась
на 70 см/сек за время /=/ю—h, /=7Д/, /—1,4 сек. После этого
вычисляют изменение скорости за единицу времени W|0~v? и
7 kt
вводят понятие ускорения.
Вычисление мгновенной скорости для конца шестого проме-
жутка времени дает результат 60 см/сек. Ускорение тележки за
время движения от конца третьего до конца шестого промежут-
ка имеет значение 50 см/сек?, за время движения от конца ше-
стого до конца десятого оно равно тоже 50 см/сек2. Эти резуль-
М
таты показывают, что ускорение тележки на всем пути движе-
ния не зависит от времени, т. е. движение было равноускорен-
ное.
Вычислив мгновенную скорость в конце третьего, шестого,
десятого промежутков времени в системе, движущейся равно-
мерно относительно неподвижной системы отсчета, находят ус-
корение тележки в этой же системе:
а~^7М^’ z’io=1°O см]сек, т>з=«4О см]сек, а=50 см/сек2.
Таким образом, ускорение тела одинаково в этих двух систе-
мах отсчета.
К. К. Пташинскас
(г. Кедайняй
Литовской ССР)
САМОДЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЕКУНДОМЕР
Точное измерение времени в процессе проведения физическо-
го эксперимента играет немаловажную роль. Малогабаритные
спортивные секундомеры, которыми школы обеспечены в доста-
точном количестве, в большинстве случаев вполне удовлетворя-
ют потребности физического эксперимента в средней школе.
Однако нельзя не отметить и некоторые недостатки их при-
менения: учащиеся не могут следить за показаниями прибора;
при измерении более коротких интервалов времени субъектив-
ные погрешности становятся очень значительными (запуск и
остановка секундомера).
Предлагаемый электрический секундомер (рис. 1) позволяет
делать отсчеты времени с точностью
до 10 мсек.
На рисунке 2 дана принципиальная
схема прибора. В качестве датчика
времени применен синхронный микро-
двигатель переменного тока ДСД-60,
используемый в различной самозапи-
сывающей измерительной аппаратуре,
делающий 60 об!мин. Двигатель пита-
ется от сети напряжением 220 в. Для
мгновенной остановки двигателя ис-
пользуют постоянное напряжение 160 в.
Пуск и остановку двигателя осуществ-
ляют при помощи реле от счетных ма-
шин (типа РП-4 или РП-5). Реле уп-
равляет контактами К3 и /(4. Нижние
(по схеме) контакты К4 являются нор-
мально замкнутыми. Рис. 1
29
Рис. 2.
Для ручного управления секундомером применяют кнопоч-
ный. выключатель от малогабаритного пускателя. При включе-
нии прибора в сеть переменное напряжение, снимаемое с пер-
вичной обмотки трансформатора *, порядка 110 в выпрямляется
диодом Д2 (Д7Ж) и через резистор Pi (10 ком) подается на
электролитический конденсатор Сг (40 мкф), а с него через нор-
мально замкнутые контакты Kt реле Pi на обмотку электродви-
гателя.
Этим обеспечивается неподвижность его якоря.” Резистор ог-
раничивает величину постоянного тока в обмотке двигателя.
При нажиме кнопки «Пуск» переменное напряжение, снятое
со вторичной обмотки трансформатора, порядка 24 в, выпрям-
ленное сдвоенным диодом Д1 (Д7ГХ2), с конденсатора Ci
(300 мкф) подается на обмоткуЬеле Pit при срабатывании ко-
торого блокируются контакты «Пуск». Переключатель пере-
ходит в верхнее положение; при этом двигатель подключается к
сети переменного тока и начинает вращаться. Обмотка реле
рассчитана на напряжение 24 в, но на нее с целью сокраще-
ния времени срабатывания подается повышенное напряжение
около 36 в.
На оси двигателя, помимо основной, установлена вспомога-
тельная стрелка, которая при прохождении основной стрелки
через деление шкалы «0» замыкает контакты Aj (одним из кон-
тактов является сама стрелка). При этом включается обмотка
шагового реле ШР, ось которого делает один «шаг» — отсчиты-
вает одну секунду. В использованном реле ось делает один обо-
рот за 36 шагов. Шкала долей секунд разделена на 100 частей,
цена деления 10 мсек. Диаметр шкалы (16 см) вполне достато-
чен для наблюдения с большого расстояния. Шкала целых,
секунд имеет диаметр 10 см, на ней нанесены 36 делений. Она]
1 Железо Ш-20, толщина набора 30 мм. Сетевая обмотка содержит
1848 витков провода ПЭ Л-0,15; вторичная — 210 витков провода ПЭЛ-0,6.
От середины сетевой обмотки сделан отвод.
30
отсчитывает время до 36 сек. Прибор в режиме ручного управ-
ления применяют как обыкновенный секундомер.
Секундомер смонтирован в вертикальном положении в ко-
робке от старого демонстрационного гальванометра. Силовой
трансформатор самодельный. Из шагового искателя ШИ-11 уда-
лены все контакты. Контакты Ki установлены на задней сторо-
не циферблата, в качестве одного из них применена короткая
стрелка, надетая на ось двигателя с обратной стороны шкалы.
При измерении времени стрелки в положение «О» устанавлива-
ют вручную, причем стрелку целых секунд устанавливают на
деление 35 (обозначенное красной чертой). При нажиме кнопки
«Пуск» она перескакивает в положение «О». При ручной управ-
лении секундомером выключатель Кз замкнут.
Рассмотрим один из примеров применения секундомера —
измерение ускорения свободного падения. Для этой цели соби-
рают установку, показанную на рисунке 3, схема которой дана
на рисунке 4. Установка состоит из двух частей. Пусковая часть
а представляет собой алюминиевую трубку диаметром 6 еле и
высотой 13 см, внутри которой на мягких пружинах 1 и 2 уста-
новлены металлические полуцилиндры с зазором около 1 см.
При прохождении металлического шарика через зазор замы-
кается электрическая цепь — включается секундомер (одна из
Рис. 3
Рис. 4
пружин изолируется от цилиндра)’. Установка б фиксирует мо-
мент падения шарика. Она состоит из пластмассовой пластины
10X20 см, установленной на двух плоских пружинах, сохраня-
ющих ее горизонтальное положение. Для смягчения удара пла-
стина покрыта слоем пенопласта толщиной 1 см. При ударе ша-
рика пластина идет вниз и размыкает контакты, соединен-
ные с зажимами С'. Установка а перемещается по вертикальной
пластмассовой трубе высотой 1,6 м. В случае надобности трубу
можно удлинить с помощью приставки. Тогда для сбрасывания
шарика надо вставать на возвышение (можно применить элек-
тромагнит, который при отключении тока будет отпускать ша-
рик). Цилиндр фиксируют на трубе зажимным винтом.
При проведении эксперимента следует держать шарик как
можно ближе к контактным полуцилиндрам /—2, чтобы он за-
мыкал контакты, не имея начальной скорости. Ошибка на 1 см
дает погрешность измерения времени падения до 10%, так как
время прохождения первого сантиметра пути составляет около
0,1 всего времени падения. Ввиду этого целесообразнее исполь-
зовать электромагнитный держатель шарика.
Установка надежна в работе и дает удовлетворительную точ-
ность. Результаты измерения ускорения свободного падения
колеблются от 9,5 до 10,2 м.1 сек?. Более точные результаты по-
лучаются при большей высоте падения.
Для измерения ускорений при движении шарика по наклон-
ной плоскости предусмотрена установка, состоящая из доски
длиной 1,5 м и шириной 9 см, имеющая две продольные канав-
ки разной глубины. Установка аналогична описанной выше: в
начале движения шарика замыкаются контакты «Пуск», а в кон-
це движения замыкаются контакты «Стоп».
Хорошо работает и другой вариант наклонной плоскости.
В канавках укладывают рельсы из трехмиллиметровой проволо-
ки. Рельсы подключают к левому (по схеме) контакту и пра-
вому С. Пока шарик находится на рельсах, работает секундо-
мер. При сходе его с рельсов секундомер останавливается. В на-
чале эксперимента шарик кладут на лист бумаги; сойдя с бу-
маги, шарик замыкает рельсы. Небольшое напряжение между
рельсами опасности при проведении эксперимента не представ-
ляет.
При определении ускорения при движении по наклонной пло-
скости следует учитывать момент инерции шарика в зависимо-
сти от траектории его центра тяжести (подробнее об этом см.
статью М. А. Грабовского «Скатывание шаров по рельсам». «Фи-
зика в школе», 1970, № 6).
1 Ввиду эластичности контактов диаметр шарика может изменяться а
довольно широких пределах.
83
А. И. Базалийский
(г. Полочное
Хмельницкой области)
САМОДЕЛЬНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
УСКОРЕНИЯ ПРИ СВОБОДНОМ ПАДЕНИИ
В новую программу по физике VIII класса включено пять
работ в виде практикума. Одна из них —«Определение ускоре-
ния при свободном падении».
Для выполнения этой работы мы предлагаем прибор, изго-
товление которого не представляет большой трудности для вось-
милетней школы.
Конструкция прибора
Прибор состоит из следующих основных частей (рис. 1):
1. Трубчатый желоб длиной 40 см и внутренним диаметром
2 см укрепляется на двух стойках, одна из которых размером
130X2,5X2,5 см, другая — 135x2,5x2,5 см.
2. Спусковой крючок.
3. Пружина.
4. Кордовые нити.
5. Болт для оси диаметром 3 мм и длиной 20 мм с гайкой.
6. Доска из фанеры размером 15X20 см.
Желоб изготовляют из миллиметровой жести. Сначала дела-
ют заготовку (рис. 2); в ней сверлят отверстие диаметром на
3—4 мм больше диаметра имеющихся шариков, затем на метал-
лическом стержне изгибают ее в трубку, оставив зазор в 15 мм
по всей длине, и делают подшипники для оси вращения спуско-
вого крючка (рис. 3).
Спусковой крючок изготовляют следующим образом: из мил-
лиметровой жести вырезают заготовку (рис. 4), затем изгибают
ее вдоль оси симметрии пополам и обе половины плотно при-
жимают (рис. 5). После этого круглым напильником выпилива-
ют закругление радиусом, равным 1 * 3/s диаметра шарика. В пред-
лагаемом приборе радиус закругления 10 мм, диаметр шарика
16,6 мм. В исходном положении прибора шарик должен сво-
бодно проходить под зубцом спускового крючка.
На одном конце крючка делаЮТ изгибы в виде элеронов са-
молета для крепления нитей, а затем высверливают отверстия(.
Другой конец соединяют пружиной, свободно проходящей че-
рез отверстие в желобе, со стойкой. Пружину можно взять из
1 Диаметр отверстия в желобе, радиус закругления и положение осн
вращения спускового крючка делаются согласно размеру имеющихся ша-
риков.
3 Заказ № 6385
33
Рис. 2
детской игрушки «Дюймовочка». Желоб к одной стойке при-
крепляется хомутом, а к другой — шурупом. Угол наклона же-
лоба, как и дощечки, должен быть равен 10°. Нормальное натя-
жение нити достигается опытным путем.
Принцип действия прибора
На рисунке 6 видно исходное положение спускового крючка.
Желоб наполнен шариками. Один шарик, придерживаемый пят-
кой спускового крючка, застрял в отверстии, при этом зубец
немного приподнят и шарики могут свободно под ним проходить.
Легким ударом пальца по концу крючка, к которому привя-
заны нити, приводят прибор в действие. Крючок повернется,
пятка подымется, высвобождая первый шарик, а зубец опустит-
ся и придержит остальные. Пружина моментально поворачивает
Рис. б
8*
35
рычаг в исходное положение, и снова один шарик окажется над
отверстием. Первый шарик падает и ударяет о доску, поворачи-
вая крючок и высвобождая следующий шарик. Так будет про-
должаться до тех пор, пока не упадет последний шарик.
Выполнение работы
В данной работе ускорение свободного падения определяют
2s
из уравнения: g = — ,
где s — путь, пройденный свободно падающим телом, i — время
падения, g — ускорение. -
В качестве падающего тела берут шарики. Пройденный ими
путь определяют масштабной линейкой или измерительной лен-
той, время падения — секундомером.
Желоб наполняют шариками. Пальцем ударяют по рычагу и
со стуком первого шарика о доску пускают секундомер. Внима-
тельно следят за последним шариком, чтобы с ударом его во-
время остановить секундомер. Полученное время Л делят на ко-
личество всех шариков п без одного и получают время падения
шарика t.
Потом измеряют расстояние s между отверстием в желобе и се-
рединой доски. Результаты измерений записывают в таблицу:
№ опыта Путь, прой- денный ша- риком, см Количест- во шари- ков Время падения шарика, сек Ускоре- ние, сMice к9 Среднее ускорение, см1сек* . Относительная погрешность р_ . ио» g
Относительную погрешность результата вычисляют по фор-
муле:
_ Ag As . 2A/t
г ~Т“ , »
g s ti
Tjae As — абсолютная погрешность измерения пути, s — пройден-
ный путь, — абсолютная погрешность измерения времени се-
кундомером (равна 0,2 сек), tx — время падения шариков.
Наладка прибора
Четкость и безотказность работы прибора зависит от налад-
ки. Здесь должны выполняться следующие условия: в исходном
положении, т. е. когда первый шарик, придерживаемый пяткой
спускового крючка, находится в отверстии желоба, зубец припод-
36
нят настолько, чтобы шарики
могли свободно под ним прохо-
дить; но достаточно спусковой
крючок повернуть на угол
2—3°, чтобы первый шарик
высвободился, а остальные
придержались зубцом (рис. 6).
На это нужно обратить особое
внимание. Без точной подгонки
зубца и пятки согласно раз-
мерам шариков прибор рабо-
тать не будет. Легче достичь
такой точности, если отверстие
в спусковом крючке для оси
вращения высверлить в по-
следнюю очередь, т. е. после
того, когда сделаны желоб и
спусковой крючок.
Следует заметить, что при правильной наладке и эксплуата-
ции прибора погрешность результата не превышает 3—4%.
О. С. Орлов
(г. Новгород)
ДЕМОНСТРАЦИЯ СЛОЖЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
ТЕЛА ПРИ ОТНОСИТЕЛЬНОМ ДВИЖЕНИИ
Учителями физики г. Новгорода разработан прибор для де-
монстрации сложения перемещений, направленных под углом
друг к другу (рис. 2).
Предлагаемую установку собирают таким образом, чтобы
имелась возможность наиболее четко разграничить восприятие
школьниками движения тела относительно различных систем
отсчета.
Для сборки установки используют приборы и материалы,
имеющиеся в кабинетах физики любой школы: блоки, рейки де-
ревянные, полиэтиленовая пленка или лист плексигласа, шарик,
проволока и нитки.
Размер листа плексигласа
или полиэтиленовой пленки вы-
бирают в зависимости от раз-
мера классной доски, но не ме-
нее чем 80ХЮ0 см.
Полиэтиленовую пленку 1
натягивают на деревянные рей-
ки 3; внутри верхней рейки
Рис. 1
37
протягивают проволоку. Блок 2 (можно использовать лабора-
торный или из набора детского конструктора) лучше укрепить
на верхней рейке так, чтобы можно было менять его местопо-
ложение.
При использовании листа плексигласа достаточно сделать
небольшие выступы в верхней части листа (рис. 1), внутри ко-
торых выжигают или просверливают отверстия для проволоки.
Блок прикрепляют к листу так же, как и при использовании
полиэтиленовой пленки.
Подготовка установки к уроку занимает очень мало време-
ни, если заранее на классной доске заготовить гвозди для
крепления нити и проволоки.
При движении полиэтиленовой пленки (листа плексигласа)
относительно классной доски можно одновременно наблюдать
перемещение шарика 4 (рис. 2) относительно разных систем от-
счета.
Прежде всего предлагаемая установка позволяет проанали-
зировать пример движения пловца (или лодки) перпендикуляр-
но течению реки, описанный в § 7 учебного пособия для
VIII класса.
Системой отсчета «Берег» служит классная доска, системой
отсчета «Вода»—полиэтиленовая пленка (лист плексигласа),
шарик является моделью пловца (или лодки).
Для фиксации положения шарика относительно классной до-
ски и полиэтиленовой пленки (листа плексигласа) целесообраз-
но использовать цветные бумажные стрелки-индикаторы А и В,
Рис. 2
38
которые с помощью пластилина прикрепляются на классной до-
ске и пленке (листе плексигласа) (рис. 3).
С помощью установки можно проанализировать и другие
явления и задачи. Например, спуск парашютиста при ветре, ду-
ющем горизонтально; падение капли дождя относительно ваго-
на и Земли в безветренную погоду и т. д. (в этом случае шарик
на нити равномерно опускается вниз).
Л. Анциферов, В. Овчаров,
В. Алтухов
(г. Курск)
СЕКУНДОМЕР-ДАТЧИК
Электромеханический секундомер-датчик-счетчик (СДС) по-
зволяет осуществить отсчет времени до 10 сек с точностью до
0,02 сек, замыкания цепи через 1, ’/г. *А сек, длящиеся в тече-
ние 0,02 сек, счет замыканий.
Принципиальная схема СДС представлена на рисунке 1. По-
нижающий трансформатор мощностью 15 вт дает на выходе
напряжение 35 в, которое выпрямляется и служит для питания
реле. В схеме выпрямителя применены диоды типа Д302 (вы-
прямленный ток должен быть порядка 0,5 а). Ко второй обмот-
ке (£3) подключены лампы на 2,5 в.
Основным элементом СДС является синхронный электродви-
гатель переменного тока типа СД-60, делающий 1 об!сек. Пуск
двигателя Д осуществляется замыканием клемм «Пуск». В этом
случае срабатывает реле Р\ и замыкаются контакты KiP\ в це-
пи электродвигателя.
На оси двигателя укреплена стрелка С и барабан Б. Стрел-
ка позволяет отсчитывать доли секунд. Барабан, изготовленный
из изоляционного материала, имеет четыре контактные пласти-
ны (а, б, б, в) разной длины. К пластинам подходят щетки Щ.
3»
Имп.
СБРОС
Таким образом, за один оборот оси двигателя (барабана) первая
щетка замыкается через пластину на корпус один раз, вто-
рая — два раза, третья — четыре раза, если переключатель П
стоит’соответственно в положениях I, ’/г, ’А- В этом случае се-
кундомер-датчик работает в режиме датчика замыканий зажи-
мов «Имп».
Если установить переключатель П в. положение «Сек», то
через каждую секунду будет срабатывать реле Р2. При этом бу-
дут замыкаться контакты К1Р2 и срабатывать шаговый искатель
ШИ. (Контакты К2Р1 замкнуты, так как включено реле Р(.)
Таким образом, через каждую секунду происходит переключе-
ние ламп.
В исходном положении стрелка СДС стоит на нуле, а шаго-
вый искатель — в положении 1, при этом горит первая сигналь-
ная лампа. Замыкание зажимов «Пуск» приводит к переходу
шагового искателя в положение 2. Это указывает на начало
первой секунды. На шкале секунд загорится лампа, помеченная
цифрой «О». Как только стрелка сделает один оборот, произой-
дет включение следующей лампы и т. д. Таким образом, если
переключатель П установлен в положение «Сек», то СДС рабо-
тает в режиме отсчета времени. Отсчитывается время, в течение
которого были замкнуты зажимы «Пуск».
Для установки секундомера в исходное положение служит
система сброса. Если нажать на кнопку «Сброс», то замыкают-
ся цепи шагового искателя, реле Pi и реле Р. При срабатыва-
нии шагового искателя происходит его переход в следующее по-
ложение (например, с 4 на 5) и размыкаются нормально замк-
нутые контакты КШИ. Цепь шагового искателя размыкается,
что в свою очередь замыкает К.ШИ и т. д. Переход шагового
искателя в последующие положения прекратится, когда он ока-
жется в положении 1. В этом случае его цепь окончательно
размыкается.
Если стрелка не стоит на нуле, то при замыкании кнопки
«Сброс» срабатывает реле Pi (контакты К2Р2 нормально замк-
нуты), стрелка будет двигаться до положения, при котором
щетка 1 войдет в контакт с пластиной а. Тогда срабатывает ре-
ле Р2, контакты К2Р2 размыкаются, и реле Pi отключается. Это
приводит к размыканию контактов К1Р1 и остановке электродви-
гателя. При такой конструкции стрелка не устанавливается точ-
но на нуль (погрешность порядка 0,03 сек). Для более жест-
кого фиксирования стрелки служит устройство, включающее
реле Р. Когда стрелка подходит к нулю, пластина а входит в
контакт со щеткой 1, срабатывает реле Р2, контакты К2Р2 раз-
мыкаются, реле Pi отключается, контакты K3Pi замыкаются и
срабатывает реле Р. Срабатывание реле Р позволяет зафикси-
ровать стрелку точно на нуле.
Устройство барабана, системы щеток и фиксатора показано
на рисунке 2. Из стали вытачивают втулку А, имеющую с ОДНО-
41
го конца отверстие диаметром 2 мм. втулку этим концом наде-
вают на ось О двигателя и стопорят боковым винтом М3.
С другой стороны втулки имеется осевая резьба М4, которая
служит для крепления стрелки С. В бортике втулки А прореза-
ют взаимно перпендикулярные пазы, в которые вставляют кон-
тактные пластины а, б, в, изготовленные из латуни толщиной
порядка 1 мм и имеющие разную длину. При вращении втулки
длинная пластина а входит в контакт только с первой щеткой,
вторая же щетка может соединяться как с пластиной а, так и
с пластиной в, а третья — со всеми четырьмя контактными пла-
стинами. На втулку насаживается барабан Б, изготовленный из
оргстекла. Барабан вытачивают в виде цилиндра диаметром
20 мм и высотой 20 мм. Вдоль оси делают отверстие диаметром
8 мм и, кроме того, прорезают взаимно перпендикулярные па-
зы, в которые входят контактные пластины.
Щетки и реле Р монтируются на основании К, которое ук-
репляется на болтах электродвигателя (рис. 3). Силу, с кото-
рой щетки прижимаются к барабану, можно регулировать. Для
этой цели следует отпустить стопорный винт, который при пе-
ремещении щеток вверх или вниз скользит вдоль паза ГЦ.
В нужном месте стопорный винт затягивают.
Фиксатором служит удлиненный конец якоря реле Р, изог-
нутый в форме буквы Л. Пластина б имеет выступ. Когда
стрелка устанавливается на нуле и срабатывает реле Р, выступ
входит в фиксатор. Благодаря притяжению якоря выступ одно-
значно устанавливается в фиксаторе. При регулировке для пе-
ремещения реле Р в горизонтальном направлении служат паЗы
Пг, в вертикальном — пазы П3.
Если переключатель П установить в положение «Счет», то
Рис. 2
42
СДС позволяет отсчитывать механиче-
ские замыкания (рис. 1). В этом слу-
чае замыкание клемм «Имп» застав-
ляет срабатывать шаговый искатель,
а это приводит к переключению ламп.
СДС собран на алюминиевом шас-
си. Лист алюминия изгибают в форме
буквы Г. На нем монтируют все дета-
ли и ручки управления (рис. 4): М—
электродвигатель, Б — барабан, Р —
реле с фиксатором, Ш — шкала, С —
стрелка, ШИ — шаговый искатель,
Тр — трансформатор, Д — диоды, Л —
лампы. Ручки управления выведены
на заднюю стенку (рис. 5). Крышка
Рис. 4
изготовлена из алюминия, окно для шкалы прикрывается плек-
сигласом. Общий вид прибора показан на рисунке 6.
Прибор позволяет проводить ряд опытов по кинематике и
динамике при изучении физики.
Пример 1. Если сделать «дорогу», состоящую из двух
дюралюминиевых уголков А, укрепленных в пластмассовых
брусках Б, то можно определить время движения стального
шара на определенном участке пути (рис. 7). Пусть дорога уста-
новлена под углом к горизонту. В начале и конце пути на один
из уголков кладут листы бумаги. От каждого уголка провода
идут к клеммам «Пуск» СДС. Пускают стальной шар. Как
только он попадет на участок I, включается секундомер. Прн
переходе шара с участка I на лист бумаги секундомер отклю-
чается. По показаниям секундомера легко отсчитать время, в
течение которого шар двигался на участке I. Длину участка лег-
ко менять, изменяя длину полосок бумаги.
Пример 2. СДС может заменить метроном при поста-
новке лабораторных работ по механике. Полученные при этом
сигналы более громкие и более приятные на слух. Установку
43
для подачи звуковых сигналов через определенные промежутки
времени собирают по рисунку 8. Громкоговоритель подключают
к звуковому генератору (ЗГ) через клеммы «Имп» СДС. Пере-
ключатель рода работы устанавливают в положения 1, V2 или
’/ч в зависимости от требуемых промежутков времени (1, */г»
ЗГ
Выход
0 С
Рис. 8
Рис. 9
44
’/« сек). Частоту ЗГ устанавливают порядка 2 кгц. При замы-
кании клемм «Пуск» громкоговоритель издает импульсы звука
(типа сигналов времени) через равные промежутки времени.
Примерз. СДС можно применить при демонстрации теле-
управления. В схеме приемника применяют демонстрационное
поляризованное реле, контакты которого подключают к зажи-
мам «Имп» СДС (рис. 9). Когда, пользуясь школьным демон-
страционным генератором высокочастотных колебаний, посыла-
ют следующие друг за другом импульсы электромагнитных волн,
то срабатывает поляризованное реле и в СДС происходит пере-
ключение ламп, если переключатель рода работ установлен в
положение «£чет».
В. М. Прищепенко
(г. Кировоград)
ИМПУЛЬССИНХРОСТРОБОСКОП
Предлагаемая в статье установка — импульссинхростробо-
скоп — дает возможность демонстрировать движение капель
воды.
Прибор (рис. 1) представляет собой монтажную площадку 12,
укрепленную на стойке 13 на высоте 40—50 см над поверхно-
стью стола. На площадке на изоляционной планке 10 укрепле-
ны электромагнит 9 с якорем 5, между которыми находится
эластичная резиновая трубка пульсатора 20. С одной стороны
на выходе к трубке прикреплено сопло 6 в виде стеклянной
трубки с внутренним диаметром 2 мм, которое при помощи пе-
реходника и резинового шланга 4 соединено с резервуаром для
воды 1. Зажим 3 позволяет получить небольшую струю воды,
вытекающую из сопла в подставленную впереди прибора ван-
ночку.
Внизу на площадке основания 18 укреплены система преры-
вания тока и приборы управления (клеммы, выключатель, рео-
стат).
Прерыватель состоит из микромоторчика 14, на валу кото-
рого насажена малая шестеренка от прерывателя телефонного
номеронабирателя. Последовательно с моторчиком (на той же
панели 16) подключен проволочный реостат 15 на 50 ом,
10 вт, который позволяет регулировать скорость вращения дви-
гателя. Остальная часть телефонного прерывателя используется
полностью, только трехсекционный прерыватель преобразо-
вывают в односекционный путем удаления лишних двух высту-
пов. Контакты прерывателя 17 можно использовать для раз-
личных иных целей, где необходима регулированная частота им-
пульсов.
Приборы включают по схеме, изображенной на рисунке 2.
Здесь последовательно с источником тока (постоянного, 16—
20 в) включают контакты 3 прерывателя 2 и обмотки электро-
46
Рис. 1 Рис. 3
Рис. 2
магнитного реле. Тогда схема работает совместно с фотовспыш-
кой как импульссинхростробоскоп. На схеме (рис. 2) микро-
двигатель обозначен цифрой 1, выключатель — 4, реостат — 5,
контакты прерывателя — 7, резиновая трубка — 8, разъем син-
хровспышки — 9, электромагнитное реле — 6.
Если теперь, отрегулировав вытекание струи воды из сопла,
включить электродвигатель прерывателя, импульсы тока будут
подаваться на электромагнит, якорь которого начнет притяги-
ваться и будет пережимать резиновую трубку. Вследствие этого
вода из сопла будет вылетать в виде капелек. Подключив те-
перь к контактам 11 (рис. 1) фотовспышку, мы получим син-
хронизированное освещение вылетающих капелек воды.
Чем больше частота вылета, тем больше и частота вспы-
шек, но при любой разумной частоте будет полная синхрониза-
ция вылета капелек со вспышкой импульсной лампы.
В идеальном случае траектория движения описывается од-
ной линией, но на практике вылетающие капельки имеют раз-
личные начальные скорости, и поэтому наблюдается не одна
линия вылета капелек, а несколько. При тщательном подборе
46
диаметра отверстия сопла можно получить одну траекторию
движения крупных капелек воды.
В качестве источника света можно воспользоваться любой
импульсной фотовспышкой, например, фотовспышкой «Чайка».
На рисунке 3 показан возможный вариант переделки схемы
фотовспышки. В схему дополнительно к выключателю, которым
фотовспышка переключается на источник питания от сети или
от батареи, ставят рядом еще один переключатель Вк, кото-
рым можно переключать конденсаторы большей или меньшей
емкости. При проведении съемок мы включаем накопительный
конденсатор Сз=800 мкф, а при переведении на стробоскопиче-
ское освещение включаем дополнительный конденсатор С=
=4,0 мкф параллельно первому, который при переключении бу-
дет отключаться. Это сделано для того, чтобы накопительный
конденсатор Cz успел зарядиться на короткий промежуток вре-
мени, который имеется при стробоскопическом освещении. Кста-
ти, это ограничивает увеличение частоты вспышек, но в преде-
лах 1—100 гц освещение хорошее. Следует отметить, что умень-
шается и энергия вспышки и это нужно учитывать при проведе-
нии фотографирования в стробоскопическом освещении.
Всю установку подключают к источникам питания: фото-
вспышку подключают к сети переменного тока 220 в, а импульс-
синхростробоскоп с помощью клемм 19 (рис. 1) — к источ-
нику постоянного тока напряжением 16—20 в, контакты вспыш-
ки импульсной лампы подсоединяют к контактам 11. Рефлектор
с импульсной лампой типа ИФК-120 направляют снизу вверх
от установки вдоль траектории полета капелек, но так, чтобы
свет на глаза зрителей не попадал. Зажимом 3 регулируют
дальность вылета капелек воды, рукояткой реостата 15 устанав-
ливают частоту вспышек, а подвижным кронштейном 7 устанав-
ливают по угольнику 21 сопло 6 под определенным углом к го-
ризонту. На пути полета капелек располагают фотокюветы так,
чтобы не разлить воду по всему столу.
Некоторые советы по изготовлению прибора
и работе с ним
При изготовлении прибора следует учесть следующее.
Размеры деталей на чертеже не указаны, так как высота
стоек 8 (рис. 1) и расстояние между ними зависят от размеров
имеющейся катушки электромагнита, а высота стоек 2 бачка в
три раза больше высоты катушки электромагнита.
Электромагнит можно использовать от электроконструктора,
но лучше от телефонного реле, на котором имеется укрепленный
якорь.
Разъем синхроконтакта 9 (рис. 2) можно взять от старого
фотоаппарата или сделать самим из органического стекла и ла-
тунной фольги по типу разъема у фотоаппарата.
47
В качестве резиновой трубки пульсатора лучше всего взять’
медицинскую пипетку. Она достаточно гибкая и будет оказы-
вать малое сопротивление движению якоря реле.
Для сопла можно использовать стеклянную толстостенную
трубку из набора легкоплавких трубок.
Монтажную площадку целесообразно изготовить из изоля-
ционного материала (гетинакс, текстолит).
Л. В. Кудрявцев
(г. Москва)
НОВЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ
«КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ»
Тема «Колебания и волны» недостаточно оснащена прибора-
ми для постановки эксперимента. Особенно остро ощущается
отсутствие в физическом кабинете вибраторов, приборов для
записи осциллограмм механического колебательного движения,
приборов для демонстрации сложения колебаний и т. п.
В последние годы мы совместно с Н. И. Павловым под ру-
ководством доктора педагогических наук Н. М. Шахмаева, вели
работу по созданию единого, внутренне согласованного комп-
лекта приборов для постановки эксперимента по этой теме. Ни-
же дано описание ряда новых приборов и некоторых опытов с
ними.
ПРУЖИННЫЕ МАЯТНИКИ
Маятник с плоской пружиной изготовлен из пластины вини-
пласта размером 50X4X0,5 см. К одному концу пластины при-
вернуты легко снимающиеся латунные диски, а другой конец
зажат в тиски со струбциной так, чтобы колебания соверша-
лись в горизонтальной плоскости. Изменяя количество дисков
от одного до четырех, можно показать зависимость частоты ко-
лебаний маятника от его массы, а меняя длину пластины—за-
висимость частоты от упругости пластины. Масса каждого ди-
ска равна 100 г.
Маятник "С винтовой пружиной (рис. 1) также позволяет
показать зависимость частоты колебаний маятника от его мас-
сы и коэффициента упругости пружины. Коэффициент упруго-
сти можно менять, увеличивая или уменьшая число пружин
(рис. 2, а, б). Массу маятника меняют, засыпая в маятник или
высыпая из него песок. Колеблющийся сосуд подвешен к потол-
ку на капроновой нити.
Маятник со спиральной пружиной (рис. 3) состоит из двух
пластин, которые могут вращаться вокруг одной и той же оси,
и спиральной пружины. Концы пружины прикреплены к пласти-
нам. Колебания первой пластины создаются вибратором, а ко-
48
лебания второй — периодически изменяющейся силой упругости
пружины. Этот маятник предназначен для демонстрации резо-
нанса и фазовых соотношений при изучении вынужденных коле-
баний. Для выяснения влияния силы сопротивления на сдвиг
фаз колебаний второй пластины и вибратора предусмотрено
тормозящее устройство.
ВИБРАТОРЫ
Вибраторы необходимы для создания вынужденных колеба-
ний и резонанса, а также для возбуждения механических волн
в различных средах. Предлагаемые вибраторы представляют
собой кулисный механизм, приводимый в движение .электродви-
гателем. Кулисный механизм преобразует вращательное движе-
ние вала двигателя в гармоническое колебательное движение
кулисы.
Демонстрационный вибратор (рис. 4 и 4а) помогает уча-
щимся убедиться в том, что при равномерном вращении вала
4 Заказ № 6385
49
электродвигателя кулиса со-
вершает гармоническое ' ко-
лебание. На приборе выпол-
нены все построения для ма-
тематического доказательст-
ва гармоничности колеба-
ний кулисы. Этот вибратор
применяют также для полу-
чения колебаний малой ча-
стоты от долей герца до не-
скольких герц. Число оборо-
тов двигателя, снабженного
редуктором, при этом меня-
ется с помощью лаборатор-
ного автотрансформатора.
Вибратор-приставка к
универсальному электро-
двигателю (рис. 5) устроен
так же, как и демонстраци-
онный вибратор, но все его
детали рассчитаны на боль-
шие обороты электродвига-
теля (при малых оборотах
универсальный электродви-
гатель работает неустойчи-
во). Эксцентрик, насажен-
ный на вал электродвигате-
ля, уравновешен вторым ку-
лачком для улучшения ре-
жима работы вибратора. На-
правляющие с кулисой при-
крепляются к электродвига-
телю с помощью стального
уголка.
Вибратор позволяет де-
монстрировать стоячие и бе-
гущие волны в шнуре. Для
этого вибратор устанавли-
вают высоко над полом на
Рис. 5
50
универсальном штативе R к
его кулисе привязывают шнур.
Другой конец шнура при де-
монстрации бегущих волн ле-
жит на полу. С помощью стро-
боскопа можно наблюдать в
шнуре бегущие волны.
При демонстрации стоячих
волн нужно закрепить шнур
примерно на расстоянии двух
метров от вибратора. Меняя
частоту вибратора с помощью
лабораторного автотрансфор-
матора, можно менять длину
Рис. б
стоячей волны и амплитуду ко-
лебаний точек шнура в пучностях волны. Стоячие волны полу-
чаются в результате интерференции прямой и отраженной волн.
В первом случае наблюдают бегущую волну, так как энер-
гия, переносимая волной от вибратора, расходуется на преодо-
ление силы трения шнура о пол и отраженной волны не воз-
никает.
Вибратор для волновой ванны. Вибратор, входя-
щий в комплект волновой ванны, очень прост по устройству и
надежен в работе, но его колебания затухающие, и частоту их
нельзя регулировать без остановки вибратора. Эти- недостатки
мешают созданию стоячих волн на поверхности воды, так как
к моменту подхода отраженной волны прямая волна уже не
возникает.
Для волновой ванны Н. И. Павловым изготовлен вибратор,
состоящий из кулисного механизма и микроэлектродвигателя
(рис. 6). Устройство вибратора такое же, как и предыдущих, но
наибольшая амплитуда его колебаний равна 2 мм, и все разме-
ры уменьшены. Кулачок вибратора состоит из двух эксцентри-
ков, насаженных друг на друга. Эксцентрик меньшего диамет-
ра насажен на вал двигателя. Положение большего эксцентри-
ка на меньшем фиксируется винтом (рис. 7 и 8). Диаметр
61
меньшего эксцентрика 4 мм. Отверстие для оси двигателя име-
ет диаметр 2 мм и смещено в сторону на 0,5 мм. Диаметр боль-
шего эксцентрика равен 6 мм. Отверстие в нем диаметром 4 мм
также смещено в сторону на 0,5 мм. В результате поворота
большего эксцентрика вокруг меньшего можно менять амплиту-
ду колебаний кулисы от 0 до 2 мм.
Вибратор смонтирован на стержне с шаровым зажимом от
универсального штатива, что позволяет легко устанавливать его
в любом положении, не прекращая колебаний. Это особенно
важно для наблюдения интерференционной картины на поверх-
ности воды. На вибраторе устанавливают наконечники из комп-
лекта, прилагаемого к волновой ванне. Дистанционное управ-
ление позволяет плавно менять длину волны при работе вибра-
тора. Это нужно для получения стоячих волн и для создания
наилучших условий наблюдений волн на поверхности воды.
Опыты с таким вибратором описаны в журнале «Физика в
школе»1.
ЗАПИСЬ КОЛЕБАНИЙ
Устройство для записи колебаний математического и пру-
жинного маятников показано на рисунке 9. В дне банки кало-
риметра сделано отверстие и к ней привернут сосуд. В сосуд
наливают чернила для авторучки, которые при записи колеба-
ний вытекают тонкой струей через узкое отверстие на бумаж-
ную ленту. После записи колебаний отверстие закрывают кол-
пачком. Для увеличения массы колеблющегося тела простран-
ство между стенками банки и сосуда с чернилами засыпают
песком. Слой парафина поверх песка не дает ему высыпаться.
Вместо специально изготовленного сосуда можно сделать
более простое записывающее устройство. Для этого нужно при-
вязать к колеблющемуся телу гибкую трубку (внутренний диа-
метр около 1 см) с наконечником, в котором сделано отверстие
диаметром 1 мм.
Бумажная лента, на которую записывают колебательное дви-
жение, перемещается по демонстрационному столу с помощью
капроновой нити конденсаторным электродвигателем Д-83. Нить
наматывается на вал электродвигателя и тянет ленту со скоро-
стью примерно 3 см!сек.
ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ
Периодические изменения какого-нибудь из параметров ма-
ятника приводят к возникновению колебаний, которые называ-
ют параметрическими. На рисунке 10 изображена установка
1 См.: Н. М. Ш а х м а е в, Н. И. Павлов. Новые опыты с волновой
ванной. «Физика в школе», 1972, № 4.
62
Рис. 9.
для получения параметрических колебаний. Периодическое из-
менение длины маятника осуществляется вибратором. Передви-
гая вибратор по столу, можно получить такую среднюю длину
маятника, при которой наблюдается явление резонанса.
РЕЛАКСАЦИОННЫЕ КОЛЕБАНИЯ
На рисунке 11 показана установка для демонстрации релак-
сационных колебаний. К вертикальной панели прикреплены ось,
вокруг которой может вращаться сосуд, и опора. Опора не
позволяет сосуду опрокиды-
ваться влево, когда в нем нет
воды или уровень воды мал.
По мере повышения уровня во-
ды в сосуде его центр тяжести
перемещается вправо, сосуд
опрокидывается и вода выли-
вается. После этого центр тя-
жести занимает свое перво-
начальное положение и сила
тяжести ставит сосуд на ме-
сто. Период колебаний уровня
воды в сосуде зависит от коли-
чества воды, протекающей по
наполняющей трубке за 1 сек,
от емкости сосуда и от вы-
соты уровня, при котором
происходит опрокидывание со-
суда.
Рис. 11
53
А. И. Силаев, В. В. Неймарк
(г. Горький)
ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ГАРМОНИЧЕСКОГО
КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
Основным понятием темы «Механические колебания и вол-
ны», вызывающим наибольшие затруднения, является понятие
фазы колебания. Лучшему усвоению этого материала в значи-
тельной степени могла бы способствовать наглядность. Предла-
гаемый кинематический прибор предназначен для наглядной
демонстрации как одного, так и двух гармонических колеба-
тельных движений с одновременной регистрацией фаз колеба-
ний, смещений и связи между ними.
В основу устройства и принципа действия прибора положено
общепринятое методическое положение о связи гармонического
колебательного движения с равномерным движением матери-
альной точки по окружности.
Прибор, вид спереди которого изображен на рисунке 1, а вид
сбоку в разрезе — на рисунке 2, состоит из колебательной ча-
сти, ручки, горизонтальной шкалы смещений, круговой шкалы
фаз колебаний и корпуса.
Колебательная часть, элементы которой показаны на рисун-
ке 3, состоит из-ведущего вала 1, двух дисковых эксцентри-
ков 2, 3 и двух одинаковых рамок 4, 5 со стрелками. Для со-
единения с дисковыми эксцентриками на валу сделано квадрат-
ное сечение А, а в дисковых эксцентриках — квадратные отвер-
стия таких же размеров. Эксцентрик 2 имеет одно отверстие, а
эксцентрик 3 — несколько таких отверстий. Эксцентрики поме-
щаются в корпус прибора между боковыми сторонами рамок.
Корпус прибора (рис. 2) состоит из передней 14 и задней
13 стенок с вставленными в них втулками 11, 12 и направляю-
щих: верхней 9 и нижней 10, предназначенных для поступатель-
ного перемещения рамок и помещенных в них дисковых экс-
центриков. Ведущий вал помещается во втулки передней и зад-
ней стенок корпуса -прибора.
С помощью ручки 15 (рис. 2), насаженной с тыльной сторо-
ны корпуса прибора на квадратное сечение Б ведущего вала,
осуществляется вращение вала и преобразование вращательно-
го движения дисковых эксцентриков в прямолинейное возврат-
но-поступательное движение рамок и связанных с ними стрелок
6 и 7 по горизонтальной шкале смещений 8 (рис. 1). Ручка со-
стоит из втулки с квадратным отверстием, размер которого
соответствует размеру квадратного сечения Б ведущего вала, и
трех изогнутых под прямым углом стержней, расположенных
друг к другу под углом в 120°.
Горизонтальная шкала смещений 8 (рис. 1), представляю-
щая собой линейку с нулем посередине, разделенную справа и
64
Рис. 1
слева на 100 делений, прикреплена к задней стенке корпуса
прибора.
Круговая шкала фаз колебаний 16 (рис. 1) имеет две стрел-
ки 17 и 18 и расположена по центру ведущего вала на передней
стенке корпуса прибора. Обе стрелки надеты на ведущий вал
спереди круговой шкалы. Стрелка 17, имеющая квадратное от-
верстие, надевается перед стрелкой 18, имеющей круглое отвер-
стие. Наличие у стрелки 18 круглого отверстия позволяет ме-
нять ее положение относительно ведущего вала. Ручка и стрел-
ки круговой шкалы укреплены на валу болтом с гайкой.
Прибор собирают исходя из условий решаемой задачи и це-
лей демонстрации.
Наличие у дискового эксцентрика 3 нескольких квадратных
отверстий позволяет одновременно демонстрировать два гармо-
нических колебательных движения с той или иной разностью
фаз колебаний.
Рассмотрим регулировку и действие прибора для демонстра-
ции двух гармонических колебаний с разностью фаз +90°.
Подготовка прибора сводится к установке дискового эксцент-
рика 3 на ведущем валу с опережением дискового эксцентри-
55
Рис.
026
ка 2 на 90°, закреплению задней стенки корпуса прибора и
ручки. При этом рамку 4 надевают на эксцентрик 2, а рам-
ку 5 — на ‘эксцентрик 3. Далее ручку поворачивают так, чтобы
стрелка 6 рамки 4 располагалась против деления 0 горизон-
тальной шкалы смещений 8, а стрелка 7 рамки 5 — против-
деления 100, соответствующего максимальному смещению, рав-
ному амплитуде. Теперь остается только правильно поставить и
закрепить на ведущем валу стрелки 17 и 18. Для этого сначала
надевают стрелку 17, а потом стрелку 18 так, чтобы они обра-
зовали угол 90°. Затем закрепляют их болтом на валу 1. При-
бор готов к работе.
Если после этого начать вращать ручку прибора так, чтобы
указатели 17 и 18 двигались по часовой стрелке, то вращение
вала приведет в движение дисковые эксцентрики, которые, давя
на боковые стенки рамок, будут смещать их и находящиеся на
рамках стрелки 6 и 7. При повороте ручки на 90° рамка 5 и
дисковый эксцентрик 3 займут среднее положение, а рамка 4 и
дисковый эксцентрик 2 — крайнее правое положение, стрелки
17 и 18 круговой шкалы покажут соответственно, фазы 90 и
180°, а стрелки 6 и 7 шкалы смещений 8 — смещения 0 и 100. Та-
ким образом можно было бы проследить за изменением фаз и
смещений этих двух гармонических колебательных движений за
период.
Рисунки 1 и 2 соответствуют установке прибора для демон-
страции двух гармонических колебательных движений при раз-
ности фаз 180°. При разности фаз, равной нулю, гармонические
колебательные движения становятся синхронными, а движущие-
ся части прибора (стрелки обеих шкал, рамки и дисковые экс-
центрики) совершают одинаковые движения.
С помощью предлагаемого прибора можно показать следую-
щие опыты.
I. Гармоническое колебательное движение.
Перед началом опыта необходимо добиться (Совмещения обе-
их стрелок шкалы смещений. Это достигается путем одинако-
вой установки дискового эксцентрика 3 на ведущем валу с ди-
сковым эксцентриком 2. Кроме того, нужно совместить стрелки
круговой шкалы. Это осуществляется путем поворота стрелки
18 и последующего закрепления обеих стрелок на валу.
Вращая равномерно ручку, получим гармоническое колеба-
тельное движение стрелок на шкале смещений.
2. Изменение смещения и фазы при гармоническом колеба-
тельном движении и связь между ними.
Собрав и приведя в действие прибор по п. 1, визуально по
шкале смещений регистрируем численное значение и знак сме-
щения тела, а по круговой шкале — фазы гармонического колеба-
тельного движения тела, соответствующие различным моментам
времени. При этом смещения, отсчитываемые вправо от нуля
шкалы, считаем положительными, а смещения, отсчитываемые
57
влево от него,— отрицательными. Фазы же колебания, отсчиты-
ваемые от нуля круговой шкалы по часовой стрелке, считаем
положительными, а фазы колебаний, отсчитываемые от нуля
шкалы против часовой стрелки,— отрицательными.
3. Неравномерность гармонического колебательного дви-
жения.
Демонстрация неравномерности гармонического колебатель-
ного движения сводится к сравнению изменения смещений за
последовательные равные доли периода, например за Т
(Т — период), т. е. при последовательном изменении фазы на
30е (в гармоническом колебательном движении согласно его оп-
ределению фаза колебания изменяется равномерно).
Прибор собирают так, как указано в п. 1.
Если в момент начала отсчета времени, колеблющееся тело
проходит среднее положение, то ему соответствует фаза 0 и
смещение 0. При увеличении фазы колебания от 0 до 30* сме-
щение увеличивается от 0 до 0,50 А (А — амплитуда), т. е. на
0,50 А; при увеличении фазы от 30 до 60° смещение увеличива-
ется от 0.50А до 0,87А, т. е. на 0,37А; при увеличении фазы от
60 до 90® смещение увеличивается от 0,87А до 1,00А, т. е. на
0.13А.
Итак, хотя фаза в гармоническом колебательном движении
изменяется равномерно, смещение изменяется неравномерно.
В самом деле, мы установили, что в первой четверти периода
при изменении фазы от 0 до 30°, от 30 до 60®, от 60 до 90®
смещение изменяется соответственно на 0.50А, на 0,37А, на
0.13А. Поэтому гармоническое колебательное движение тела в
первую четверть периода будет замедленным. Аналогично мож-
но показать, что гармоническое колебательное движение во
вторую четверть периода будет ускоренным, в третью — замед-
ленным, а в четвертую четверть периода — вновь ускоренным.
- 4. Определение фазы колебания по смещению и направле-
нию движения тела.
Например, надо найти фазу гармонического колебания точ-
ки, если ее смещение равно — 0,50А и она движется от сред-
него положения.
Собрав и приведя в действие прибор по п. 1, 2, устанавли-
ваем стрелки шкалы смещений и круговой шкалы на нулевые
деления. Если стрелки шкалы смещений привести в гармониче-
ское колебание с помощью ручки, то в момент прохождения
стрелками деления 50 (влево от среднего положения, что соот-
ветствует смещению — 0.50А) на круговой шкале можно прочи-
тать ответ; —210®.
5. Определение величины смещения гармонического колеба-
ния по величине фазы колебания. Предположим, надо найти
смещение гармонического колебания точки, имеющей фазу ко-
лебания 330®.
58
Собираем и приводим в действие прибор по п. 1, 3. 4. Повер-
нув ручку, устанавливаем фазу 330°. На шкале смещений полу-
чаем ответ: — 0.50А.
6. Составление таблиц смещений в долях амплитуды по вре-
мени, выраженному в долях периода (для построения разверт-
ки гармонического колебательного движения во времени).
7. Показ двух синхронных гармонических колебательных
движений, т. е. -двух гармонических колебательных движений с
разностью фаз 0.
Установка прибора и демонстрация аналогичны описанным
в п. 1, 2.
8. Показ двух гармонических колебательных движений в
противоположных фазах, т. е. с разностью фаз 180°.
Сборка прибора сводится к установке на ведущем валу вто-
рого дискового эксцентрика в направлении, диаметрально про-
тивоположном направлению первого дискового эксцентрика.
Стрелку 18 круговой шкалы также располагают в направлении,
диаметрально противоположном направлению стрелки 17. При-
ведя в действие прибор, получают два гармонических колеба-
тельных движения тела — стрелки по горизонтальной шкале
смещений колеблются в противоположных фазах.
9. Показ двух гармонических колебаний со многими други-
ми разностями фаз.
Сборка и действие прибора производится по п. 7 с соответ-
ствующей перестановкой второго дискового эксцентрика и пово-
ротом стрелки 18 круговой шкалы.
10. Иллюстрация разности фаз между током и напряжением
в цепях переменного тока с активной, индуктивной и емкостной
нагрузкой.
Установка прибора и демонстрация аналогичны описанным
в п. 1, 2, 8.
11. Иллюстрация разности фаз между токами или напряже-
ниями в цепях переменного трехфазного тока.
С помощью прибора можно демонстрировать и некоторые
опыты по вращательному движению, например: цикл вращения,
величину угла в один радиан и т. п.
Г. И. Жерехов
(г. Уфа)
ПРОСТАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
УЛЬТРАЗВУКА И ОПЫТЫ С НЕЙ
Общая схема рекомендуемой установки представлена на ри-
сунке 1.
В установке использован одноламповый генератор незату-
хающих колебаний по трехточечной схеме с последовательным
Ю
питанием. В схеме может
быть использован любой ва-
куумный триод косвенного
накала. Колебательный кон-
тур генератора состоит из
катушки / (на 220 в) от
универсального школьного,
разборного трансформатора.
Эта катушка имеет вывод
от средней точки и потому,
весьма удобна в данной схе-
ме. Катушка обладает зна-
чительной собственной емко-
Рис. 1
6,3в
3009-
Рис. 2
стью. Индуктивность катуш-
ки изменяют с помощью яр-
ма 2 от железного сердечни-
ка того же трансформатора.
Ярмо должно плавно пере-
мещаться вдоль катушки
винтом 3. Если ярмо полно-
стью вставлено в катушку,
то генератор«дает колеба-
ния с частотой около 9 кгц.
При вынутом ярме частота
колебаний будет около
25 кгц.
Через два разделитель-
ных конденсатора Ci и Сг
емкостью по 0,1 мкф на-
пряжение с катушки подает-
ся на адаптерный вход уси-
лителя низкой частоты 4 от
киноаппарата. Регулятор
громкости усилителя ставят на максимум. Выходные гнезда уси-
лителя от киноаппарата с надписью «Громкоговоритель» соеди-
няют с катушкой магнитострикционного вибратора 5. Катушка
имеет 100 витков провода ПЭЛ-0,5, намотанных на картонной
трубке с внутренним диаметром 8 мм.
Внутрь катушки помещают ферритовый стержень 6 длиной
от 10 до 16 см. На стержень надевают резиновое кольцо 7, что-
бы он мог лежать на катушке и свободно вибрировать.
Внешний вид смонтированного ультразвукового генератора
на деревянной раме показан на рисунке 2. Генератор имеет сле-
дующие детали:
1—электронная лампа 6Н7С;
2—катушка на 220 в от универсального трансформатора;
3— ярмо сердечника от того же трансформатора;
4— винт для плавного перемещения ярма;
60
5— выходные гнезда;
6— разделительные конденсаторы;
7— зажимы для подачи постоянного напряжения в анодную цепь лампы
(300 в) и переменного напряжения (6,3 в) в цепь накала лампы;
8 — деревянная рама.
Одним из первых опытов по ультразвуку должно быть на-
блюдение ультразвукового фонтана. В этих целях на феррито-
вый стержень 6 с помощью пипетки помещают небольшую кап-
лю воды и винтом 3 (рис. I) перемещают ярмо 2 до тех пор,
пока не наступит резонанс между колебаниями ферритового
стержня и электрическими колебаниями генератора. Тогда кап-
ля воды превращается в облачко тумана. В целях лучшего его
наблюдения сбоку надо поставить осветитель.
Частота колебаний ферритового стержня определяется по
формуле:
, 5600 м)сек
I ~ 41 ’
где / — длина ферритового стержня в метрах. Например, при
длине стержня 10 см частота колебаний будет 28 кгц, а при
длине 16 см — 17 кгц.
Описываемый магнитострикционный вибратор не имеет под-
магничивания. При отсутствии постоянного магнита около ка-
тушки магнитострикционного вибратора частота колебаний фер-
ритового стержня в два раза больше, чем частота питающего
тока, т. е. прй длине стержня 10 см генератор должен давать
ток частотой 14 кгц, а при длине стержня 16 см—ток частотой
8,5 кгц.
Если поместить около катушки магнитострикционного виб-
ратора подковообразньГЙ постоянный магнит, то для получения
Рис. 3
61
резонанса ярмо сердечника у генератора придется поднимать
вверх, чтобы увеличить частоту колебаний питающего тока.
Однако следует заметить, что при подмагничивании ферри-
товые стержни часто разрываются.
Описанная выше установка позволяет показать такие де-
монстрации, как получение эмульсии, очистка деталей, ускоре-
ние растворения краски, кристаллизация гипосульфита и др.
Для проведения этих опытов нижний торец ферритового
стержня после настройки вибратора в резонанс надо опускать
в короткую пробирку с веществом, подлежащим облучению.
Не останавливаясь здесь на опытах, опубликованных в ли-
тературе, опишем лишь эксперимент по электроосаждению ме-
таллов в ультразвуковом поле.
Для этой цели в две проекционные кюветы 1 опускают элек-
троды 2 и 3 в виде плоских пластин (рис. 3). Катодные пласти-
ны 2 должны быть железные и снизу изогнутые под прямым
углом, а анодные 3 — медные.
В кюветы наливают раствор медного купороса и соединяют
пластины последовательно с источником постоянного тока. Ве-
личина тока должна быть несколько ампер, чтобы на том като-
де, на который не будет действовать ультразвук, осадок меди
получался рыхлый. В одну из кювет опускают нижний конец
магнитострикционного вибратора 4. Катушку вибратора 5 ук-
репляют в штативе 6 и соединяют с выходными гнездами уси-
лителя от киноаппарата. На вход усилителя подают напряже-
ние от генератора (усилитель и генератор на рисунке 3 не по-
казаны). Через несколько минут вынимают катоды и передают
их учащимся для осмотра. На катоде, который подвергался
действию ультразвука, осадок меди будет более плотным и бо-
лее чистым.
Е. И. Копытов
(г. Свердловск)
ДЕМОНСТРАЦИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ ЗВУКОВЫХ ВОЛН
Для демонстрации интерференции звуковых колебаний мож-
но использовать полупроводниковый усилитель, с помощью ко-
торого хорошо наблюдаются узлы и пучности волн, получаемые
в результате сложения излучаемых и отраженных колебаний.
Индикатором служит лампа накаливания на 2,5 в, 0,16 а
(МН-2,5-0,16), по накалу которой можно судить об уровне зву-
ковых колебаний в любом месте аудитории, в которой показы-
вают опыт.
Схема усилителя приведена на рисунке 1. Усилитель собран
из доступных деталей и может быть изготовлен в школьном
кружке. Усилитель смонтирован на печатной плате, которая
помещена в пластмассовом корпусе от карманного приемника
63
й55Ю Cs20.0 Я9620 СМИ Rltl«
4-4,50
Рис. 1
т6пгм
размером 113 X 72 X 30 мм. Сюда же вмонтированы малогаба-
ритный микрофон и источник питания, состоящий из четырех
аккумуляторных элементов Д-0,2. Лампа находится на под-
ставке, которая прикреплена к корпусу (рис. 2). Для регули-
ровки уровня выходного сигнала применен переменный рези-
стор Rt, который объединен с выключателем Вк. Для повыше-
ния устойчивости работы усилителя в схему введены развязы-
вающие фильтры R5C2, R&Cs, R11C7, а индикаторная лампа
включена в цепь эмиттера выходной ступени. Лампу можно
включить и в коллекторную цепь, при этом чувствительность
усилителя повышается, а устойчивость несколько понижается.
Настройка усилителя сводится к подбору резисторов, обоз-
наченных на схеме звездочкой. Величину резистора R^ подби-
рают в зависимости
Рис. 2
от применяемых транзисторов и лампы
накаливания так, чтобы потребляемый
усилителем ток при отсутствии входного
сигнала не превышал 8—10 ма. Если
усилитель будет возбуждаться, то ем-
кость электролитических конденсаторов
С2, С$, С7 следует увеличить. Транзисто-
ры Ti—T5 могут быть заменены любыми
низкочастотными транзисторами, а тран-
зистор Те — любым транзистором с допу-
стимым током не менее 250 ма. Коэффи-
циент усиления транзисторов р=50 — 80.
Вместо аккумуляторной батареи мож-
но использовать батарею от карманного
фонаря типа 3336Л. При отсутствии ука-
занной лампы ее можно заменить лам-
пой на 3,5 в. В этом случае сопротивле-
ние резистора следует немного умень-
шить. Потребляемый ток при этом воз-
растет.
63
Для демонстрации интерференции звуковых волн необходи-
мо иметь звуковой генератор и громкоговоритель. Выходное
напряжение и выходная мощность генератора должны соответ-
ствовать применяемому громкоговорителю. Для абонентского
громкоговорителя необходимо напряжение 30 в и выходная
мощность не менее 0,25 вт.
При демонстрации частоту генератора устанавливают в пре-
делах 300—800 гц и подключают к нему громкоговоритель.
Включают усилитель, микрофон направляют на громкоговори-
тель.
При перемещении микрофона с усилителем вдоль класса
можно наблюдать пучности и узлы стоячей волны. В пучностях
лампа ярко горит, а в узлах гаснет. Уровень выходного сигна-
ла генератора устанавливают таким, чтобы лампа в пучностях
загоралась в самых отдаленных местах класса. Если при приб-
лижении к усилителю лампа не будет гаснуть, то необходимо
изменить усиление или, оставляя усиление максимальным,
уменьшить величину выходного напряжения генератора. Поль-
зуясь предлагаемым прибором, можно определить длину звуко-
вой волны, а зная частоту колебаний (по звуковому генератору)
и длину волны, можно определить скорость распространения
звука.
С помощью такого индикатора можно получить интересные
результаты, исследуя места наилучшей слышимости в комнате,
заставленной приборами и различным оборудованием (напри-
мер, в лаборатории), на различных частотах.
Высокоомный вход усилителя позволяет использовать для
демонстрации высокоомные микрофоны (например, МД-47).
Если применяют низкоомный микрофон, то можно обойтись без
первой ступени усилителя (эмиттерного повторителя).
Вместо микрофона можно использовать телефонный капсюль
ТМ-47, головные телефоны и абонентский громкоговоритель.
При использовании громкоговорителя в качестве микрофона
согласующий трансформатор отключать не следует, а доста-
точно вилку громкоговорителя подключить к входу усилителя.
В этом случае весь усилитель можно разместить в корпусе гром-
коговорителя, а лампу на подставке укрепить на его корпусе.
Внешний вид одного из усилителей показан на рисунке 2.
II
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕПЛОТА
А. Н. Кошелев
(г. Пушкино
Московской области)
ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ДИФФУЗИИ
В ЖИДКОСТЯХ
928
Предлагаемый прибор (рис. 1) состоит из стеклянного ци-
линдра 1 (цилиндр можно взять от прибора «Шар ^Паскаля»),
резиновой пробки 2, укрепленной дву-
мя винтами на металлическом осно-
вании 3, и ручки 4 с припаянным к ней
направляющим проволочным кольцом
5, подставки 6.
Для получения резкой границы
между диффундирующими жидкостя-
ми (например, между водой и медным
купоросом) подготовка прибора к де-
монстрации проводится в следующем
порядке.
В цилиндр, надетый на пробку, на-
ливают воду (высота водяного столба
около 4 см).
Прибор опускают в раствор медно-
го купороса так, чтобы уровень воды
в цилиндре совпал с уровнем медного
купороса. Придерживая прибор за руч-
ку, медленным вращением стеклянный
цилиндр снимают с пробки (при этом
уровень воды в цилиндре и уровень
медного купороса продолжают совпа-
дать). Затем прибор осторожно по-
гружают в медный купорос на глуби-
ну 4 см. В это время медный купорос
заходит в цилиндр прибора.
После этого стеклянный цилиндр
плотно надевают на пробку,- вынима-
920
Mi о
Рис. 1
960
5 Заказ № 6385
65
ют весь при’бор из раствора медного купороса и устанавливают
на демонстрационном столе.
Когда колебание поверхности раздела диффундирующих
жидкостей прекратится, измеряют высоту столба медного купо-
роса и воды.
Второе измерение производят в конце урока.
Если иметь два таких прибора, то подготовленный второй
прибор можно поместить в прозрачный стакан с водой при тем-
пературе 60° С. При этой температуре в течение урока раствор
диффундирующих жидкостей делается однородным.
При отсутствии второго прибора этот опыт можно провести
на следующем уроке.
В. И. Масловский
(г. Березовка
Одесской области)
ОПЫТЫ С ПРИБОРОМ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ
УПРУГОСТИ ГАЗОВ
Имеющийся во многих школах прибор для демонстрации
упругости газов может быть также с успехом использован для
демонстрации ряда других опытов.
1. Передача давления газом. Стенки входящего в
цилиндр прибора поршня слегка смазывают техническим вазе-
лином. Из цилиндра вывинчивают рукоятку и, установив его на
ящик-подставку, вставляют в него поршень. На поршень ставят
изготовленную из дерева или жести скамеечку, на которой ус-
танавливают двухкилограммовую гирю.
Если через надетую на патрубок цилиндра резиновую труб-
ку вдувать воздух в цилиндр, то поршень вместе с поставлен-
ной на него гирей поднимается вверх (рис. 1).
2. Гидростатический
парадокс. К патрубку ци-
линдра с помощью резиновой
трубки присоединяют укреп-
ленную в лапке штатива стек-
лянную трубку длиной 50—
100 см. В цилиндр наливают
подкрашенную воду и закрыва-
Рис. I
ют его поршнем. На поршень
ставят описанную в предыду-
щем опыте скамеечку, на кото-
рой устанавливают гири в 3—
5 кг. Вода в трубке при этом
поднимается всего на несколько
десятков сантиметров (рис. 2).
66
3. Поднятие гири атмосфер-
ным давлением. На демонстрацион-
ный стол ставят пятикилограммовую ги-
рю. К крючку гири проволокой привязы-
вают рукоятку поршня прибора для де-
монстрации упругости газов, край кото-
рого вставлен в цилиндр. Рукоятка ци-
линдра предварительно надевается на
стержень, укрепленный на необходимой
высоте в муфтах двух штативов (рис. 3).
Патрубок цилиндра соединяют рези-
новой трубкой со всасывающим ниппе-
лем насоса Комовского или Шинца. При
выкачивании воздуха из цилиндра атмо-
сферное давление вгоняет поршень в ци-
линдр и поднимает гирю (рис. 4).
4. Опытная проверка закона
Бойл я—М а р и о т т а. Открытый демон-
страционный жидкостный манометр на-
полняют подкрашенной водой так, чтобы
ее уровни установились против средней
(нулевой) черты шкалы манометра. Рас-
ширенный конец одного из колен мано-
метра плотно закрывают резиновой проб-
кой. Чтобы избежать снижения уровня
Рис. 2
воды в закрываемом колене, между стен-
кой его расширенного конца и пробкой вставляют тонкую игол-
ку. Воздух, сжатый вставляемой в колено пробкой, выходит че-
рез промежуток, образовавшийся возле иголки. Плотно вставив
пробку, иголку вынимают. Так как шкала манометра не дохо-
дит до верхних концов его колен, то необходимо на прямоуголь-
ном кусочке плотной бумаги, имеющем ширину, равную ширине
шкалы манометра, нанести деления, равные делениям шкалы,
и приклеить бумагу к дощечке манометра. Таких делений меж*
ду закрытым концом колена манометра и верхним делением его
шкалы помещается пять.
Воздух, зависимость между давлением и объемом которого
исследуется, находится в закрытом колене, и его объем состав-
ляет 25 условных единиц (за условную единицу объема прини-
мают объем воздушного столбика в колене манометра, высота
которого равна одному делению шкалы).
Трубки стеклянного тройника, укрепленного на задней стен-
ке шкалы манометра, соединяют с открытым коленом маномет-
ра, с одним из колен открытого демонстрационного ртутного
манометра и с патрубком цилиндра прибора для демонстрации
упругости газов, поршень которого перед этим выдвигают из
цилиндра приблизительно наполовину его высоты. Для всех
соединений используют резиновые трубки.
5*
67
По барометру-анероиду определяют величину атмосферного
давления.
Перемещением поршня в цилиндре сжимают и разрежают
воздух в закрытом колене манометра, устанавливая уровень
воды в нем так, чтобы объем исследуемого воздуха составлял
21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 условных единиц (рис. 5). Соответству-
ющее давление вычисляют, прибавляя к атмосферному дав-
лению (для объемов, равных 21, 22, 23, 24 условным едини-
цам) или вычитая из него (для объемов, равных 26, 27
Рис. 4
68
условным единицам) раз-
ность высот столбов ртути в
ртутном манометре, которую
следует определять с точно-
стью до 0,5 см. При объеме
исследуемого воздуха, равного
25 условным единицам, ртуть в
коленах манометра должна на-
ходиться на одинаковом уров-
не и, следовательно, давление
равно атмосферному. Из полу-
ченных значений объема и
давления составляют таблицу.
Приводим таблицу, составлен-
ную по данным одного из опы-
тов:
Рис. 5
Объем в условных единицах 21 22 23 24 25 i •26 27
Давление в см рт. ст. 91 87 84 80 77 74,5 71,5
Произведение давления на объем 1911 1914 1932 1920 1925 1937 1930,5
Пользуясь правилом умножения приближенных чисел, ос-
тавляют в каждом произведении две значащие цифры и при-
ходят к выводу, что для данной массы газа при постоянной
температуре произведение давления на объем есть величина
постоянная (равная в данном случае 1900).
' По данным опыта легко построить график зависимости объ-
ема взятой для опыта массы газа о^ ее давления при постоян-
ной температуре (изотерму).
Примечание. Давление воздуха в колене манометра
можно довести до значительно большей величины, но в этом
случае следует пробку привязать к трубке.*
П. М. Сидорук
(д. Комаровы
Брестской области)
ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАЛЫХ ЛИНЕЙНЫХ
ИЗМЕНЕНИЙ
Прибор дает возможность демонстрировать тепловое рас-
ширение твердых тел, определять простым способом коэффи-
циент линейного расширения, демонстрировать закон Гука и
определять модуль упругости.
69
Предлагаемый прибор компактен, прост в обращении и до-
ступен в изготовлении. Он состоит из металлической штанги 7,
стрелки с осью 3, шкалы 1, зажима 2. Штангу прибора изго-
товляют из полосовой стали толщиной 1,5 мм и длиной 350—
400 мм, как показано на рисунках 1, 2.
Основание штанги 7 делают в виде трубки. Нижнюю часть
штанги изгибают под прямым углом (см. рис. 2). Стрелку из-
готовляют из кровельной жести длиной 280—300 мм. Для же-
сткости верхнюю часть ее шириной 1—1,5 мм, изгибают вдвое.
На стрелке делают две метки на расстоянии 6—7 мм. По пер-
вой метке просверливают отверстие 6 диаметром 1 мм, а по
второй метке делают тупоугольный вырез 5 для фиксирования
опоры образца. Ось стрелки диаметром 1 мм и длиной 10 мм
закрепляют жестко на штанге. Стрелку свободно насаживают
на ось.
В качестве шкалы используют часть прозрачной учениче-
ской линейки длиной 6—7 см. В качестве зажима можно ис-
пользовать обычный болтик с гайкой. При работе шкалу уста-
навливают под прямым углом к штанге прибора. При хранении
прибора шкалу опускают, острие стрелки для предохранения
помещают между шкалой и штангой и укрепляют зажимом.
В штанге просверливают отверстие для образца диаметром
5—6 мм, смещенное от оси стрелки на расстояние 6—7 мм.
1. Демонстрация теплового расширения. Для
демонстрации теплового расширения твердых тел изготовляют
образцы медные, железные, алюминиевые из проволоки толщи-
ной 3—5 мм и длиной до 300 мм. Конец стержня прорезают с
двух сторон, образуя -щечки для поддержки стрелки и выступ
для фиксации точки опоры стержня о стрелку. Высота щечек
2—3 мм. Внутренний выступ остроугольный (рис. 3).
При демонстраций опыта прибор закрепляют на штативе
зажимом? в отверстие штанги вставляют стержень, надевают
стрелку прибора на ось и, регулируя зажим, острие стрелки
70
устанавливают в нижнем положе-
нии на шкале. Выступ образца
должен опираться в вырез стрел-
ки. Нижний конец образца опи-
рается в подставку штатива
(рис. 4). Достаточно к образцу'
поднести зажженную спичку, что-
бы стрелка прибора сместилась
на значительную величину. Хоро-
ший эффект дает демонстрация
теплового расширения с помощью
теневой проекции.
2. Определение коэф-
фициента-линейного рас-
ширения. Прибор устанавли-
вают так же, как и для демонст-
рации теплового расширения
(рис. 4), но образец помещают
в мензурку дождемера. Измеряют
температуру образца (т. е. ком-
натную температуру), длину об-
разца, расстояние между линией
оси стрелки и линией выреза
стрелки а, длину стрелки Ь. За-
тем нагревают воду до температу-
ры 90—100° С и заливают ее в
мензурку, предварительно отме-
тив положение конца стрелки на
шкале. Перед тем как налить во-
ду, необходимо в мензурку вста-
вить термометр. Воду следует на-
ливать в мензурку осторожно, не
сотрясая прибор, иначе смеще-
ние стрелки на шкале будет оп-
ределено неправильно. По термо-
метру замечают установившуюся
температуру и новое положение
стрелки на шкале. Определяют
смещение конца стрелки Дс. Уд-
линение образца А/ находят из
соотношения:
Д/_ а_
Ьл Ь '
По данным определяют коэф-
фициент линейного расширения.
Работу можно в течение урока
повторить два-три раза и опре-
Рвс, 5
71
делить среднее арифметическое значение коэффициент линейно-
го расширения.
3. Демонстрация закона Гука. Для демонстрации
закона Гука и определения модуля упругости используют мед-
ную проволоку диаметром 0,5—0,2 мм. Верхний конец прово-
локи наматывают на гвоздь и укрепляют в зажиме (рис. 5).
Нижний конец складывают вдвое и сматывают, чтобы полу-
чилась петля для подвешивания грузов. Лишние концы обре-
зают, оставляя 8—10 мм, которые отгибают, образуя опору для
стрелки. Петлю пропускают через отверстие штанги и подвеши-
вают к ней груз в 100 г. Надевают стрелку и с помощью зажи-
ма прибор регулируют так, чтобы конец стрелки занимал
верхнее положение на шкале. При дальнейшем подвешивании
грузов стрелка значительно смещается книзу. При демонстра-
ции закона Гука можно использовать теневую проекцию.
При определении модуля упругости измерения и расчеты
производят аналогично определению коэффициента линейного
расширения.
Г. И. Жерехов
(г. Уфа)
ДЕМОНСТРАЦИИ ПО ТЕПЛОТЕХНИКЕ В КУРСЕ ФИЗИКИ
Роль высоты фабричной трубы
в создании тяги
На уроке на тему «Зависимость плотности от температуры»
можно показать, как это явление используется в фабричной
трубе для создания тяги.
На металлическую сетку 1, укрепленную на штативе 2; кла-
дут ватку 3, смоченную спиртом (рис. 1). Снизу помещают бу-
мажную вертушку 4, насаженную на острую вертикальную
спицу. Спирт поджигают и ставят сверху короткую картонную
трубу (около 10 см). Вертушка при этом не вращается. Если
же на сетку над горящим спиртом поместить длинную картон-
ную трубу 5 (около 100 см), то тяга увеличивается и вертущка
начинает вращаться.
' Из опыта ясно, что разность давлений внутри трубы и вне
ее (тяга) обусловливается как различием плотности горячего и
холодного воздуха, так и высотой столба воздуха в трубе.
В а ку ум-су шил к а
В связи с изучением испарения жидкостей полезно проде-
монстрировать принцип работы вакуум-сушилки. Такие сушил-
ки применяются в бумагоделательных машинах и во многих
других производствах.
72
При постановке опыта две по-
лоски светлой фильтровальной
или промокательной бумаги сма-
чивают техническим или наша-
тырным спиртом, в который до-
бавлена одна капля раствора фе-
нолфталеина (указанная смесь
имеет малиновый цвет).
Одну из бумажных полосок
опускают в колбу, а другую под-
вешивают на штативе (рис. 2).
Затем колбу с бумажкой закры-
вают пробкой со стеклянной труб-
кой, через которую выкачивают
воздух. После нескольких взма-
хов насоса видят, что промока-
тельная бумага в колбе стано-
вится сухой (цвет ее изменяется),
в то время как вторая бумажка
длительное время остается смо-
ченной (темной или окрашенной).
Штамповка взрывом
В теме «Работа газа и цара Рис. 1
при расширении» надо ознако-
мить учащихся с тем, как производят штамповку взрывом. Из-
вестно, что штамповка взрывом является большим достижени-
ем современной технологии металлов.
Для опыта в стеклянный сосуд 1 опускают металлический
брусок 2 и на него кладут охотничий капсюль 3 (рис. 3). Свер-
Рис. 3
73
ху подвешивают металлическую тарелочку 4 (пресс-форму),
закрытую снизу тремя сдоями фольги 5. Далее на капсюль ста-
вят острый стержень 6 и заполняют банку водой. Ударив по
стержню молотком, наблюдают взрыв капсюля. Возникшее дав-
ление заставляет фольгу войти внутрь пресс-формы. В резуль-
тате получается тарелочка.
В. И. Черняковскай-
(г. Белгород)
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ КРАСКИ
ПРИ ДЕМОНСТРАЦИИ
РАЗЛИЧНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МЕТАЛЛОВ
Демонстрацию различной теплопроводности твердых тел
можно эффектно провести с использованием теплочувстви-
тельной краски. Для изготовления такой краски используют
теплочувствительную соль Agg[HgIJ, которая при комнатной
температуре имеет желтую окраску, а при 45° С меняет свой
цвет на светло-красный.
Порошок теплочувствительной
соли перемешивают с цапонла-
ком или бесцветным эмалитом и
покрывают полученной краской
стержни или трубки из различ-
ных металлов (медь, латунь, же-
лезо) .
Нагревая концы стержней,
соединенных вместе, в пламени
спиртовки или над электроплит-
кой (рис. 1), можно наглядно
показать различную теплопро-
водность металлов, а также коли-
чественно сравнить теплопровод-
ности этих металлов, так как
граница изменения цвета при на-
гревании стержней достаточно
заметна. При остывании стерж-
ней краска восстанавливает свой
цвет.
Теплочувствительную соль
AgatHgld очень легко изготовить,
использовав имеющиеся в школь-
ном кабинете химии реактивы
Препарат изготовляют следую-
74
щим образом: 15 г иодистой ртути (Hglj) и 11 г йодистого ка-
лия (Kh) растворяют в небольшом количестве воды, затем рас-
твор разбавляют 100 см3 воды. 11 г азотнокислого серебра
(AgNO3) растворяют в 100 см3 воды и при легком покачивании
медленно переливают в первый раствор. Образуется густой
осадок желтого цвета. В полученный раствор доливают воды
примерно в трехкратном количестве, отфильтровывают жид-
кость и сушат осадок на воздухе. Полученный желтый порошок
и есть нужная соль.
Е. В. Руденко
(г.- Нежин Черниговской области)
ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ПРЕВРАЩЕНИЯ
МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ВО ВНУТРЕННЮЮ
Прибор (рис. 1) состоит из следующих деталей (рис. 2):
1. Струбцина с зажимным винтом для крепления прибора к
демонстрационному столу.
2. Латунная или стальная трубка, туго надетая открытым
концом на стальной хвостовик и припаянная к нему. Трубку
можно изготовить из охотничьей гильзы 16-го калибра или кус-
ка старой велосипедной рамы.
3. Две деревянные прижимные пластины с вырезами для
трубки. Нижняя пластина несколько толще верхней.
Древесину желательно взять свилеватую, твердой породы
(комлевая часть березы, бука, акации) во избежание растрес-
кивания.
4. Две суконные прокладки, между которыми зажимается и
вращается трубка. Хороши прокладки из старых фетровых
шляп или валенок.
5. Рукоятка для вращения
трубки. Желательно, чтобы ее
длина была 159—160 мм. Это
облегчает расчеты, так как
длина окружности вращения
при такой длине рукоятки бу-
дет равна 1 м.
Очень хорошая рукоятка
получается из велосипедного
шатуна. Нужно только предва-
рительно поставить заглушку в
отверстие его головки, а по-
том просверлить новое и обра-
ботать напильником по форме
и размерам сечения конца хво-
стовика трубки.
Рис. 1
75
6.. Два зажимных болта с потайными головками, барашками
и шайбами под них.
7. Резиновая пробка такого диаметра, чтобы она плотно за-
крывала переднюю часть трубки. В качестве пробки можно ис-
пользовать кусок (25—30 мм) толстостенного резинового шлан-
га подходящего диаметра.
8. Четыре шурупа для крепления нижней деревянной пла-
стинки к полочке струбцины (на рисунке не показаны).
Главное, на что следует обратить внимание при изготовле-
нии прибора, — это то, чтобы трубка хвостовик и вырезы при-
жимных пластин были расположены соосно.
Желательно также, чтобы трубка имела небольшой уклон к
переднему концу (ружейная гильза имеет такой уклон),. Это
нужно для того, чтобы при вращении она не двигалась вперед.
Трубку после соединения ее с хвостовиком следует прошлифо-
вать снаружи и внутри (особенно передний конец) мелкозерни-
стой наждачной бумагой.
Прикрепив прибор с помощью струбцины к столу, заряжают
трубку водой. Выстрел, производимый водяным паром, оказы-
вается наиболее эффектным (громким и сильным). Масса
заряда (воды) не более 1г.
Первый выстрел происходит примерно после 100—ПО обо-
ротов рукоятки (это зависит от силы трения и скорости враще-
ния), а последующие — после 50—60 оборотов. Таким образом,
продолжительность одного опыта не более 1,5—2 мин.
В IX классе прибор мджно использовать для выполнения
ряда заданий на занятиях физического кружка и при изучении
темы «Внутренняя энергия. Теплота и работа».
Например:
1. Определить, работу и мощность, развиваемую' учащимся
для произведения одного выстрела.
2. Определить и физически обосновать оптимальное количе-
ство воды, необходимое для произведения выстрела при мини-
мальной затрате механической энергии.
3. Определить соотношение между джоулем и калорией
(приблизительно). Для этой цели трубку наполняют водой до
отказа и закрывают пробкой с отверстием, через которое встав-
ляют термометр. С помощью пружинного динамометра опреде-
ляют вращающую силу (силу трения). Зная массу воды в
трубке, водяной эквивалент деталей, нагреваемых в процессе
вращения (трубки с хвостовиком, пробки, термометра и сукон-
ных прокладок), начальную и конечную температуру, а также
выполненную работу, легко определить механический эквива-
л*ент теплоты.
Понятно, что нельзя рассчитывать на высокую точность оп-
ределения этого исключительно важного соотношения, но ре-
зультат, полученный в многочисленных опытах, можно считать
удовлетвор ител ьн ы м.
76
Особое внимание следует обратить на точность измерения
вращающей силы, а также начальной и конечной температуры
воды. Результаты измерений будут ближе к табличному значе-
нию, если начальная температура воды и всех деталей, участву-
ющих в теплообмене (трубка, пробка, термометр, прокладки),
будет на 5—10° С ниже комнатной температуры, а конечная —
на столько же выше.
Прибор можно использовать в качестве образца и на уро-
ках труда в VIII классе при изучении темы «Конструирова-
ние. Выполнение слесарно-механических работ». Это способст-
вует развитию творческого мышления учащихся.
77
Ill
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
В. Ф. Шилов
(г. Москва)
БЛОЧНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЕМОНСТРАЦИОННОГО
ЭЛЕКТРОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
В последние годы разработка приборов по физике осуществ-
ляется по принципу: «Минимум создает максимум». Сущность
этого принципа заключается в создании таких комплектов при-
боров или функциональных узлов, которые содержат минимум
элементов и приспособлений и обеспечивают максимум возмож-
ностей. При проектировании таких комплектов необходимо со-
блюдать следующие условия:
а) элементы любой установки или прибора должны быть
известны учащимся;
б) физические и технические связи между блоками, а так-
же процессы, происходящие в них, должны быть понятны уча-
щимся и вполне объяснимы на основе имеющихся у них знаний;
в) для обеспечения понимания принципа работы прибора
необходимо видеть его составные элементы и их соединения,
поэтому монтаж прибора должен быть простой и открытый, а
элементы достаточно крупны по размеру.
Максимум возможностей обеспечивается стандартизацией
отдельных блоков, которые могут использоваться в различных
экспериментальных установках. Конечно, при этом уделяется
большое внимание согласованию входных и выходных парамет-
ров блоков, работающих в одной установке. К тому же блоч-
ная конструкция позволяет во много раз снизить расход мате-
риалов, уменьшить массу, габариты комплекта, резко повысить
надежность прибора, сократить объем работы по его изготов-
лению. Кроме того, в такой конструкции легко найти неисправ-
ности путем замены одного блока другим.
Разработанный в соответствии с изложенными принципами
предлагаемый демонстрационный комплект состоит из ^функ-
циональных блоков, сочетание которых позволяет получить
большое число экспериментальных установок, необходимых для
постановки демонстраций по электростатике, электродинамике,
колебаниям и волнам.
78
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ КОМПЛЕКТА БЛОКОВ
В основном все блоки комплекта смонтированы на панелях
из светлого винипласта толщиной 5 мм. Размеры панелей:
200X250 мм и 100X250 мм.
1. Блок лампы 6НЗП (рис. 1) состоит из двух, наложенных
друг на друга панелей размером 200X250 мм. Одна панель из
винипласта, другая из прозрачного оргстекла. Между ними за-
ложена схема лампы, выполненная тушью на листе ватмана.
На панели закреплены девятиштырьковая фарфоровая панель-
ка, 11 универсальных зажимов и 4 гнезда. Блок снабжен стерж-
нем длиной Г40 мм, диаметром 14 мм, с помощью которого его
закрепляют в треноге универсального штатива.
2. Блок электромагнитного реле телефонного типа (рис. 2)
состоит из реле, сопротивление катушки которого 1800—
2000 ом, конденсатора С| и трех зажимов, соединенных с кон-
тактами реле. Монтаж блока реле и всех последующих выпол-
нен медным проводом в хлорвиниловой изоляции зеленого цве-
та. Диаметр провода в изоляции 3 мм.
3. Два блока для установки различных датчиков (рис. 3,4).
Каждый блок имеет по три зажима и по две пары гнезд. За-
жимы этих блоков, как и всех последующих, расположены сим-
метрично зажимам блока /. Отличие этих двух блоков в том,
что зажимы у одного расположены справа (рис. 3), у другого
(показан в оснащенном виде) —слева (рис. 4).
4. Два блока для УНЧ. Первый блок (рис. 5) состоит из
трех резисторов, один из которых переменный, двух конденса-
торов, трех выводов в виде лапок и двух входных зажимов.
Второй блок (рис. 6) состоит из двух резисторов и двух кон-
денсаторов, четырех выводов в виде лапок, из которых верхний
(по схеме) закреплен на проводнике длиной 180 мм.
5. Блок детекторного приемника (рис. 7) состоит из катуш-
ки индуктивности L, конденсатора переменной емкости Cj, по-
лупроводникового точечного диода Д] и конденсатора С2. Ка-
тушка индуктивности взята от детекторного приемника, вы-
пускаемого промышленностью, но несколько изменена. Она
также имеет две секции: длинноволновая сдвинута к концу
катушки и число витков ее осталось неизменным; средневолно-
вая имеет 160 витков провода ПЭЛ-0,2 $ отводом от середины.
Отвод припаян к дополнительно установленному на каркасе
катушки штепселю, закрепленному на середине каркаса в один
ряд со штырями для средневолновой секции. Поскольку детали
приемника является съемными, то замена их другими позволяет
использовать этот блок в качестве емкостного датчика.
На панели этого блока установлено пять зажимов (два из
них для присоединения антенны и заземления, три для присое-
динения к блоку /) и S гнезд (для конденсаторов, катушки,
детектора).
79
Рис. 2 а
Рис. 3
Рис. 2 6
Рис. 4
Рис. 5 а
Рис. 6 а
Рис. 5 6
Рис. 6 6
6. Блок громкоговорителя типа «Москва». В стандартный
громкоговоритель внесены следующие изменения (рис. 8): на
задней стенке установлены переключатель П на три положения
(тумблер ВТ-3), переменный резистор конденсаторы Сь С2
и две пары гнезд: Гн\ и Гн2. Трансформатор Трх и резистор /?2
оставлены без изменения. Гнезда Гн\ служат для подачи пита-
ния со звукового генератора на мостиковые измерительные
схемы, а гнезда Гн2 — для присоединения дополнительного ди-
намика. Обе пары гнезд используются по назначению тогда,
когда громкоговоритель подключается к выходу звукового гене-
ратора.
6 Заказ № 6385
81
Рис. 7 а
Рис. 7, б
Гн, Гн^
Рис. 8
7. Блок генератора релак-
сационных колебаний (рис. 9)
состоит из неоновой лампы
МН-3, двух резисторов, один из
которых переменный, конден-
сатора, трех зажимов и двух
пар гнезд. Гнезда ГН1 служат
для присоединения конденса-
торов различной емкости, что
позволяет изменять частоту ко-
лебаний генератора. К гнездам
Гн3 присоединяют телефон или
громкоговоритель, или поляри-
зованное реле, или коротко-
замкнутую вилку и тем самым
расширяют функции генера-
тора.
8. Блок для звукового гене-
ратора (рис. 10) состоит из
четырех резисторов и трех кон-
денсаторов, двух гнезд и четы-
рех зажимов в виде лапок. Пу-
тем смены конденсатора Ci и
изменения сопротивления ре-
зистором R3 регулируют часто-
ту колебаний, вырабатываемых
генератором.
9. Блок генератора УВЧ
(рис. 11) собран по той же
схеме, что и генератор, выпус-
каемый промышленностью, но
отличается от последнего тем,
что выполнен на одной лампе
6НЗП и имеет шесть дросселей
вместо восьми. Катушка L со-
стоит из двух витков медной
проволоки диаметром 2—4 мм.
Диаметр витков 55 мм. Новый
генератор работает на той же
частоте и имеет те же выход-
ные параметры, что и промыш-
ленный. Если вместо катушки
L из двух витков поставить ка-
тушку из полвитка диаметром
10 см, то новый генератор бу-
дет работать на волне поряд-
ка 70 см.
82
Рис. 9 а
Рис. 10 а
Рис. 96
Рис. 10 б
Дроссели генератора выполнены на резисторах ВС-2 прово-
дом ПЭЛ-0,41 и содержат по 30 витков.
Этот блок в отличие от всех других смонтирован на пане-
ли из прозрачного оргстекла, с тем чтобы обеспечить хорошую
видимость всех деталей.
10. Блок для ультразвукового генератора (рис. 12) состоит
из контурной катушки Ц и катушки связи L2. Обе катушки
выполнены на одном каркасе размером 34X34 мм, склеенном
из листового оргстекла. Длина каркаса 85 мм. Катушка Ц со-
держит 50 витков провода ПЭЛ-1, Lj — 26 витков провода
ПЭЛ-0,4. Обе катушки имеют отводы от середины.
В этот же блок входит дроссель Др, который выполнен на
высокоомном резисторе типа ВС-2, содержит 400 витков прово-
да ПЭЛ-0,2, конденсаторы С\, С2, резистор /?, 7 контактных
штырьков (для соединения с блоком /), два гнезда Гн\ (для
конденсатора переменной емкости, который берут от детектор-
ного приемника) и два выходных зажима для присоединения
излучателя ультразвуков.
Если стыковать блок для ультразвукового генератора с бло-
ком 1, к гнездам Гн^ присоединить конденсатор переменной ем-
кости, а к выходным зажимам подключить ультразвуковой из-
лучатель, зажим ( —) в виде лапки присоединить к минусу
блока 1 и подать напряжение питания от выпрямителя, то мож-
но получить ультразвуковую установку (рис. 13).
Опыты с ней и необходимые принадлежности для их поста-
новки описаны в книге «Демонстрационный эксперимент по фи-
зике в старших классах средней школы», под ред. А. А. Покров-
ского, т. I. (М., «Просвещение», 1971).
11. Блок для двухканального коммутатора (рис. 14) состоит
из симметричного мультивибратора, выполненного на лампе
6НЗП, и входных цепей коммутатора. К мультивибратору отно-
сятся резисторы: Ri—/?«, Rg, Rg, конденсаторы Ci, С2. Резисто-
ры Re и Rj вместе с входными и выходными зажимами образу-
ют входные цепи коммутатора.
Если стыковать этот блок с блоком 1, т. е. соединить блоки
так, чтобы штепселя блока коммутатора вошли в соответствую-
щие гнезда блока 1, зажим ( —) в виде лапки (рис. 14) присое-
динить к минусу блока 1, параллельно соединить зажимы для
подачи напряжения накала у этих блоков и подать питание на
установку, то можно получить двухканальный коммутатор
(рис. 15). На вход данного коммутатора можно подавать на-
пряжение переменного тока не выше 30 в, потому что коммута-
тор выполнен без входных емкостей.
При изучении сигналов с большим напряжением на входы
коммутатора необходимо поставить разделительные конденса-
торы емкостью 0,2—0,5 мкф.
Как в блоке для коммутатора, так и в блоке для ультразву-
кового генератора штепселя размещают на панели в строгом
84
Рис. 11 а
Рис. 12 а
Рис. 13
Рис. 11 б
нием универсальных .зажи-
мов и гнезд блока 1.
Входные зажимы комму-
татора (рис. 15) расположе-
ны слева, а выходные —
справа. Зажим белого цвета
соединен с минусом источни-
ка питания.
12. Блок мультивибрато-
ра ‘ на ЭОИ (электрон-
но-оптических индикаторах)
(рис. 16) служит для объ-
яснения принципа действия
мультивибратора, а вместе с
тем и коммутатора, так как
главным элементом комму-
татора является мультиви-
братор. При работе мульти-
вибратора экраны индика-
торов типа 6Е1П светятся
поочередно, это и говорит о
том, что он вырабатывает
прямоугольные импульсы.
Блок мультивибратора
состоит из двух ЭОИ типа
6Е1П, 6 резисторов, 6 гнезд,
5 универсальных зажимов.
Частота колебаний, выраба-
тываемых мультивибратором, зависит от емкостей конденсато-
ров Ct, Cs, устанавливаемых в гнездах Гщ и Гн2, а также _ве-
личин сопротивлений, устанавливаемых переменными резистора-
86
ми R3 и Rt. Выходной сиг-
нал, регулируемый по ве-
личине, снимают с резисто-
ра R6.
13. Блок электроннолуче-
вой трубки типа ЗЛО29И
(рис. 17) состоит из трубки
с панелькой, делителя на-
пряжения на резисторах
Ri—R* (для подачи различ-
ных по величине напряже-
ний на электроды трубки),
резисторов R5, R? (для сме-
щения электронного пучка),
четырех зажимов (для по-
дачи напряжения питания),
трех зажимов (для подачи
напряжения развертки и ис-
следуемого напряжения на
отклоняющие пластины).
Блок смонтирован на
специальной подставке, раз-
мер основания которой
120x250 мм, высота перед-
ней панели 150 мм, зад-
ней — 120 мм, ширина обеих
панелей одинакова и со-
ставляет 100 мм. Боко-
вые панели имеют размер
60X210 мм.
Резистором R2 фокусиру-
ют электронный пучок, а ре-
зистором Ri регулируют яр-
кость. Для смещения луча,
по вертикали служит рези-
стор Ri, по горизонтали —
Ri.
Принадлежности
и приспособления
1. Конденсатор раздвиж-
ной состоит из цинковой
Рис. 16 а
0 +
I Л,-Лг-6Е1П
Рис. 166
пластины и сетки, предназ-
начен для демонстрации явления фотоэффекта.
Цинковая пластина размером 140X140 мм закреплена на
специальном металлическом держателе. Сетка смонтирована из
87
голой медной проволоки на
прямоугольной, рамке из орг-
стекла. Внешний размер
рамки 140X140 мм. К двум
противоположным бортикам
рамки приклеены полоски
из оргстекла, с тем чтобы
исключить прямой контакт
сетки и цинковой пластины.
Обе пластины конденсатора
устанавливают с помощью
держателей на изолирую-
щих стойках штативов, при-
меняемых в электростатике
(рис. 18).
2. Универсальная маг-
нитная головка (рис. 19) с
двумя роликами и двумя
зажимами смонтирована на
текстолитовой панели тол-
щиной 8 мм. Магнитная го-
ловка вместе с лентопро-
тяжным механизмом * слу-
жит для демонстрации маг-
нитной записи и воспроизве-
дения звука.
3. Шунт к гальванометру
от амперметра (рис. 20, а)
расширяет предел измере-
ния гальванометра до 10 ма.
Шунт наматывают мангани-
новой проволокой на полос-
ке тонкого текстолита или
слюды. На концах полоски
закрепляют наконечники в
виде лапок, с помощью ко-
торых шунт присоединяют к
зажимам гальванометра.
Сопротивление шунта по-
стоянному току 14 ом.
4. Переменный резистор
на 5,6 ком (рис. 20, б) снаб-
жен , градуированной шка-
1 См.: Л. И. Анциферов,
Учебное оборудование для запи-
си и воспроизведения звука.
«Физика в школе», 1964, № 6.
88
Рис. 21
лой, ручкой с указателем и двумя наконечниками. Этот рези-
стор применяют в качестве сопротивления катодного сме-
щения.
5. Фотоэлемент СЦВ-4 на специальной панели (рис. 21,1)—
2 шт. Панель для фотоэлемента (рис. 21,2) имеет два штепсе-
ля и два гнезда, соответственно соединенных между собой.
В гнезда панели вставляют фотоэлемент, а затем с помощью
штепселей присоединяют его к блоку 3 или 4.
6. Фотоэлемент ЦГ-3 (рис. 21,3) закреплен на панели раз-
мером 25X60 мм. Электроды фотоэлемента соединены со штеп-
селями, с помощью которых он соединяется с гнездами блока 3
или 4 (см. рис. 4).
7. Делитель напряжения (рис. 21,4) состоит из трех рези-
сторов, двух зажимов и трех штепселей, которые соединены по
схеме, приведенной на рисунке 22. Размер панели делителя
напряжения 45X105 мм. Размещение штепселей на панели про-
диктовано.’местоположением гнезд блока 1.
В9
8. Счетная трубка СТС-5
(рис. 21,5) закреплена на полоске
из винипласта размером 115Х
Х25 мм. Электроды трубки соеди-
нены с двумя штепселями, расстоя-
ние между которыми 40 мм (оно
равно расстоянию между верхними
гнездами блока 3 или 4). С помо-
щью штепселей трубка соединяется
с гнездами блока 3 или 4.
9. Излучатель ультразвука (рис. 21,6) описан в книге «Де-
монстрационный эксперимент по физике в старших классах сред-
ней школы», под ред. А. А. Покровского, т. I (М., «Просвеще-
ние», 1971).
10. Конденсаторы (рис. 21, 7, 8, 9, 10) закреплены на таких
же панелях, как и фотоэлемент ЦГ-3. Конденсаторы подобраны
со следующими параметрами: ТС 5,0X350 в — 1 шт., 0,5 мкф —
3 шт., 0,01 мкф — 2 шт., 4400 пф— 1 шт.
И. Гридлик (рис. 21,11) состоит из параллельно соединен-
ных резистора /?=1,0 Мом, конденсатора полупеременной емко-
сти С-4-М5 пф, двух штепселей. Эти детали размещены на
панели размером 42X42 мм. Гридлик вставляют в гнезда Гн.\
блока детекторного приемника вместо детектора (рис. 7).
12. Резисторы (рис. 21,-72, 13, 14, 15) закреплены на пане-
лях так же, как конденсаторы. Резистор (рис. 21,14) отличает-
ся от остальных расстоянием между штепселями, которое рав-
но 19 мм. На панели этого резистора закреплен дополнитель-
ный зажим. Сопротивление резистора 24 ком. Параметры ос-
тальных резисторов таковы: 4,7 Мом — 2 шт., 160 ком — 1 шт.
Все резисторы двухваттные.
13. Фишка со шнуром для подачи питания (рис. 21,76) на
блок лампы 6НЗП и блок мультивибратора выполнена в виде
пластины из винипласта размером 30 X 200 мм и имеет четыре
штепселя: два средних—для подачи напряжения накала, два
крайних (они соединены вместе) —для подачи «минуса» анод-
ного напряжения. «Плюс» анодного напряжения подают с по-
мощью удлиненного провода, вплетенного в тот же шнур. Все
провода имеют разный цвет: плюсовый — красный, минусовый —
белый, для накала — синий. Другие концы проводов шнура
снабжены зажимами в виде лапок. Длина шнура 60—70 см.
14. Две пластины из белой жести для конденсатора пере-
менной емкости (рис. 21,17). На одном конце каждой пласти-
ны закреплены штепселя, так что пластина может поворачи-
ваться (нижняя пластина имеет - два штепселя). С помощью
штепселей пластины присоединяют к гнездам блоков, показан-
ных на рисунках 3 и 7. Размер пластин 16X160 мм.
15. Короткозамкнутая вилка (рис. 21,18) применяется для
замыкания гнезд Гн2 блока (рис. 9).
90
16. Скобка (6 шт.) для соединения блоков (рис. 21, 19).
Скобки изготовлены из двухмиллиметрового листового алюми-
ния (или латуни) и имеют размер 12X35 мм. На одном конце
их сделан пропил для универсального зажима^ на другом —
для обычного.
НЕКОТОРЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
И ОПЫТЫ С НИМИ
При различных соединениях между собой, описанных блоков
можно получить большое число экспериментальных установок
по различным разделам курса физики, каждая из которых в
свою очередь служит для постановки нескольких опытов. Для
примера приведем наиболее характерные, установки и дадим
описания новых опытов.
Генератор высокой частоты
Генератор высокой частоты (рис. 23) составлен из блока
лампы (рис. 1), блока детекторного приемника (рис. 7) и вы-
прямителя ВУП-1. В анодную цепь левого триода (блок /)
включен миллиамперметр на 10 ма. В блоке (рис. 7) для полу-
чения генератора нужно произвести следующие изменения: к
гнездам Гщ присоединить гридлик, включить средневолновую
секцию катушки индуктивности, ротор конденсатора перемен-
ной емкости вывести, к Гн3 присоединить две пластины конден-
сатора из белой жести или пластины школьного раздвижного
конденсатора.
Опыты с генератором
1) Изучение зависимости емкости конденсатора от площади
взаимного перекрытия пластин.
Этот опыт проводят следующим образом: прикасаются
пальцем к торцу нижней обкладки (она соединена с минусом
источника питания) и отводят ее на угол 0, 10, 20, 30°, при
этом наблюдают уменьшение показаний миллиамперметра и
записывают эти показания. Уменьшение показаний миллиам-
перметра свидетельствует об уменьшении емкости конденсатора,
так как величина переменного тока, проходящего через конден-
сатор, прямо пропорциональна его емкости.
Вывод. Чем меньше площадь взаимного перекрытия об-
кладок конденсатора, тем меньше его емкость.
2) Зависимость емкости конденсатора от расстояния между
его обкладками демонстрируют на этой же установке. Замеча-
ют показания миллиамперметра при данном положении обкла-
док конденсатора, затем нижнюю обкладку вставляют в то же
гнездо, но другим штепселем. При этом расстояние между
М
Рис. 23
обкладками увеличивается в два раза, а показания милли-
амперметра уменьшаются примерно во столько же раз.
Вывод. Емкость конденсатора находится в ббратно пропор-
циональной зависимости от расстояния между обкладками.
3) Изучение зависимости емкости конденсатора от диэлек-
трической проницаемости диэлектрика. Между обкладками кон-
денсатора (рис. 23) поочередно помещают листы примерно
одинаковых размеров из разных материалов: плексигласа, окон-
ного стекла, пластика и наблюдают за показаниями миллиам-
перметра. Находят, что при диэлектрике из плексигласа они
больше, чем при воздушном, а при диэлектрике из оконного
стекла больше, чем из плексигласа.
4) Работа емкостного реле. Вместо миллиамперметра вклю-
чают электромагнитное реле, а в верхнем гнезде Гн3 оставляют
обкладку конденсатора. При поднесении руки к обкладке реле
срабатывает и замыкает вторичную цепь.
Генератор релаксационных колебаний и экспериментальные
установки с ним
1) Электронный метроном. Если к гнездам Гнх присоединить
конденсатор на 5,0X350 в, а к гнездам Гн2 — громкоговоритель,
на крайние зажимы блока подать напряжение питания с ВУП-1,
то можно получить метроном, частоту колебаний которого ре?
гулируют изменением сопротивления резистора /?2 и величины
напряжения питания.
92
2) Реле времени. Если к гнездам Лн2 (рис. 9) присоединить
поляризованное электромагнитное реле со вторичной цепью, то
последняя будет периодически замыкаться. Такая установка мо-
жет служить для демонстрации работы маяка.
3) Генератор развертки электронного пучка в электроннолу-
чевой трубке. Установка остается прежней, только в гнезда Гн2
вставляют закороченную вилку, а выходные зажимы (средний
и нижний) соединяют с отклоняющими пластинами электронно-
лучевой трубки. Скорость развертки регулируют переменным
резистором /?2 и изменением емкости конденсаторов, присоеди-
няемых к гнездам Г«ь
4) Звуковой генератор. Установка остается прежней, но к
гнездам Гн{ присоединяют конденсатор на 4400 пф, а к гнездам
Г«2 — громкоговоритель. Частоту звуковых колебаний изменя-
ют с помощью переменного резистора или величины напряже-
ния питания. Для увеличения выходной мощности всех (четы-
рех) установок блок релаксационного генератора (рис. 9) необ-
ходимо соединить с блоком лампы (рис. 1) так, как показано
на рисунке 24. В зависимости от нагрузки в цепи анода триода
и емкости конденсатора, присоединяемого к гнездам Гн1 блока
релаксационного генератора, получают ту или иную установку:
метроном, звуковой генератор, реле времени, генератор разверт-
ки электронного пучка.
Если в анодную цепь триода включить миллиамперметр
(рис. 24), то можно наблюдать за постепенным возрастанием
93
напряжения на выходе генератора и быстрым его убыванием,
т. е. релаксационные колебания. Если выход релаксационного
генератора соединить с входом осциллографа, то на экране ос-
циллографа можно наблюдать форму пилообразного напряже-
ния. При увеличении частоты релаксационных колебаний полу-
чают развертку электронного пучка в виде растра.
Балансный усилитель постоянного тока
Балансный усилитель постоянного тока (рис. 25) получа-
ют путем соединения блоков 1, 3 и присоединения к блоку /
делителя напряжения. К гнездам Гнг блоков (рис. 3,4) присоеди-
няют резисторы 4,7 Мом, к двум нижним зажимам (левого ря-
да) блока 1 присоединяют переменный резистор (сопротивле-
ние катодного смещения) и проводником соединяют оба катода
триода.
Опыты с усилением
1) Обнаружение фототока (опыт Столетова). К зажимам де-
лителя напряжения присоединяют демонстрационный гальвано-
метр с нулем посередине, к гнездам Гн\ блока 3— конденсатор
раздвижной, образуемый цинковой пластиной и медной сеткой.
Переменным резистором делителя напряжения и корректором
стрелки гальванометра устанавливают стрелку на нуль. На оси,
совпадающей с осью конденсатора, на расстоянии 20—30 см
ставят ртутную лампу или электрическую дугу. При освещении
конденсатора стрелка гальванометра отклоняется и фиксирует
наличие фототока. Обращают внимание на то, что фототок по-
является только тогда, когда цинковая пластина соединена с
минусом источника тока.
2) Обнаружение несамостоятельной проводимости воздуха.
Рис. 25
Установка та же, только
вместо конденсатора Сто-
летова к гнездам ГН1 при-
соединяют другой . конден-
сатор— две пластины из
белой жести. После того как
стрелка гальванометра
установлена на нуле, между
обкладками конденсатора
вносят пламя спички или
спиртовки и наблюдают
за отклонением стрелки
гальванометра.. Чем силь-
нее пламя, тем больше по-
казания гальванометра. Об-
ращают внимание учащих-
94
о
ся на проводимость воздуха, которая возникает под действием
ионизатора.
3) Сравнение силы света двух источников.
Если к гнездам Гнх блоков 3 (рис. 25) присоединить фо-
тоэлементы СЦВ-4, то получают фотометр, установка которого
показана на рисунке 26. Для сравнения силы света эталонного
источника с исследуемым помещают их по разные стороны от
оси установки и перемещением одного из них добиваются тако-
го положения, чтобы стрелка гальванометра встала на нуль.
Для Получения точных результатов необходимо источники
света отделить друг от друга светонепроницаемым экраном.
Таким методом сравнения можно измерять густоту окраски
(калориметрия), степень прозрачности жидкости или газа (не-
фелометрия) и определять микроконцентрацию газов в воздухе.
Усилитель низкой частоты
Усилитель низкой частоты (рис. 27) составлен из блоков 1 и
4, при этом в цепь анода левого триода включен резистор на
24 ком, а правого — громкоговоритель. Усилитель хорошо уси-
ливает сигналы, поступающие как с электродинамического мик-
рофона МД-64, так и со звукоснимателя или детекторного при-
емника. (В качестве микрофона можно использовать излучатель
ультразвуков и тем самым демонстрировать обратимость пьезо-
эффекта.)
95
Если к двухкаскадному усилителю присоединить блок детек-
торного приемника, то получают приемник 0—V—2.
Звуковой генератор mana RC
Генератор составляют из блоков 1, 6, 8 так, как показано на
рисунке 28. В анодную цепь генератора включен двухваттный
резистор. Генератор вырабатывает синусоидальные колебания,
частоту которых регулируют сменой конденсаторов, присоеди-
няемых к гнездам Г«ь или переменным резистором R? (рис. 10).
Данный генератор по-
зволяет поставить все те
демонстрации по акусти-
ке, которые описаны в ме-
тодической литературе.
Если к зажимам «Сет-
ка» и «Минус» анодного
напряжения левого трио-
да присоединить терми-
стор или фоторезистор
(из комплекта полупро-
водниковых приборов), то
можно осуществить пре-
образование сигналов из-
менения температуры и
освещенности в электри-
ческие колебания.
Рис. 28
96
В. Ф. Шалое
(г. Москва)
КОМПЛЕКТ БЛОКОВ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
ДЛЯ ПОСТАНОВКИ ДЕМОНСТРАЦИОННЫХ ОПЫТОВ
Блоки электропитания при их различном сочетании позволя-
ют получать разные напряжения: переменное — от 0 до 250 в;
6,3 в; 20 в; от 0 до 1500 в; постоянное — от 0 до 220 в до 10 а;
от 0 до 350 в, от 0 до 3000 в и до 22 кв. Такие напряжения как
раз необходимы для постановки демонстрационных опытов и
некоторых работ практикума.
В комплект входят регулятор напряжения РНШ, блок мо-
стикового выпрямителя, блок фильтра, блок генератора высоко-
го напряжения с выпрямителем, блок выпрямителя с умноже-
нием напряжения. Все блоки смонтированы в стандартных ко-
робках, передняя и верхняя крышки которых изготовлены из
оргстекла, а остальные — из листового винипласта толщиной
5 мм. Задняя стенка’каждой коробки имеет вентиляционные
отверстия.
Сочетание оргстекла и винипласта обеспечивает хорошую
изоляцию, высокую прочность, а также наглядность блоков.
Дадим краткое описание блоков комплекта и укажем на
примеры их применения.
Блок регулятора напряжения РНШ (рис. 1). Это
фабричный прибор, но у него на панели с надписью «Нагрузка*
установлены дополнительный (третий универсальный) зажим и
три пары гнезд. Третий зажим соединен с седьмым витком ав-
тотрансформатора-регулятора (рис. 2). Это позволяет получить,
кроме регулируемого напряжения (0—250 в), напряжение на-
кала для радиоламп (6,3 в). Гнезда соединены с витками регу-
лятора при помощи отпаек так, чтобы на них было напряжение
20 в.
Для ознакомления учащихся с устройством регулятора на
его металлическом кожухе со стороны панели «Нагрузка» сде-
лан вырез размером 140X100 мм, который закрыт оргстеклом в
целях соблюдения техники безопасности.
Небольшие изменения, произведенные в РНШ, расширили
область его применения. Теперь он может служить для поста-
новки демонстрационных и лабораторных опытов.
В комплекте РНШ является основным блоком, так как он
определяет входные и выходные параметры остальных блоков.
Блок выпрямителя (рис. 3) собран по мостовой схе-
ме (рис. 4). Диоды выпрямителя установлены на алюминиевых
пластинах-радиаторах размером 100X100 мм, которые винтами
закреплены на панели из винипласта или текстолита. Собран-
ный мост выпрямителя помещают в коробку размером 275Х
X140X120 мм, на верхней крышке которой закреплены две па-
7 Заказ № 6385
97
Рис. 1
Рис. 3
Рис. 4
Рис. 5
Рис. 6
Рис. 7
ры гнезд: с одной снимают напряжение накала, с другой—ре-
15 лируемое напряжение постоянного тока. Для соединения
блока выпрямителя с РНШ служит трехжильный шнур длиной
60 1м с Самодельной трехштепсельной вилкой на конце.
Так как В выпрямителе поставлены диоды Д232А (Д231 —
Д233), рассчитанные на ток до 10 а и напряжение 400 в, то
РНШ вместе с блоком выпрямителя (рис. 5) полностью заме-
няет школьный электрораспределительный щит.
Экспериментальную установку (рис. 5) можно использовать
во всех опытах по электродинамике, предусмотренных програм-
мой в VII и IX классах.
О величине напряжения на выходе можно судить по показа-
ниям вольтметра, присоединенного к выходу выпрямителя, или
исходя из показаний вольтметра-регулятора. В последнем слу-
чае, для того чтобы каждый раз не делать перерасчет напря-
жений переменного и постоянного тока, можно на верхней па-
нели выпрямителя приклеить таблицу Г.
Таблица I
77(e) 50 60 70 80 90 100 по 120 130 140
-1/(8) 45 50 60 70 80 90 95 105 115 125
Продолжение
U(e) 150 160 170 180 190 200 210 220 230 210 250
-7/(8) 130 135 145 150 160 170 180 190 200 210 220
Блок фильтра (рис. 6) состоит из двух электролитиче-
ских конденсаторов КЭ40,0Х40О в, дросселя, в качестве кото-
рого используется вторичная обмотка трансформатора ТВК-70,
пяти зажимов и четырех штепселей. Они соединены по схеме,
показанной на рисунке 7, и размещены в коробке размером
275X140X80 мм. Расположение штепселей блока фильтра стро-
го соответствует размещению гнезд на блоке выпрямителя.
С помощью штепселей блок фильтра присоединяют к гнездам
выпрямительного моста и получают выпрямитель с регулируе-
мым напряжением для питания радиоконструкции (рис. 8).При
изменении напряжения на регуляторе от 0 до 250 в напряже-
ние на выходе выпрямителя изменяется от 0 до 350 в. Это ус-
танавливают по показаниям отдельного вольтметра или же по
показаниям вольтметра-регулятора и таблицы 2 пересчета, ко-
торая может быть приклеена к верхней панели блока фильтра.
7*
99
Рис. 10
Таблица 2
и{в) 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
-и (в) 79 80 95 ПО 125 140 150 160 180 190
Продолжение
и (Л 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250
-и (в) 205 215 225 240 255 270 285 300 315 330 345
Блок питания (рис. 8) может быть применен для поста-
новки многих опытов в IX классе по разделу «Основы электро-
динамики», в X классе — по разделу «Колебания и волны».
Блокгенератора высокого напряжения с вы-
прямителем (рис. 9) состоит из задающего генератора на
лампе 6Н1П, выходного каскада генератора на лампе 6П13С и
высоковольтного выпрямителя с умножением напряжения.
В основу схемы генератора высокого напряжения положена
с некоторыми изменениями схема горизонтальной развертки
телевизора «Рекорд». Благодаря выпрямителю с удвоением вы-
сокого напряжения на выходе блока получается напряжение
постоянного тока порядка 20—22 кв.
Задающий генератор работает по схеме блокинг — генера-
тора, который вырабатывает импульсы частотой 15 625±200 гц.
С конденсатора С3 пилообразные импульсы подаются для уси-
ления на выходной каскад генератора, нагрузкой которого яв-
ляется высоковольтный трансформатор Тр2 (ТВС-70) с включен-
ной параллельно его обмоткам переменной индуктивностью L
(РРС-110).
Демпфирующий диод Л3 на лампе 6Ц10П служит для уни-
чтожения затухающих колебаний, которые возникают в цепи
обмотки трансформатора Тр2 и катушки L.
Импульсы положительной полярности в 8—10 кв, возникаю-
щие на аноде выходной лампы Л2, после повышающей обмотки
трансформатора поступают на высоковольтный выпрямитель
на кенотронах 1Ц11П и Щ21П, собранный по схеме удвоения
напряжения.
Питание нити накала высоковольтного кенотрона Л^ осуще-
ствляется от специальной обмотки трансформатора Тр2, а Л3 —
от дополнительного витка, который выполняется высоковольт-
ным проводом точно так же, как и виток для накала лампы Л4.
Этот блок смонтирован в коробке размером 275X140X85 мм.
101
Рис. 11
на нижней крышке которой закрепле-
ны четыре штепселя, а на верхней —
два универсальных зажима. Питание
на высоковольтный генератор подает-
ся С блока выпрямительного моста
(рис. 10).
Высоковольтный блок питания
(рис. 10) применяют при постановке
опытов по электростатике, при изуче-
нии самостоятельной и несамостоя-
тельной проводимости газа, а также
для питания спектральных трубок.
Блок выпрямителя с умножением
напряжения (рис. 11) состоит из повы-
шающего трансформатора Тр, двух
конденсаторов типа КБГ-МН2Х 1,0 мкф
с рабочим напряжением 600 в, вось-
ми диодов типа Д7Ж, или Д226, вось-
ми резисторов типа ВС-0,25 сопротивлением по 100 ком, четы-
рех зажимов, тумблера на два положения.
Пакет трансформатора набран из пластин Ш30Х30. Пер-
вичная обмотка имеет 1320 витков с отводом от 762-го витка,
вторичная — 9200 витков провода ПЭЛ-0,1.
В конденсаторе КБГ-МН2Х1,0 мкф два конденсатора; при
включении их в цепь (рис. 11) они соединяются последователь-
но, а для выравнивания плеч каждый конденсатор зашунтиро-
ван резистором типа ВС-0,5 на 2 Мом. На схеме указана общая
емкость двух конденсаторов после их последовательного сое-
динения.
Блок выпрямителя смонтирован в коробке размером 275X
X140X130 мм. Он соединяется с регулятором напряжения
(рис. 12) с помощью трехжильного шнура со специальной трех-
полюсной вилкой на конце.
Рис. 12
102
О напряжении на выходе выпрямителя судят по показани-
ям вольтметра регулятора и таблицы пересчета.
Блок выпрямителя (рис. 12) необходим для питания осцил-
лографических трубок, газоразрядных счетчиков, многокаскад-
ных фотоумножителей.
Практическая работа в школе с комплектом блоков элек-
тропитания показала эффективность его применения не только
на уроке, но и в кружке при наладке самодельных Приборов.
В. И. Рине кий
(г. Ивано-Франковск)
ГЕНЕРАТОР ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИИ
В качестве источников высокого напряжения при проведении
демонстраций по курсу физики используются преимущественно
электрофорные машины и индукционные катушки. Эти прибо-
ры имеются во всех физических кабинетах и обладают опреде-
ленными достоинствами: конструктивной простотой, доступно-
стью для обозрения, а принцип их действия может быть объяс-
нен и усвоен учащимися. Однако эксплуатационные недостатки
электрофорных машин и индукционных катушек значительно
осложняют их использование.
Для обеспечения успеха демонстрационного эксперимента
необходима высокая надежность и постоянная работоспособ-
ность источника высокого напряжения. Достаточно надежными
источниками являются электростатические генераторы Ван-де-
Граафа и высоковольтные преобразователи напряжения.
Самостоятельное изготовление ленточных электростатических
генераторов в школьных условиях затруднительно, так как для
этого необходимы специальные материалы и станочное обору-
дование. Что же касается высоковольтных преобразователей
напряжения, то они вполне могут быть построены учащимися
под руководством учителя физики. Описания таких генерато-
ров имеются в методической и радиолюбительской литературе.
К сожалению, в описанных приборах используются самодель-
ные высоковольтные трансформаторы, изготовление которых
трудоемко и требует дефицитных материалов. В эксплуатаци-
онном отношении высоковольтный трансформатор является
наиболее уязвимым узлом преобразователя, так как он подвер-
жен опасности электрического пробоя. Поэтому целесообразна
разработка преобразователя, в котором применялся бы транс-
форматор промышленного изготовления, доступный для приоб-
ретения и обладающий достаточной эксплуатационной надеж-
ностью.
В предлагаемой статье описывается генератор высоких на-
пряжений, построенный автором из широко распространенных
103
деталей и пригодный для изготовления в школьных условиях.
Приводятся основные характеристики, описываются схема и
конструкция, а также некоторые опыты с применением гене-
ратора.
Технические характеристики генератора
1. Выходные напряжения:
а) переменное высокочастотное с амплитудой, регулируемой в преде-
лах 15—20 кв;
б) постоянное, регулируемое в пределах 15—20 кв, при токе до
300 мка;
в) постоянное, регулируемое в пределах 40—50 кв, при токе до
100 мка;
г) импульсное с амплитудой до 200 кв, длительностью порядка
1 мксек и периодом повторения, регулируемым в пределах 2—5 сек.
2. Потребляемые напряжения:
а) постоянное 250—300 в при токе не более 125 ма;
б) переменное 6,3 в при токе 1,3 а.
3. Потребляемая мощность не более 45 вт.
4. Габариты: два блока 285 X225X485 мм.
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА
Генератор высоких напряжений состоит из двух функцио-
нальных блоков: генератора регулируемых напряжений (ГРН)
и генератора импульсных напряжений (ГИН). Принципиальная
схема генератора приведена на рисунке 1.
В ГРН осуществляется превращение энергии первичного
источника тока в энергию высокочастотного тока, напряжение
которого повышается, выпрямляется и умножается. Первичным
источником является обычный выпрямитель (на рисунке 1 не
показан), от которого через зажимы 31—З3 подают напряже-
ния, используемые для питания цепей лампы Л\ ГРН.
Пентод Л1 совместно с трансформатором Тр}, конденсатора-
ми Ci—С3 и резисторами Ri—образует схему генератора не-
затухающих колебаний. Колебательный контур генератора со-
стоит из индуктивностей обмоток I и II трансформатора Тр\ и
их междувитковых емкостей. Обмотка / служит для создания
положительной обратной связи, а обмотка /// является повы-
шающей. Поскольку эта обмотка содержит большое количество
витков, коэффициент трансформации велик и амплитуда пере-
менного напряжения, действующего между зажимами 35 и 31,
достигает 20 кв. Это напряжение выпрямляется кенотроном Л3,
сглаживается конденсатором С3 и поступает на зажим 36. Пуль-
сирующее напряжение, существующее между катодом и анодом
кенотрона Л2, умножается с помощью кенотронов Л3—Л4 и
конденсаторов С4—С3. В результате умножения на зажиме 37
возникает постоянное напряжение порядка 50 кв. Накал кено-
тронов Л2—Л4 осуществляется соответственно от обмоток
IV— VI, размещенных на сердечнике трансформатора Тр}. Во
избежание перекала кенотронов последовательно с обмотками
104
IV—VJ включены резисторы Rt—Re, гасящие избыток напря-
жения. Изменяя сопротивление переменного резистора R2 в цепи
экранной сетки лампы Ль можно регулировать амплитуду ко-
лебаний генератора и, следовательно, величины напряжений,
развивающихся на зажимах 3®—З7 относительно заземленного
зажима З4.
Постоянное высокое напряжение с выхода ГРН через штеп-
сельные разъемы ШР\—ШР2 подается на блок ГИН. Это на-
пряжение через цепочки резисторов Ri—R24 заряжает конденса-
торы Се—Сю. После зарядки конденсаторов происходит пробой
искровых разрядников Р11— Pt и их искровые промежутки стано-
вятся электропроводными. В результате этого конденсаторы
Рис. 1
105
С6—Сю оказываются соединенными последовательно. На время
порядка 1 мксек, в течение которого существует разряд в искровых
промежутках разрядников Р\—Pt, между электродами разряд-
ника Р5 действует напряжение, равное сумме напряжений на
каждом из конденсаторов Се—Сю и достигающее 200 кв и более.
После пробоя разрядника Р$ конденсаторы С6—Сю разряжают-
ся через его искровой промежуток, проводимость искровых
промежутков разрядников Р{— Р< прекращается и их временное
последовательное соединение прерывается. В дальнейшем опи-
санные процессы периодически повторяются.
Таким образом, между электродами разрядника Pt развива-
ются кратковременные импульсы напряжения с амплитудой до
200 кв. Период повторения этих импульсов регулируется в пре-
делах 2—5 сек путем изменения входного напряжения ГИН с
помощью резистора /?2-
В принципе возможно повышение выходного напряжения
ГИН за счет увеличения числа его звеньев до 8—10.
ДЕТАЛИ И КОНСТРУКЦИИ
В качестве трансформатора Tpt применяется унифицирован-
ный трансформатор строчной развертки типа ТВС-А или ТВС-Б
(от распространенных телевизоров УНТ-35, УНТ-35-1 и более
ранних моделей: «Рекорд», «Рубин», «Верховина», «Весна»
и т. п.). Такие трансформаторы постоянно имеются в продаже,
и стоимость их невелика. Для использования унифицированно-
го трансформатора в ГРН необходимо разместить на его сер-
дечнике дополнительные обмотки V и VI. Каждая из них содер-
жит один виток провода в высоковольтной изоляции. Лучше
всего использовать для этой цели два отрезка коаксиального
кабеля (применяемого для телевизионных антенн), удалив с
них наружную оболочку и металлическую оплетку. Если такого
кабеля нет, то можно взять провода в полихлорвиниловой изо-
ляции, натянув на них полихлорвиниловые трубки. Проводники
изгибают вокруг сердечника трансформатора так, чтобы они
образовали одиночные витки, и увязывают тонкой полихлорви-
ниловой трубкой или липкой полихлорвиниловой лентой. Рас-
положение витков на сердечнике произвольное.
Сопротивления резисторов: /?1=0,1 Мом; R2—l0 ком- R3=*
—2,2 ком- /?4=/?в=*4 ом; /?? = /? 24 =10 Мом. Емкости конденсате-,
ров: <71 = 510 пф; Сг=330 пф; С3=Сю=390 пф (15 кв).
Конденсаторы Ci—С2 слюдяные типа КСО или пленочные
типа ПО. Конденсаторы С3—С10 пленочные высоковольтные ти-
па ПОВ могут быть заменены керамическими высокольтными
конденсаторами типа КОБ-2. Резистор типа ВС-1 или МЛТ-1.
Переменный резистор R2 типа СП-2 или проволочный. Рези-
сторы Rt—Rt наматываются манганиновым или константано-
вым проводом диаметром не менее 0,2 мм на резисторах типа
106
К аноду /It
Обмотка IV Панель лг
К зажиму 3, ’ ’ —--‘""’"'У л анооу Л2
а
6
Рис. 2
МЛТ-0,5 или МЛТ-1, используемых в качестве каркасов. Рези-
сторы /?3 и R7—/?24 типа ВС-2 или МЛТ-2.
Лампу 6П31С можно заменить на лампу 6П13С, а лампы
1Щ1П — на 1Ц21П или ЗЦ18П. В случае применения ламп
ЗЦ18П резисторы —Re не нужны. При замене ламп следует
учесть различие их цоколевок (иное расположение выводов
электродов).
Блоки ГРН и ГИН смонтированы на двух одинаковых шас-
си, в качестве которых использованы полистироловые фотован-
ночки форматом 18X24 см. Полистирол обладает отличными
электроизоляционными свойствами, ударопрочен, а для укреп-
ления на нем деталей не требуется никакой механической об-
работки. Подлежащие установке болты, зажимы, выводы дета-
лей и концы монтажных проводников нагреваются паяльником
и вдавливаются в полистирол, а после охлаждения оказывают-
ся надежно закрепленными в нем.
На рисунке 2, а приведено расположение выводов трансфор-
матора Тр\ (вид сверху) и их подключение к схеме ГРН, а на
рисунке 2,6 — монтажная схема ГИН (вид снизу).
На рисунке 3 представлен внешний вид ГРН. (Защитный
кожух снят и на рисунке не показан.) Лампа Л\ с резисторами
R\—R3 и конденсаторами С|—С2 образует один конструктивный
узел, а трансформатор Tpt с лампами Л2—Л^ резисторами
Rt—Rs и конденсаторами С3—С5 — другой. Расстояние между
Рис. 3
108
этими узлами, смонтированными на прямоугольных платах из
оргстекла или гетинакса, должно быть не менее 30 мм. Лампы
Л2 и установлены цоколем вверх, благодаря чему сокраща-
ется длина соединительных проводников и упрощается монтаж
ГРН.
На рисунке 4 показан внешний вид ГИН в действующем
состоянии. Электроды разрядников Pt—Р4 представляют собой
отрезки толстого провода, концы которых изогнуты в форме ко-
лец диаметром 10 мм и расположены на расстоянии 25 мм от
поверхности шасси. Начальное межэлектродное расстояние раз-
рядников Pi—Р4 равно 20 мм и может регулироваться при на-
лаживании путем подгибания электродов.
Конструкция разрядника Р5 позволяет изменять расстояние
между его электродами от 0 до 300 мм, а также снимать элек-
троды. Для этого металлические стержни, несущие шаровые
электроды, проходят сквозь втулки, укрепленные на съемных
металлических колонках. Высота колонок должна быть не ме-
нее 150 мм (максимальная высота не ограничена).
При монтаже ГРН и ГИН следует применять проводники в
хорошей изоляции,'располагать детали по возможности дальше
друг от друга и тщательно выполнять пайки, так, чтобы они не
имели выступов и заострений. Несоблюдение этих требований
может привести к возникновению в ГРН и ГИН коронных раз-
рядов, которые довольно трудно обнаружить и устранить.
ГИН должен присоединяться к ГРН короткими (не более
1 м) проводниками в высоковольтной изоляции, например от-
резками коаксиального кабеля с удаленной оболочкой и метал-
лической оплеткой или провода в толстой полихлорвиниловой
изоляции. К концам этих проводников следует припаять одно-
109
полюсные вилки, которые, будут служить штепсельными частями
разъемов ШР\ и ШР2. Затем на проводники нужно натянуть
полихлорвиниловые трубки так, чтобы они покрывали весь про-
водник и охватывали изоляционную втулку вилки. Применение
усиленной изоляции позволит избежать нежелательных разря-
дов и утечек.
МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ
ГРН и ГИН являются источниками весьма высоких напря-
жений, однако сами по себе они не представляют опасности, для
жизни и здоровья человека, так как внутреннее сопротивление
ГРН велико, а емкости конденсаторов Сз—С\0 и накапливаемая
ими энергия незначительны. Тем не менее высоковольтный раз-
ряд через тело экспериментатора воспринимается им как не-
приятное ощущение и вызывает непроизвольные движения (от-
дергивание), которые могут привести к нежелательным послед-
ствиям: падению, опрокидыванию приборов и т. п.
Для того чтобы не подвергаться действию разрядов во вре-
мя налаживания ГРН и ГИН и при их эксплуатации, необхо-
димо соблюдать следующие правила:
1. Перед включением обязательно соединять зажим 3< ГРН
с землей.
2. Не прикасаться к деталям и проводникам работающих
ГРН и ГИН руками или электропроводными телами.
3. Перемещать высоковольтные соединительные проводники
и электроды шарового разрядника Р$ с помощью изолирующей
штанги длиной не менее 50 см (можно использовать чистую
сухую стеклянную трубку).
4. После выключения ГРН и ГИН разряжать конденсаторы
изолированным гибким проводником, один конец которого со-
единяют с заземленным зажимом 3«, а другим прикасаются на
несколько секунд к зажиму З7.
По окончании налаживания нужно заключить ГРН в метал-
лический корпус размером не менее 350 X 300 X 250 мм. Он мо-
жет быть изготовлен из жести и должен иметь вентиляционные
отверстия. Зажимы З5—З7 и гнездовые части разъемов
ШР1—ШР2 следует установить на пластине из полистирола или
оргстекла. Заземление корпуса обеспечит безопасность эксплуа-
тации и предотвратит возникновение помех 'радиоприему. Ручка
регулировки напряжения ГРН, расположенная на поверхности
корпуса, должна соединяться с осью переменного резистора R2
посредством изолирующей втулки, в качестве которой можно ис-
пользовать полистироловый автоматический карандаш.
Смонтированный и налаженный ГИН желательно поместить
в корпус таких же размеров, склеенный из оргстекла и снаб-
женный съемной крышкой. Более доступно изготовление корпу-
са ГИН в виде каркаса из деревянных реек с пазами, в кото-
рые вставляют обычное оконное стекло.
ио
НАЛАЖИВАНИЕ
После Проверки монтажа ГРН вставляют в панельку лампу
Л\ и соединяют зажимы 3\—З3 с выпрямителем, а 34 зазем-
ляют. Включив питание, проверяют наличие генерации, при-
знаком которой является звук высокого тона, издаваемый
трансформатором Tpi, и свечение неоновой лампы, приближае-
мой к анодному выводу лампы JIt. При питании ГРН от выпря-
мителя напряжением 250—300 в напряжение на управляющей
сетке лампы Л] относительно зажима З3 равно —25 в, а на
экранной 120—160 в в зависимости от положения ползунка
переменного резистора /?г. Катодный ток лампы должен состав-
лять 100—125 ма. В случае значительных отклонений от ука-
занного режима необходимо проверить детали ГРН. При неста-
бильной работе, характеризующейся самопроизвольным измене-
нием напряжений на сетках лампы Ль следует уменьшить со-
противление резистора /?ь
Когда устойчивая генерация будет достигнута, проверяют
высокочастотное напряжение на зажиме З3. Для этого к нему
приближают неоновую лампу, которая должна зажигаться на
расстоянии 30—50 мм от зажима. Затем выключают питание,
вставляют лампы Л3—Л4, вновь включают питание и определя-
ют величину высокого напряжения на зажимах 36 и Зт. Для
ориеншровочной оценки напряжений присоединяют к гнезду
разъема ЩР\ хорошо изолированный проводник, прикладывают
к зажиму начало пластмассовой масштабной линейки и медлен-
но приближают свободный конец проводника вдоль линейки к
зажиму. Когда между концом проводника и зажимом начнут
проскакивать искры, замечают расстояние между ними и уда-
ляют проводник. Это расстояние, выраженное в миллиметрах,
приближенно равно величине напряжения в киловольтах. При
выполнении описанных операций нельзя допускать возникнове-
ния непрерывного искрового разряда, который может вывести
из строя кенотроны Лг—Л<.
Налаженный ГРН соединяют с ГИН, который устанавлива-
ют на изолирующую поверхность, например на лист стекла.
Шары разрядника Р5 разводят на максимальное расстояние.
Включив питание ГРН, увеличивают его выходное напряжение
с помощью резистора до появления в межэлектродных проме-
жутках разрядников Pi—Pi одновременных искровых разрядов.
Затем с помощью изолирующей штанги постепенно сближают
шары разрядника Р3 до возникновения между ними искрового
разряда. Пробой разрядника Р$ должен происходить при рас-
стоянии между его шарами не менее 120—150 мм. Для увели-
чения амплитуды импульсного напряжения и, следовательно,
длины искры нужно несколько увеличить межэлектродное рас-
стояние разрядника Р\, а затем Р3 и т. д. Эти регулировки про-
изводят несколько раз, добиваясь увеличения длины пробивае-
111
мого искрой промежутка между шарами разрядника Р$ до 200 мм
и более.
Как показал опыт, конденсаторы типа ПОВ на рабочее на-
пряжение 15 кв длительно выдерживают 40—50 кв. Однако
среди них могут встретиться экземпляры, не выдерживающие
такого напряжения. Для выявления таких конденсаторов реко-
мендуется подвергнуть их испытанию повышенным напряжени-
ем. Разведя шары разрядника Р$ на максимальное расстояние,
включают питание и устанавливают максимальное выходное
напряжение ГРН уменьшением сопротивления переменного ре-
зистора Ri до нуля. В таком режиме ГРН и ГИН должны про-
работать 10—15 мин. Если за это время нормальная работа не
нарушится, то все конденсаторы выдерживают повышенное на-
пряжение, что гарантирует длительную безаварийную эксплуа-
тацию ГРН и ГИН. В случае же исчезновения или уменьшения
выходного напряжения ГИН следует выключить питание и, вы-
ждав несколько минут, проверить высоковольтные конденсато-
ры Сз—Сю. Сопротивление исправного конденсатора превышает
2000 Мом, а пробитого снижается до 1—2 Мом. Это легко обна-
руживается с помощью авометра. После замены вышедшего из
строя конденсатора повторяют испытание.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
В качестве первичного источника питания ГРН может ис-
пользоваться любой выпрямитель, обеспечивающий анодное на-
пряжение 250—300 в при токе нагрузки до 125 ма и накальное
напряжение 6,3 в при токе 1,3 а. Пригодны имеющиеся в школь-
ных физических* кабинетах полупроводниковые и кенотронные
выпрямители.
В нерабочем состоянии ГРН и ГИН следует хранить в су-
хом месте и защищать от попадания пыли.
ДЕМОНСТРАЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГРН
ГРН можно использовать в качестве источника высокого по-
стоянного напряжения для проведения опытов по электростати-
ке, электрическому разряду в газах и вакууме. Используя высо-
кочастотный выход ГРН, можно продемонстрировать свечение
безэлектродных газоразрядных трубок в электрическом поле.
Таким образом, ГРН заменяет электрофорную машину, индук-
ционную катушку и трансформатор Тесла.
Поскольку демонстрации по электростатике и разряду в ва-
кууме и газах исчерпывающе описаны в методической литера-
туре, останавливаться на них нет необходимости. Следует лишь
отметить, что некоторые опыты с ГРН удаются лучше, чем с
традиционными источниками высокого напряжения. К их числу
112
относятся коронный разряд, «электрический ветер», зарядка
лейденских банок и технических конденсаторов, искровой раз-
ряд, перекрытие изоляторов разрядом и др.
ДЕМОНСТРАЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИН
Ввиду того что ГИН обычно не используется в практике
школьного физического эксперимента, опишем некоторые демон-
страции с его применением (рис. 5).
Опыт I. Притяжение разноименных зарядов. Силовые линии
поля. К шарам разрядника прикрепляют пластилином короткие
отрезки нитей (или шпагата, тесьмы и т. п.). Для улучшения
видимости позади располагают контрастный фон. Включив пи-
тание, наблюдают вытягивание нитей вдоль силовых линий по-
ля. После выключения питания нити некоторое время сохраня-
ют свое положение за счет остаточных зарядов, накопленных
конденсаторами ГИН, а затем медленно опадают.
Опыт II. Коронный разряд. Разводят шары разрядника на
максимальное расстояние, затемняют помещение и включают
питание. При работе ГИН периодически возникают светящиеся
лучи сиреневого цвета, направленные перпендикулярно поверх-
ности шаров. В паузах поверхность электродов разрядника сла-
бо светится.
Опыт III, Кистевой разряд. К поверхности шаров прикреп-
ляют пластилином мелкие гбоздики, разводят шары на макси-
мальное расстояние и затемняют помещение. После включения
питания вблизи острых концов гвоздей появляются кистевые
разряды.
Опыт IV. Искровой разряд между шарами. Устанавливают
«шары на расстоянии 150—200 мм и включают питание. Между
шарами проскакивают яркие бело-голубые искры, сопровожда-
ющиеся сильным треском. Затемнять помещение не нужно, так
как яркость искр очень велика. Интересно отметить, что разря-
ды возникают во всех искровых промежутках одновременно
(см. рис. 4).
Опыт V. Искровой разряд между остриями. Заменяют шаро-
вые электроды остроконечными и включают питание. Раздви-
гая электроды изолирующей штангой, убеждаются в том, что
пробиваемое искрой расстояние больше, чем при шаровых элек-
тродах.
Опыт VI. Свечение газа в электрическом поле. Заменяют
один из электродов газонаполненной лампой накаливания с
прозрачным баллоном (пригодна перегоревшая лампа), затем-
няют помещение и включают питание. Происходят искровые
разряды на баллон лампы, внутри которого возникает свечение
газа. Для сравнения можно заменить газонаполненную лампу
пустотной (лампы на 25 вт и меньше пустотные), повторить
опыт и убедиться, что свечение внутри баллона отсутствует.
8 Заказ № 6385
113
Опыт VII. Свечение разреженного газа. Вместо шаров раз-
рядника устанавливают две неоновые лампы, затемняют поме-
щение и включают питание. Обе лампы ярко светятся. Опыт
особенно эффектен, если вместо неоновых ламп использовать
два стабилитрона с различным наполнением, например СГЗС и
СГ4С, или две спектральные трубки. В этом случае получается
разноцветное свечение. Можно также показать свечение без-
Электродных газонаполненных трубок, поместив их с помощью
изолирующей штанги в межэлектродное пространство разряд-
ника.
Опыт VIII. Перекрытие разрядом цилиндрического изолято-
ра. На один из шаров разрядника надевают стакан или ап-
течную фарфоровую баночку и включают питание. Искра оги-
бает изоляцию. Можно надеть стаканы на оба шара.
Опыт IX. Перекрытие разрядом плоского изолятора. Между
шарами разрядника помещают с помощью изолирующей штан-
ги прямоугольный кусок стекла и включают питание. Искра
огибает стекло по кратчайшему пути.
Опыт X. Пробой изоляции разрядом. Между шарами поме-
шают с помощью изолирующей штанги изогнутый кусок плот-
114
пой бумаги (лучше цветной) и включают питание. После серии
разрядов в бумаге появляется несколько маленьких отверстий.
Для показа отверстий вырезают часть бумаги, вставляют в кад-
ровую рамку проекционного аппарата и проецируют на экран в
затемненном помещении.
Опыт XI. Воспламенение искрой горючих материалов. Один
из щаров обертывают ватой, смоченной ацетоном или бензином,
и включают питание. Первым же искровым разрядом вата вос-
пламеняется.
Опыт XII. Действие молниеотвода. Через ушко большой
швейной иглы пропускают голый медный провод и привязывают
им иглу к одному из шаров. Для устойчивости горизонтального
положения иглы дополнительно прикрепляют ее к шару пласти-
лином. Затем обертывают шар ватой, смоченной ацетоном или
бензином, и включают питание. Искры проскакивают между
свободным шаром и иглой, но вата не загорается. Для успеха
этого опыта игла должна быть как можно длиннее, чтобы иск-
лючить вероятность воспламенения паров, окружающих вату.
Опыты XI—XII можно осуществить в другом, более нагляд-
ном варианте, используя в качестве одного электрода «облако»,
вырезанное из алюминиевой фольги, а в качестве другого «до-
мик», также сделанный из фольги. Оба электрода прикрепляют
пластилином к листу стекла, расположенному в вертикальной
плоскости, и соединяют проводниками с шарами разрядника,
которые разводят на максимальное расстояние. Вату, смочен-
ную горючей жидкостью, прикрепляют к крыше «домика». Пос-
ле показа воспламенения ваты устанавливают иглу:«молниеот-
вод» так, чтобы был обеспечен хороший контакт ее с «доми-
ком», и демонстрируют защитное действие молниеотвода.
Перечисленными опытами не исчерпываются возможности
применения ГРН и ГИН в демонстрационном эксперименте.
В. И. Черняновский
(г. Белгород)
ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР
НА ТЕРМОБАТАРЕЕ
Предлагаемый демонстрационный электрический термометр
(рис. 1), применяемый в опытах по теплоте, можно легко изго-
товить в школьных условиях. Он состоит из термобатареи,
вставленной в трубку из изолирующего материала с достаточ-
ной термостойкостью и малой теплопроводностью (эбонит, тек-
столит). Для того чтобы температура холодных спаев термопар
была более стабильной, нижний конец трубки у выхода термо-
пар заливают пластмассой (бутокриз, эпоксидная смола).
8* 115
К клеммам
гальвано-
метра
Рис. 1
В качестве материала для изготовления термопар берут кон-
стантановую (от старого реостата) и отожженную железную
проволоки. Длина термопар 17—20 см. Надежная сварка скру-
ченных концов термопар производится следующим простым спо-
собом: один провод от трансформатора или РНШ (20—30 в)
присоединяют к угольному стержню или пластине, а другой —
к свариваемой термопаре, затем касаются концом термопары
угольного стерженька. В возникающей при этом электрической
дуге концы проволок плавятся и свариваются.
Чтобы расширить область'применения термометра на термо-
батарее, требуется увеличить его чувствительность. Для этого
надо соединить последовательно несколько, например 12, тер-
мопар. Для измерения температуры в пределах от 0 до 100° С
вполне достаточно четырех термопар. Сделав выводы от термо-
батареи через каждые четыре термопары (от четырех, восьми и
двенадцати термопар), можно менять достаточно широко пре-
делы измерения термометра, повышая его чувствительность со-
ответственно в два и три раза.
В ручку термометра вмонтирован переключатель на три по-
ложения, к которому присоединены три вывода от термобата-
реи. В качестве переключателя использован предохранительный
патрон (от магнитофона) на три положения предохранителя с
высверленным отверстием для двух проводников, при помощи
которых подключают термобатарею к гальванометру демонстра-
ционного вольтметра.
Для удобства пользования таким термометром шкалу галь-
ванометра градуируют в градусах. Таких шкал можно изгото-
вить три: одну — на 100° С (от 0 до 100° С), другую — на 50° С
и третью — на 25° С.
116
С. А. Цуканов
(г. Кимовск)
ТРИ ПРИБОРА НА ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИХ ДИОДАХ
Несколько лет назад стали широко распространяться пере-
ключающие (чётырехслойные) управляемые и неуправляемые
диоды, применение которых позволяет создавать новые интерес-
ные эксплуатационные и демонстрационные приборы.
Нами было разработано и построено три демонстрационных
прибора по курсу физцки средней школы с использованием
кремниевых неуправляемых переключающих диодов с проводи-
мостью р—п—р—n-типа. (Эти диоды, ранее имевшие маркиров-
ку Д227А—И (или Д228А—И), теперь имеют маркировку
КН102А-И.)
Основная особенность их действия заключается в том, что
до определенного значения напряжения (в прямом направле-
нии) они не пропускают тока. Как только это напряжение будет
достигнуто, они резко «открываются», т. е. их сопротивление
убывает скачком от миллионов омов до единиц омов или даже
долей ома. Этот процесс длится всего 10—20 мксек, а величина
тока (в импульсе) доходит до 10 а. При снижении напряжения
ниже величины напряжения запирания они также резко «за-
крываются» (т. е. их сопротивление возрастает до преяСней ве-
личины)/
Если параллельно конденсатору, заряженному до величины
напряжения отпирания, подключить переключающий диод (с
сопротивлением нагрузки), то в нагрузке появится импульс то-
ка (диод откроется, а после разряда конденсатора до напря-
жения запирания закроется). Если конденсатор заряжать че-
рез переменнее сопротивление, то можно получать импульсы
через изменяющиеся временные интервалы. Такая схема
(рис. 1) известна в радиотехнике как генератор пилообразного
напряжения (релаксационный 'генератор). Именно релаксаци-
онный генератор с регулируемой частотой и большой величиной
тока (в импульсе до 10 а) позволяет создать:
а) релаксационный генератор для опытов с демонстрацион-
ной электроннолучевой трубкой (например, ЛО709А) (рис. 2);
б) бесконтактный электронный метроном, позволяющий по-
лучить звуковые сигналы большой
громкости (рис. 3);
в) электронный стробоскоп, имею-
щий очень простую конструкцию
(рис. 4).
В схеме простейшего релаксацион-
ного генератора, изображенной на ри-
сунке 1, интервалы времени (т), через
которые следуют пилообразные им-
КН102Е
Рис. 1
117
Д226
2206 = £,
Y10,0*
300
KHlOlEfafMOtt]
Г “
R2150k
Ъ
2,0»
160
HV
PCM-2
a
Рис. 2
A
ДХ6
Рис. 5
Рис. 4
2(Ручн.)
4 (синхроконтакт)
Рис. 6
пульсы, численно равны произведению RC (сек), где /? —соп-
ротивление (переменное) в омах, а С — емкость в фарадах.
В демонстрационном релаксационном генераторе данные
схемы подобраны так, чтобы т=0,54-0,05 сек, т. е. частота сле-
дования импульсов регулируется переменным сопротивлением
рт 2 до 20 гц.
Благодаря малому сопротивлению открытого переключающе-
го диода Д227Е (КН102Е) практически все напряжение кон-
денсатора (80 в) приложено к горизонтально отклоняющим
пластинам электроннолучевой трубки и позволяет получить раз-
вертку луча по всему экрану (чего не удается сделать, применяя
релаксационный генератор на неоновой лампе МН-3).
Методика применения релаксационного генератора в опытах
с электроннолучевой трубкой описана в книге «Демонстрацион-
ный эксперимент в курсе физики средней школы, под ред.
А. А. Покровского, т. II (М., «Просвещение», 1972).
Питать релаксационный генератор можно либо от отдельно-
го выпрямителя, либо от смонтированного на панели вместе с
ним простейшего однополупериодного выпрямителя (рис. 5).
Применение в качестве нагрузки обмотки реле не обязательно,
возможна замена его омическим сопротивлением (если не тре-
буется производить дополнительных коммутаций электрических
цепей).
В схеме электронного метронома релаксационный генератор
позволяет получать импульсы тока величиной до 5 а непосред-
ственно через катушку громкоговорителя. При этом громкого-
воритель издает резкий звук, напоминающий удар молота.
Громкость звука вполне достаточна для озвучивания целой ау-
дитории.
Частоту следования сигналов метронома можно регулировать
в пределах от 24 до 240 в минуту, т. е. получать интервалы вре-
мени между сигналами от 0,25 до 2,5 сек.
Для большей надежности и точности в схему выпрямителя
введен газоразрядный стабилизатор напряжения, благодаря
чему прибор сохраняет градуировку при изменении напряжения
сети от 250 до 190 в.
Методика применения электронного метронома та же, что и
механического. Конструктивно прибор удобно смонтировать в
корпусе абонентского трансляционного громкоговорителя, ис-
пользуя его динамик и установив регулятор частоты (перемен-
ное сопротивление /?4) вместо регулятора громкости.
Третий прибор — электронный стробоскоп — также постро-
ен на основе схемы релаксационного генератора. Электронный
стробоскоп позволяет получать световые импульсы с частотой
следования от 10 до 100 в секунду (т=0,1—0,01 сек). Питание
стробоскопа происходит от сети переменного тока напряжени-
ем 220 в через однополупериодный выпрямитель (диод Д226,
сопротивление /?i и конденсатор CJ.
119
В Качестве стробоскопического осветителя используют лам-
пу ИФК-120, которую обычно применяют в фотовспышках. Для
обеспечения импульсной работы этой лампы применяют транс-
форматор Тр. Его первичная обмотка служит нагрузкой пере-
ключающего диода, а во вторичной (высоковольтной) обмотке
создается импульс, ионизирующий газ в лампе ИФК-120, т. е.
обеспечивающий кратковременный световой ее импульс. Транс-
форматор Тр содержит в первичной обмотке 20—30 витков про-
вода ПЭЛШО-0,4, а во вторичной 2000 витков'ПЭЛШО-0,1. Он
может быть намотан на эбонитовом каркасе (без сердечника).
(Обмотку желательно пропитать парафином.)
Чтобы появился «поджигающий» импульс, на накопитель-
ном конденсаторе С2 напряжение должно быть равно напряже-
нию отпирания переключающего диода Д227 (КН102), тогда
диод на 10—20 мксек откроется и конденсатор С2 разрядится
через обмотку / импульсного трансформатора, создавая во вто-
ричной обмотке импульс, поджигающий лампу ИФК-120. При
заданной величине емкости С2 наибольшая частота следования
вспышек стробоскопа определяется величиной R2 (при закОро-
ченном /?з), а с помощью Rs частота следования вспышек регу-
лируется в требуемом интервале частот.
Если ввести на выход импульсного трансформатора еще один
переключатель (тумблер), то возможности стробоскопа расши-
рятся (рис; 6), так как при установке тумблера в положение 2
(«ручное управление») можно с помощью кнопки Кн давать
вспышки с произвольной частотой. Можно также параллельно
120
контактам кнопки подключить механический синхроконтакт
фотоаппарата (гнезда Гн) и синхронизировать момент вспыш-
ки затвором фотоаппарата.
Стробоскоп можно применять при наблюдениях механиче-
ских колебаний, волн, свободного падения, движения тел, бро-
шенных горизонтально и под углом к горизонту, для определе-
ния числа оборотов дисков и т.-д.
Оформление стробоскопа может быть произвольным в зави-
симости от условий применения и возможностей конструктора
(рис. 7).
А. Быков, Д. Рейнгарц,
В. Терехов
(г. Ленинград)
ПРОСТОЯ ВЫПРЯМИТЕЛЬ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ
И ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
В специализированной школе-интернате при Ленинградском
государственном университете была разработана схема выпря-
мителя для проведения демонстраций и лабораторных работ
(рис. 1). Эта конструкция прошла длительное испытание в ус-
ловиях школы и доказала свою надежность.
Выпрямитель собран по мостовой схеме на четырех диодах
типа Д7Г (или Д7Д, Д7Е, Д7Ж, Д203, Д204, Д205, Д211,
Д222, Д226).
Схему подключают к сети переменного тока напряжением
220 в через нелинейное сопротивление R — электрическую лам-
пу накаливания (на напряжение 220 в). Мощность лампы зави-
сит от потребляемого выпрямленного тока и типа диодов. При
потребляемом токе 20—50 ма, что соответствует нормальным
токам прц радиотехнических опытах, мощность лампы не долж-
на превышать 50 вт. При таком токе нить накаливания лампы
имеет невысокую температуру и, следовательно, небольшое со-
противление, что не. ме.шает работе выпрямителя.
Каждый из диодов допускает максимальный ток до 100 ма,
следовательно, при мостовой схеме на выходе ток. не может
превышать 200 ма. При таком токе лампа накаливания уже
«горит» на полную мощность, сопротивление ее увеличивается
и напряжение сети оказывается приложенным почти полностью
к лампе.
Таким образом, при коротком замыкании диоды оказывают-
ся защищенными, а лампа накаливания сигнализирует о замы-
кании.
Подбором нелинейного элемента — лампы соответствующей
мощности — можно обезопасить и электроизмерительные при-
боры, применяемые в эксперименте. Например, измерение анод-
ного тока триода производится при помощи миллиамперметра
121
Задача делителя двоякая:
с пределом измерения 50 ма.
Миллиамперметр выдерживает
кратковременную трехкратную
перегрузку — ток 150 ма. Лам-
па накаливания мощностью
40 вт, рассчитанная на напря?
жение 220 в, будет при таком
токе «гореть» на полную мощ-
ность. Даже при случайном
присоединении миллиампер-
метра прямо на выход выпря-
мителя измерительный прибор
из строя не выйдет. .
На выходе мостовой схемы
получается выпрямленное на-
пряжение (до 300 в) со значи-
тельными пульсациями. Для
сглаживания пульсаций установлен конденсатор С емкостью не
менее 30 мкф и рабочим напряжением 300 в.
Параллельно конденсатору в схеме установлен делитель на-
пряжения, образованный переменным резистором /?|="3 ком
(1 вт) и постоянным резистором /?2= 15 ком (6 вт).
после отключения выпрямителя от сети он должен возможно
быстрее разрядить конденсатор (т=/?С=0,5 сек);
с помощью переменного резистора Ri можно получать вы-
прямленное напряжение в пределах от 0 до 30—40 в.
Выпрямитель удобно смонтировать на гетинаксовой либо на
какой-нибудь другой изолирующей плате.
Для получения регулируемого выпрямленного напряжения
50—300 в в качестве источника переменного напряжения ис-
пользуют автотрансформатор РНШ. В этом случае выпрямитель
удобно выполнить в виде приставки, закрепляемой непосредст-
венно на выходных клеммах РНШ.
Простота схемы описанного выпрямителя позволяет быстро
собрать необходимое число таких приборов силами учащихся
на факультативных или кружковых занятиях.
А. Л. Тар таковский
(г. Смела Черкасской области)
ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ МАГНИТНОГО
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТОКОВ
Предлагаемый прибор (рис. 1,а) состоит из изоляционного
основания / с четырьмя ножками, на котором укрепляют четы-
ре проводящих стояка 2, соединенных каждый со своей клем-
122
Рис. 1
мой 3. На стояки свободно навешивают два П-образных про-
водника (скобы) 4. Контактная пластина 5 дает возможность
замыкать соседние клеммы А и В, а контактная пластина 6 за-
мыкает по диагонали клеммы В и D (рис. 1,в).
Основание и ножки изготовлены из органического стекла.
Ножки приклеены к основанию, размером 200X150X8 мм.
Проводящие стояки изготовлены из медной проволоки диамет-
ром 2 мм, высотой 80 мм и расположены на расстоянии 100 мм
друг от друга. Расстояние между соседними клеммами 30 мм.
Стояки прикрепляются к ним под основанием, что обеспечивает
необходимую жесткость конструкции.
П-образные проводники высотой 70 мм изготовлены ::з алю-
миниевой проволоки диамет-
ром 1,5 мм. Их сечение да-
ет возможность пропускать
максимальный ток от школь-
ного электрораспредели-
тельного щита или батареи
аккумуляторов. Расстояние
между П-образными провод-
никами 6 мм. Контактные
пластины можно изготовить
из любого листового метал-
ла.
При использовании при-
бора замыкают контактной
пластиной 6 клеммы В и D;
на свободные клеммы J и С
подают постоянное напря-
жение. Весь ток пойдет по
взаимодействующим П-об-
разным проводникам в од-
ном направлении (рис. 1,в),
что обеспечит максималь-
ную силу взаимодействия.
Они ’притянутся. Наилуч-
ший эффект наблюдается со
стороны клемм С и D.
Замыкают контактной
пластиной 5 клеммы А и В; на свободные клеммы С и Дподаюг
постоянное напряжение. Ток пойдет по П-образным проводни-
кам в разных направлениях (рис. 1,е). Они оттолкнутся.
Предлагаемый прибор дает возможность поставить также
целый ряд экспериментов по электромагнетизму. На нем удоб-
но показать опыт Эрстеда. Интересно получается опыт откло-
нения проводника с током в магнитном поле. Для этого клем-
мы В и D замыкают пластиной 6, на основание ставят подково-
образный магнит. При пропускании тока, который идет в одном
123
направлении, оба проводника отклоняются в магнитном поле
магнита, что облегчает наблюдение эффекта и прямое измере-
ние силы взаимодействия.
Д. Н. Богатырев. А. Т. Портян
(г. Москва)
ДВУХКАНАЛЬНЫЙ БЛОЧНЫЙ КОММУТАТОР
К ШКОЛЬНОМУ ОСЦИЛЛОГРАФУ
Коммутатор предназначен для одновременного наблюдения
на. экранё осциллографа двух электрических процессов. Отли-
чительной особенностью его конструкции является то, что. при
соединении двух одинаковых блочных коммутаторов получается
четырехканальный коммутатор.
С помощью1 прибора можно получать осциллограммы как
переменных, так и постоянных напряжений. Схема прибора со-
стоит из небольшого числа широко распространенных деталей,
в ней используются только три низкочастотных транзистора. ;
Блочный коммутатор (рис. 1) имеет следующие технические
характеристики. Частота коммутирования входов прибора в
двухканальном режиме 8 кгц, в четырехканальном режиме при
совместной работе двух приборов 4 кгц. Диапазон частот иссле-
дуемых напряжений в двухканальном режиме 0—400 гц, в Че-
тырехканальном режиме 0—200 гц. На вход прибора можно
подавать напряжение от 5 до 250 в. Питается прибор от однбй
батареи типа КБС-Л-0,5; потребляемый ток 5 и 10 ма соответст-
венно в двухканальном и четырехканальном режимах.
Прибор состоит из мультивибратора, генерирующего комму-
тирующие импульсы с частотой 8 кгц, и двух диодных ключей
(рис. 2i). Напряжение, подаваемое на вход /, можно инвертиро-
Рис. 1
124
Рис. 2
4 3 6 2 1 5 7 8
Вых 1
к ujj Второго Влока
1 2 3 4 5 6 7 8
JL ^ЫХ.
К Шг Второго блока
вать, т. е. Изменять его фазу на 180е. Для этого тумблер T6i
нужно перевести в нижнее (по схеме) положение, тогда и на-
пряжение с зажимов «Вход I» подается на инверсный каскад,
собранный на транзисторе Ть
Делители входного напряжения позволяют ослабить иссле-
дуемые сигналы в 60 раз. Это дает возможность использовать'
коммутатор при работе с напряжением от 5 до 250 в.
При совместной работе блочных коммутаторов в четырехка-
нальном режиме их соединяют с помощью восьмиштырькового
разъема (рис. 2). При этом тумблер включения питания второ-
го прибора, коммутирующего 3-й и 4-й каналы, переводят в поло-
жение «Выкл» и тем самым осуществляют необходимые пере-
ключения в схеме, а генератор коммутирующих импульсов пе-
реводят в режим работы триггера со счетным входом.
В качестве разъемов Ш\ и Шг используют ламповую панель
и цоколь от октальной лампы. Их размещают по бокам корпу-
са прибора. При работе коммутатора в двухканальном режиме
левый разъем закрывают заглушкой. Монтаж схемы коммута-
тора выполнен на печатной плате.
Приведем примеры, использования блочного электронного
коммутатора.
Демонстрация последовательного
резонанса
Собирают цепь из последовательно соединенных емкости и
индуктивности — батарея конденсаторов и дроссельная катушка
с сердечником от универсального трансформатора (рис. 3).
Цепь подключают к школьному звуковому генератору. Напря-
жения с индуктивности и емкости подают на входы коммутато-
ра, при этом зажим «Общий» соединяют со средней точкой
схемы (точка 0). При таком способе подключения коммутатора
к схеме сдвиг фаз между напряжением на индуктивности и ем-
кости будет отличаться от реального на 180°. Чтобы осцилло-
граммы соответствовали истинному сдвигу фаз, в схему введен
инверсный каскад, изменяющий фазу напряжения, поданного на
«Вход I», на 180°. В результате сдвиг фазы на 180° осуществля-
ется дважды: один раз—при пода-
че напряжения с электрической це-
пи на коммутатор, а другой — в
коммутаторе за счет изменения фа-
зы в транзисторном каскаде.
Вращая ручку звукового генера-
тора, подбирают частоту, при кото-
рой наступает резонанс напряжений
(рис. 4). При выбранных значениях
L и С резонанс наступает при ча-
стоте примерно 250 гц.
126
Опытное определение соотношения между
действующим и амплитудным значением
напряжений переменного тоха
Схема опыта показана на рисунке 5. Перед началом, демон-
страции нужно установить одинаковое усиление на каждом из
двух каналов коммутатора. Для этого на оба входа коммутато-
ра подают одно и тоже напряжение от школьного автотрансфор-
матора типа РНШ-59. С помощью ручек «Смещение», «Усиле-
ние I» и «Усиление 11» устанавливают одинаковые амплитуды
напряжений и осциллограммы располагают на одном уровне.
Затем на один вход коммутатора подают переменное напряже-
ние от РНШ-59,.величину которого измеряют вольтметром пе-
ременного тока, а на другой вход подают регулируемое посто-
янное напряжение от универсального выпрямителя типа ВУП-1.
Дополнительный реостат сопротивлением 500 ом, включенный
как потенциометр, нужен для плавной регулировки постоянного
напряжения.
Рис. 4
вход / вход И
Рис. 5
127
Демонстрацию проводят в такой последовательности. Сна-
чала с помощью РНШ-59 устанавливают переменное напряже-
ние, равное 10 в (действующее значение). Напряжение, пода-
ваемое с выпрямителя, равно нулю. На экране осциллографа
будет видна синусоида и средняя линия, соответствующая ну-
левому уровню напряжения. Затем, перемещая подвижный кон-
такт потенциометра, постепенно увеличивают постоянное напря-
жение, подаваемое с ВУП-1. При этом на экране осциллографа
можно наблюдать смещение прямой линии от первоначального,
нулевого положения. Напряжение увеличивают до тех пор, пока
прямая линия не коснется вершин синусоиды, т. е. постоянное
напряжение станет равным амплитуде переменного напряжения.
При этом вольтметр постоянного тока показывает амплитудное
значение йапряжения, оно чуть больше 14 в, а вольтметр пере-
менного тока — действующее значение, равное 10 в. Результаты
получаются с хорошей точностью, вполне достаточной для де-
монстрационного эксперимента.
Демонстрация затухающих и незатухающих
колебаний в контуре
С помощью коммутатора можно показать ряд опытов по
«раскачиванию» колебательного контура периодическими элект-
рическими импульсами. Колебательный контур состоит из со-
единенных параллельно дроссельной катушки с сердечником от
универсального трансформатора и батареи конденсаторов. Пе-
Рис. 6
риодические импульсы подйют с
релаксационного генератора, соб-
ранного на тиратроне типа
МТХ-90 (рис. 6). Частота следо-
вания импульсов меняется пере-
менным резистором 2 Мом. Ос-
циллограммы (рис. 7) дают воз-
можность ознакомить учащихся
с основными характеристиками
колебательного контура — его
собственной частотой и доброт-
ностью. На осциллограммах хо-
рошо видно, что амплитуда зату-
хающих колебаний уменьшается
по экспоненте, а частота собст-
венных колебаний остается неиз-
менной. По этим же осциллограм-
мам легко также определить от-
носительное уменьшение ампли-
туды за каждый период, т. е.
можно судить о добротности кон-
тура.
123
Рис. 7
Блочный коммутатор может быть использован во многих
других демонстрациях, например при изучении модулированных
колебаний или при ознакомлении с работой двухполупериодного
выпрямителя. В последнем случае опыт проводят с двумя блоч-
ными коммутаторами, работающими в четырехканальном ре-
жиме.
Г. И. Жерехов
(г. Уфа)
ДЕМОНСТРАЦИИ ПО ПРИКЛАДНОЙ ЭЛЕКТРОНИКЕ
И РАДИОТЕХНИКЕ
1. Автомат повторного включения. Хорошим при-
мером использования электронных ламп в современной автома-
тике может служить устройство, применяемое на всех электро-
станциях для отключения линии при перегрузках или при
коротких замыканиях. После устранения перегрузки или замы-
кания это устройство автоматически подключает ток к потреби-
телям.
Принцип действия такого автомата можно показать на уп-
рощенной схеме (рис. 1). В цент-ре вертикальной панели
помещают маломощный вакуумный триод 6Н7С и к его сетке
и катоду через кристаллические диоды Д1 и Дг присоединяют
9 Заказ № 6385
129
вторичную катушку универсального школьного трансформатора
Тр (на 12 в).
Первичную катушку (на 120 в) включают в сеть последова-
тельно с ламповым реостатом из трех ламп Л], Л г, Л3 и кон-
тактами электромагнитного реле Р, которое, ставят в анодную
цепь лампы. Емкость сеточного конденсатора С должна быть
несколько микрофарад, а сеточное сопротивление R около од-
ного мегома. Питание схемы осуществляется от электронного
выпрямителя (6,3 в на накал лампы и 200 в на анодную цепь).
Увеличивая ток в первичной обмотке трансформатора путем
ввертывания ламп на реостате, наблюдают, что при некотором
токе на сетку лампы поступает такое отрицательное напряже-
ние, что лампа запирается. Тогда электромагнитное реле Р сра-
батывает и выключает потребитель (ламповый реостат). Через
некоторое время отрицательный заряд с сетки лампы стекает,
лампа открывается и потребитель снова оказывается включен-
ным (конечно, при условии, что перегрузка устранена, для чего
нужно вывернуть одну из ламп на ламповом реостате).
2. Триггер. Триггерная ячейка нашла широкое примене-
ние в пересчетных схемах экспериментальной ядерной физики,
а также в современных электронно-вычислительных машинах и
во многих других установках импульсной техники.
Демонстрационная схема такой ячейки (рис. 2), смонтиро-
ванная на лампах 6НЗП, содержит Следующие детали: /?!=/?2=
= 8,2 ком, /?з=/?4=£00 ком, /?5=*7?6=43 ком, /??=2,4 ком,
ом, Ci = C2==200 пф, С3=С4=0,5 мкф.
Параллельно анодным сопротивлениям включают неоновые
лампы Л| и Л2, которые позволяют установить, какой из трио-
дов открыт, а какой закрыт.
Не останавливаясь здесь на объяснении работы триггерной
ячейки, которое вполне доступно учащимся средней школы
и легко усваивается ими, опишем лишь сам процесс демон-
страции.
130
Замыкая с большими паузами ключ К четное число раз, на-
блюдаем, что лампы JIi и Лг загораются и тухнут по очереди.
Это свидетельствует о том, что когда один из триодов открыт,
то другой в это время закрыт.
Учащиеся считают, сколько раз был нажат ключ. В то же
время считают число отклонений стрелки гальванометра, подк-
люченного к выходу триггера через кристаллический диод Дз-
Число отклонений стрелки гальванометра оказывается в два
раза меньше, чем число нажатий ключа, так как кристалличе-
ский диод пропускает на гальванометр импульсы только одно-
го знака.
Таким образом, описанная схема выполняет операцию деле-
ния на два. Две триггерные ячейки, включенные последователь-
но, производят операцию деления на четыре и т. д.
3. Высокочастотный нагрев. Для многих опытов, ил-
люстрирующих применение токов высокой частоты в промыш-
ленной электронике, нужно смонтировать на лампе 6ПЗС корот-
коволновый генератор по трехточечной схеме с параллельным
питанием (рис. 3). Катушку колебательного контура L изготов-
ляют без каркаса в виде десяти витков медного провода диа-
метром 2—3 мм. Длина катушки 10 см. Внутренний диаметр
6 см. Дроссель Д наматывают на картонной трубке диаметром
1 см проводом ПЭЛ-0,3 и делают 100 витков.
Сопротивление смещения R берут около 20 ком. Конденса-
тор смещения Ci и конденсатор связи Сг около 200 пф. Конден-
сатор переменной емкости С3 у колебательного контура обыч-
ный с максимальной емкостью около 400 пф..
Для демонстрации высокочастотного нагрева в катушку ко-
лебательного контура L вносят на нитке два стальных лезвия
от безопасной бритвы, между которыми заложены спички. Лез-
9‘
131
вия должны быть скреплены болтом. После включения питания
генератора в лезвиях возникают, токи Фуко и с;таль разогрева-
ется. Спички воспламеняются, что и свидетельствует о нагре-
вании.
4. Определение влажности электронным вла-
гомером. В данной демонстрации используют коротковолно-
вый генератор по трехточечной схеме с параллельным питани-
ем, описанный выше.
Переменный конденсатор колебательного контура С3 снима-
ют и вместо него применяют цилиндрический конденсатор
(рис. 4). Такой конденсатор можно изготовить из стеклянного
цилиндра 1, если вставить в него цилиндрический медный элект-
род 2, а в центральную часть поместить запаянную снизу стек-
лянную трубку 3 с металлическим стержнем 4 внутри. И мед-
ный электрод 2, и стержень 4 соединяют с катушкой колеба-
тельного контура L коротковолнового генератора. Пространство
между медным электродом и стеклянной трубкой заполняют
сухим зерном или крупой.
Над катушкой колебательного контура генератора помеща-
ют резонансный контур, смонтированный на панели 1 (рис. 5).
Катушка резонансного контура 2 имеет такие же данные, как
и катушка колебательного контура генератора. Катушку 2 сое-
диняют с демонстрационным конденсатором переменной емко-
сти 3. К ручке конденсатора прикрепляют деревянную стрелку
4, а сзади нее ставят шкалу 5. Параллельно конденсатору резо-
нансного контура подключают через точечный кристаллический
диод 6 демонстрационный гальванометр 7. При работе генера-
тора поворачивают ручку конденсатора резонансного контура
до тех пор, пока показания гальванометра не будут наиболь-
шими. Затем наливают в зерно (крупу) воду. Резонанс немед-
ленно нарушается из-за увеличения емкости цилиндрического
конденсатора.
Рис. 4
132
5
Рис. 5
Поворачивая ручку конденса-
тора переменной емкости резо-
нансного контура, добиваются
снова наибольшего отклонения
стрелки гальванометра, т. е. яв-
ления резонанса.
Отсюда следует, что по поло-
жению ручки конденсатора резо-
нансного контура можно судить
о влажности зерна (крупы).
5. Действие антенны.
Вертикальный медный провод 1
длиной 48 см, диаметром 1—2 ми
подвешивают на изоляторе 2
около генератора 3производства
Главучтехпрома на длину волны
2 м (рис. 6). Нижнюю часть про-
вода через лампу 4 (от карман-
ного фонаря) соединяют с метал-
лической пластиной 5, изобра-
жающей Землю или противовес.
Длина проводов, соединяющих
лампу, должна быть около 2 см. Таким образом, мы получаем,
несимметричную антенну высотой в четверть волны генератора
(50 см).
Неподалеку от передающей станции (на расстоянии 1—2 м)
подвешивают на изоляторе 6 приемную антенну 7 из медного
провода любого диаметра такой же длины. К нижней части
этой антенны присоединяют кристаллический точечный диод 3.
Последний соединяют с пластиной 5 проводом длиной 2 см.
Таким образом, высота приемной антенны будет также равна
четверти длины волны генератора.
Параллельно кристаллическому диоду присоединяют демон-
страционный гальванометр 9 двумя близко расположенными
проводами любой длины.
Включив питание генератора от универсального выпрямителя
10, наблюдают, что лампа! в нижней части передающей антен-
ны горит, а стрелка гальванометра на приемной станции откло-
няется. Если отключить передающую антенну от.металлической
пластины (Земли), то лампа 4 тухнет, и стрелка! гальванометра
отклоняется очень мало. Это говорит о том, что незаземлённый
провод длиной в четверть волны не может быть антенной. То
же самое йолучим, отключив от Земли приемную антенну. Если
убрать антенну вообще, то отклонение стрелки гальванометра
будет очень малым.
Возьмем теперь в качестве передающей и приемной антен-
ны провода длиной 75 см или же 25 см. Излучение и при-
ем электромагнитных волн будет происходить также плохо.
133
Рис. 6
Лампа 4 при этом не горит. В случае антенны высотой 25 см
можно показать, что если взяться рукой за верхнюю часть ан-
тенны, то лампа 4 загорается, а стрелка гальванометра откло-
няется, так как здесь рука человека увеличивает действующую
высоту антенны.
В заключение полезно показать, что провода приемных ан-
тенн могут быть покрыты изоляцией и это не сказывается су-
щественно на их работе.
6. Управление по радио с помощью резонанс-
ного реле. Передающая часть установки (рис. 7) состоит из
двухтактного генератора УКВ производства Главучтехпрома на
длину волны 2 м, над которым расположен излучающий диполь
длиной 1 м. На сетку и катод УКВ генератора подают напря-
жение с выходных зажимов (гнезд) любого звукового генера-
тора. На рисунке 7 слева изображен простейший звуковой
генератор, собранный на базе универсального школьного транс-
форматора по трехточечной схеме с последовательным пита-
нием.
Приемная станция содержит (рис. 8) симметричную антен-
ну 1 длиной 1 л, в середину которой введен кристаллический
диод 2. Напряжение с этого диода поступает на простейший
усилитель низкой частоты 3, выходной ток которого питает по-
ляризованный электромагнит резонансного реле. 4. Обмотка
электромагнита содержит примерно 1000 витков провода
ПЭЛ-0,2 на двух катушках, надеваемых на постоянный подко-
вообразный магнит.
Над электромагнитом должны быть помещены две стальные
пластинки 5, играющие роль выключателей двух ламп 6 (от
134
карманного фонаря). Концы этих стальных пластин, удаленные
от электромагнита, закрепляют в зажимах 7, а концы, распо-
ложенные над электромагнитом, должны быть свободными, что-
бы иметь возможность вибрировать. Параллельно лампам при-
соединяют конденсаторы 8 для уменьшения пульсаций тока.
Емкость конденсаторов около 10 мкф.
Над стальными пластинами должны располагаться контакт-
ные винты 9 и над ними батарея 10 от карманного фонаря, пи-
тающая лампы через вибрирующие стальные пластины 5.
Ориентировочно укажем размеры этих пластин. Для часто-
ты тока 45 гц длина их должна быть 80 мм при ширине 5 мм
и толщине 0,35 мм. Для частоты 65 гц длина пластин 72 мм,
ширина и толщина такие же.
Рис. 7
Рис. 8
135
При использовании звукового генератора промышленного
изготовления размеры пластин могут быть практически любы-
ми, так как такой генератор позволяет легко подобрать нужную
резонансную частоту.
Перед демонстрацией опыта звуковой генератор присоединя-
ют непосредственно к, электромагниту резонансного реле и, вра-
щая конденсатор переменной емкости, подбирают две такие ча-
стоты, при которых наблюдается усиленная вибрация стальных
пластин 5 вследствие резонанса.
При демонстрации в аудитории звуковой генератор перено-
сят на передающую станцию и подают с него напряжение низ-
кой частоты на сетку и катод генератора УКВ (рис. 7).
Включив всю схему, вращают лимб конденсатора перемен-
ной емкости звукового генератора на передающей станции до
тех пор, пока на приемной станции не загорится одна из ламп.
Продолжая вращать лимб конденсатора, наблюдают, что на
приемной станции первая лампа тухнет, а вторая загорается.
Из опыта видно, что описанная простейшая установка по-
зволяет передать две команды и по желанию включать на рас-
стоянии одного из двух потребителей.
В. Ф. Савченко
(г. Чернигов)
ПРИМЕНЕНИЕ ФЕРРОМАГНИТНОГО ИНДИКАТОРА
МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ДЕМОНСТРАЦИОННОМ
ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Новая программа по физике предусматривает глубокое изу-
чение в средней школе свойств магнитного поля, установления
качественных и количественных зависимостей между величина-
ми, которые его характеризуют. Выполнение этого задания не-
возможно без надежных и эффективных приборов для измере-
ния индукции магнитного поля.
Наиболее распространенный индикатор магнитного поля«—
магнитная стрелка. Однако использование магнитной стрелки
не отвечает требованиям современной экспериментальной тех-
ники. Кроме того, магнитная стрелка имеет ряд существенных
недостатков, которые в значительной мере влияют на качество
физического эксперимента.
Мы предлагаем простой прибор, который позволяет не толь-
ко измерять индукцию магнитного поля, но и определять на-
правление вектора магнитной индукции (рис. 1).
В приборе применена балансная схема, составленная из двух
трансформаторов (рис. 2), обйотки которых намотаны на оди-
наковых ферромагнитных сердечниках. Обмотка L\ трансфор-
матора 7pi и обмотка £3 трансформатора Тр2 имеют равное
136
количество витков, соединены последовательно и присоединены
к источнику переменного тока. Вторичные обмотки также имеют
равное количество витков, но соединены так, что результирую-
щее напряжение на них равно нулю. Это явление наблюдается
при равенстве параметров обоих трансформаторов. Если это
равенство нарушено, то гальванометр, присоединенный к вто-
ричным обмоткам, покажет наличие тока в цепи.
В приборе такие трансформаторы составлены из катушек
L3 —£5 и L4—^6 (рис. 3). Катушки L4—вынесены за прибор и
служат датчиком магнитного поля. Переменный ток подается
в катушки от генератора на транзисторе Л через конденсатор
С]. Если датчик внести в магнитное поле, то магнитная прони-
цаемость ферритового сердечника уменьшится и нарушится ра-
венство параметров трансформаторов. Между свободными кон-
цами катушек Ц-Ц появится напряжение. Таким образом,
ферритовые сердечники катушек служат чувствительными эле-
ментами прибора. Для повышения чувствительности прибора
переменный ток с трансформаторов подается через выпрямитель
на базу транзистора Т2, который включен в одно из плеч сба-
лансированного измерительного мостика.
Такая схема усилителя позволяет при минимальном количе-
стве деталей получать большое усиление и легко устанавливать
стрелку гальванометра на нуль.
В схеме генератора переменного тока работает транзистор
Т1 типа МП39, хотя могут быть использованы низкочастотные
транзисторы любых других типов (П13, П15, МП40 и др.).
В коллекторную цепь транзистора включена катушка Li, кото-
рая вместе с междувитковой емкостью создает колебательный
контур. Сопротивление служит ограничителем коллекторно;
го тока. В цепь базы включена катушка L2t которая является
катушкой обратной связи генератора. Генератор работает на
частоте около 2 кгц.
137
Катушка Lt содержит 150 витков провода ПЭЛ-0,17, а
катушка Lt—55 витков провода ПЭЛ-0,1. Катушки Lt и Ls (L3
и £5) содержат соответственно 75 и 250 витков провода
ПЭЛ-0,1. Все катушки намотаны на ферритовых кольцах
Ф-2000, которые имеют размеры: £?вяеш—13 мм, dBBrtp=5 мм,
й = 5 мм.
Датчик размещен в специальной капсуле из органического
стекла, которая закреплена на-длинной ручке из диэлектрика.
Он соединен с прибором длинным трехжильным шнуром при
помощи штекерного разъема.
Все катушки залиты раствором органического стекла в ди-
хлорэтане для защиты их от влаги и механических повреждений.
Выпрямителем служит германиевый диод типа Д9Е. Конден-
сатор Сг служит фильтром выпрямленного тока. Резистор R*
подает ток смещения на базу транзистора Т2 типа МП39.
Прибор питается от одной батареи карманного фонаря типа
КБС. В комплекте с прибором используется гальванометр от
школьного демонстрационного амперметра.
При настройке прибора резистор R2 подбирают так, чтобы
усиление было максимальным: Подбором резистора R3 устанав-
ливают ток подмагничивания датчика порядка 70 ма. Постоян-
ное подмагничивание сердечника датчика делает его полярным.
При помощи индикатора магнитной индукции можно пока-
зать ряд опытов при изучении магнитного поля.
1. Обнаружение магнитного поля. Помещаем дат-
чик возле прямого проводника, по которому проходит электри-
ческий ток. Отклонение стрелки гальванометра свидетельствует
о существовании магнитного- поля вокруг проводника.
2. Зависимость направления вектора магнит-
ной индукции от направлениятока в проводник’е.
138
Изменяем направление тока в проводнике на противоположное
по сравнению с направлением тока в предыдущем опыте. Стрел-
ка гальванометра отклоняется в противоположную сторону.
Для возобновления предыдущих показаний гальванометра не-
обходимо повернуть датчик на 180°. Стрелка на датчике пока-
жет изменение направления вектора индукции магнитного поля.
3. Магнитное поле кругового тока. Прямой про-
водник сгибаем в кольцо. Двигая датчик вокруг витка, находим
место, где стрелка гальванометра отклоняется на больший угол.
Это будет в центре витка. Направление стрелки на датчике
совпадает с направлением магнитного поля в центре витка.
4. Зависимость индукции магнитного поля от
силы тока. Увеличиваем и уменьшаем силу тока в провод-
нике.. Стрелка гальванометра показывает соответствующее
увеличение и уменьшение индукции магнитного поля.
5. Зависимость индукции магнитного поля от
количества витков, приходящихся на единицу
длины катушки. Вместо одного витка включаем в цепь
катушку с большим количеством витков. Вводим датчик в маг-
нитное поле катушки. Прибор показывает значительное увели-
чение индукции магнитного поля.
6. Зависимость индукции магнитного поля от
длины катушки. Используем катушку более длинную,чем
в предыдущем опыте, но с таким же количеством витков. При
одинаковых значениях тока прибор покажет ослабление поля.
7. Влияние среды на индукцию магнитного по-
ля. В катушку с током вносим ферромагнитный стержень. При-
бор покажет изменение индукции магнитного поля. Она увели-
чится.
8. Существование с л а бо м а гн и т н ы х веществ.
Вносим в катушку с током медный или алюминиевый стержень.
Прибор не покажет изменения индукции магнитного поля.
9. Магнитный гистерезис у ферромагнетиков.
Вносим в катушку с током стальной стержень. Отмечаем пока-
зания прибора. Выключаем ток в катушке. Прибор показывает
наличие магнитного поля.
10. Магнитомягкие и магнитожесткие матери-
алы. Повторяем опыт 9 с разными ферромагнитными стерж-
нями. Наблюдаем, что остаточная намагниченность у разных
материалов различна.
11. Размагничивание ударом. Намагничиваем маг-
нитожесткий стержень в поле катушки с током. Измеряем ос-
таточную намагниченность. Резко ударяем стержнем по нако-
вальне. Снова измеряем намагниченность стержня и наблюдаем
ее уменьшение.
12. Магнитноеполе полосового маги шт а. Дат-
чик прибора передвигаем на определенном расстоянии от маг-
нита. Наблюдаем значительное усиление поля возле, полюсов.
139
13. Принцип магнитной дефектоскопии. Желез-
ный стержень с надрезом намагничиваем в магнитном поле.
Датчиком прибора исследуем магнитное поле вокруг стержня.
Наблюдаем усиление поля возле надреза.
14. Магнитный экран. Вносим датчик в магнитное поле
подковообразного магнита. Отмечаем значительное отклонение
стрелки гальванометра. При надевании на датчик толстостен-
ного железного цилиндра прибор показывает значительное ос-
лабление поля.
15. Магнитный шунт. Датчик магнитометра помещаем
возле полюсов подковообразного магнита. К полюсам магнита
подносим брусок из мягкого железа. Прибор покажет ослабле-
ние поля.
16. Магнитное поле Земли. Установим датчик в вер-
тикальной плоскости. Медленно вращаем его вокруг вертикаль-
ной оси. Прибор показывает наличие магнитного поля, вектор
магнитной индукции которого направлен с юга на север.
Г. Л1. Гайдучок
'(г. Ивано-Франковск)
ДЕЙСТВУЮЩИЕ МОДЕЛИ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ
ПРИБОРОВ С ХОЛОДНЫМ КАТОДОМ
В последнее время в автоматике, вычислительной и измери-
тельной технике получили широкое применение газоразрядные
приборы с холодным катодом. Поэтому при изучениифазряда
в газах целесообразно знакомить учащихся с принципом их
действия. Демонстрацию принципа действия этих приборов
можно осуществить на самодельных моделйх1.
1. Модель цифрового индикатора типа ИН. Циф-
ровой индикатор — газоразрядный прибор, состоящий из не-
скольких сетчатых анодов, на определенном расстоянии от ко-
торых находятся проволочные катоды, изогнутые по форме цифр
или букв, требующих индикации. Если между анодом и соот-
ветствующим катодом приложить необходимое напряжение, то
газ вокруг катода засветится и будет четко видна соответствую-
щая цифра или буква.
Изготовить модель индикатора (рис. 1) можно следующим
образом.
Стеклянную трубку (лучше с краном) вставить в резиновую
пробку диаметром 45 мм. На двух медных проволочках, одна
из которых продета через пробку, укрепить жестяной диск диа-
метром 42 мм — анод. На расстоянии 3—4 мм от диска устано-
1 Первая часть этой статьи напечатана в журнале «физика в школе»,
1955, № 3.
140
вить на медной проволоке, продетой через пробку, цифру, изог-
нутую из той же проволоки. Этой пробкой закрыть химический
стакан диаметром 45 мм и высотой 80 мм так, чтобы анод и ка-
тод были посередине стакана. Соответствующие электроды под-
ключить через гасящее сопротивление 200 ом, 2 вт к кенотронно-
му выпрямителю (450 в). При определенном разрежении возду-
ха лампа загорится. Необходимо подобрать такой вакуум, чтобы
ярко светился слой воздуха вокруг катода,-при этом хорошо бу-
дет видна светящаяся цифра. Если вместо жестяного диска
взять диски из металлической сетки, то по всей длине баллона
один над другим можно расположить все цифры от 0 до 9 или
другие знаки (рис;. 2).
2. Модель декатрона. Декатрон — газоразрядный при-
бор, позволяющий производить десятичный счет импульсов.
Горячий катод указывает ца цифровой шкале номер поступив-
шего импульса. Модель декатрона можно изготовить так.
Из пластмассы сделать три диска диаметром 42 мм (рис. 3).
На дисках начертить круги диаметром 34 мм. Круги разделить
на 30 равных частей и в полученных точках и в центрах дисков
просверлить отверстия диаметром 1 мм. Из медной (или желез-
ной) проволоки диаметром 1 мм изготовить 31 проволочку: 18
штук длиной 20 мм\ 8 штук—25 мм\ 5 штук—ПО мм. Одни
концы проволочек заострить, на дисках против одного из отвер-
стий сделать метку. В это отверстие вставить проволочку дли-
ной ПО мм, она и будет нулевым катодом. В соседнее с нуле-
вым катодом отверстие (по ходу часовой стрелки) установить
проволочку длиной 20 мм так, чтобы ее острый конец выходил
над диском на 10 мм. Такие же проволочки установить в каж-
дое четвертое отверстие. На место третьей проволочки длиной
20 мм поставить проволочку ПО мм. Эти проволочки будут слу-
жить первыми подкатодами (1ПК). Все первые подкатоды сое-
динить проводом, который имеет диаметр 0,3 мм, припаивая
его к подкатодам. Большая проволочка будет отводом от 1ПК.
На 1ПК со стороны соединительной проволоки надеть второй
141
Рис. 3
Рис. 4
диск. В соседние с 1ПК отверстия (по ходу часовой стрелки)
вставить проволочки длиной 20 мм, так же как и предыдущие,
причем пятая проволочка должна быть длиной 110 мм. Эти
проволочки будут служить вторыми подкатодами (2ПК). Их
нужно соединить, как и 1ПК. Длинная проволока служит отво-
дом от 2J1K. Со стороны соединительной проволоки из 1ПК и
2ПК надеть третий диск. В оставшиеся по кругу отверстия вста-
вить проволочки длиной 25 мм, причем седьмую (по ходу
часовой стрелки) проволочку надо взять длиной 110 мм. Их
соединить, как и предыдущие, и они будут индикаторными ка-
тодами К. Длинная проволочка будет отводом от индикаторных
катодов.
Таким образом, от нулевого катода Ко электроды будут сле-
довать в таком порядке: Ко> 1ПК, 2ПК, Ki, 1ПК и т. д.
В отверстие в центре диска вставить проволочку длиной
НО мм, к которой со стороны выступающих электродов при-
паять анод. Анод имеет форму цилиндра с дном диаметром
30 мм и высотой 10 мм. Все катоды должны быть на одинаковом
расстоянии от цилиндрической поверхности анода.
Длинные проволоки — отводы от соответствующих электро-
дов — надо протянуть через резиновую пробку (диаметром
45 мм) со вставленной стеклянной трубкой с краном. Смонти-
рованные электроды лампы вставить в химический стакан диа-
метром 45 мм и высотой 80 мм и плотно закрыть его пробкой.
Внешний вид модели декатрона представлен на рисунке 4.
Самодельный декатрон включают по схеме, изображенной
на рисунке 5, и насосом Комовского выкачивают воздух до та-
кого ра»режения, чтобы ярко засветился один из индикаторных
катодов. Для перевода горения на нулевой катод нажимают на
кнопку Кн (сброс). При каждом размыкании ключа Вк горение
будет перебрасываться на следующий индикаторный катод.
142
Так можно продемонстрировать принцип действия двухим-
пульсного декатрона типа ОГ-4, ОГ-5.
3. Модель механотрона — механически управ-
ляемой газоразрядной лампы (рис. 6)—состоит из
двух катодов /, изготовленных из медной проволоки, нижняя
часть которой изолирована пластмассовой трубкой. Между като-
дами на расстоянии 2 мм от них, на упругой проволоке диаметром
0,4 мм, припаян плоский анод 2 (жесть 5X10 мм). Электроды
плотно вставлены в отверстия, просверленные в плексигласовой
пластине, и припаяны к тонким медным проволочкам, продетым
через резиновую пробку. Стеклянную пробирку плотно закры-
вают пробкой, на которой находятся электроды.
Модель механотрона включают по мостовой схеме (рис. 7).
При помощи сопротивления R3 стрелку гальванометра устанав-
ливают на нуль. Здесь используют школьный демонстрационный
гальванометр с внутренним сопротивлением 340 ом и шкалой с
нулевым делением посередине.
На этой модели можно продемонстрировать принцип дейст-
вия ионно-механического датчика ускорений — акселетрона. Для
этого к датчику подводят питание и насосом Комовского выка-
чивают воздух до такого разрежения, чтобы ярко светились
катоды. Тогда датчик, установленный в вертикальном положе-
нии, приводят в ускоренное движение в направлении, перпенди-
кулярном плоскости анода. При этом анод будет от одного ка-
тода отдаляться, а ко второму приближаться, изменяется соп-
ротивление плеч, и гальванометр покажет ток, величина
которого будет зависеть от ускорения движения датчика.
На этой же модели можно продемонстрировать принцип из-
мерения напряженности магнитного поля. Если со стороны од-
Рис. 5
Рис. 6
143
то изменится расстоя-
анодом и катодом и
покажет ток, пропор-
индукции магнитного
ного из катодов поднести постоян-
ный магнит,
ние между
гальванометр
циональный
поля.
Если анод укрепить на жесткой
стальной проволоке, то можно не-
посредствено управлять анодом лам-
пы (так как проволока зажата в
резиновой пробке, поэтому наруше-
ния герметичности не будет). На
таком принципе действуют электронный микрометр и манометр.
Принцип действия механотрона поперечного управления
можно продемонстрировать на газотроне В Г-176.
В предлагаемых моделях для уменьшения просачивания воз-
духа все возможные щели заливают менделеевской замазкой.
Опыт показывает, что катод ярко светится при давлении
5—10 мм рт. ст. и токе 5—10 ма, который устанавливается при
данном напряжении питания подбором гасящего сопротивле-
ния. При уменьшении давления или уменьшении тока (увеличе-
нии гасящего сопротивления) яркость свечения уменьшается.
Предлагаемые модели просты в изготовлении, не требуют де-
фицитных материалов и дают возможность ознакомить учащих-
ся с использованием тлеющего разряда в технике.
Ф. Я. Байков, Г. Д. Малыгин
(г. Великие Луки)
МЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПЫТА
ТОЛМЕНА-СТЮАРТА
При изучении учащимися природы электрического тока в
металлах полезно использовать модель, наглядно иллюстрирую-
щую сущность опыта Толмена—Стюарта (рис. 1). На центро-
бежной машине устанавливают диск диаметром 300 мм, изго-
товленный из многослойной фанеры. К краю по всей длине
Рис. 1
144
окружности диска шурупами прикрепляют полоску из плекси-
гласа, создающую бортик высотой 20 мм. В центробежную ма-
шину диск устанавливают при помощи конусообразного стерж-
ня, укрепленного в центре нижней стороны диска тремя болта-
ми. На лицевой стороне диска наклеены из цветной бумаги
кружки, имитирующие атомы (ионы) металла. Деревянные или
металлические шарики имитируют свободные электроны.
При раскручивании диска шарики, изображающие электро-
ны, движутся как целое вместе с диском и кружками. При ос-
тановке диска шарики продолжают двигаться по инерции по
бортику диска.
С. А. Цуканов
fa. Кимовск)
ПРОСТОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ
Известны различные схемы транзисторных преобразовате-
лей напряжения. Однако в этих схемах приходится тщательно
изолировать транзисторы друг от друга и от шасси, а для улуч-
шения тецлоотвода укреплять транзисторы на специальных ра-
диаторах. Это сильно усложняет изготовление таких приборов.
Но даже при соблюдении этих условий простые преобразовате-
ли отдают в нагрузку 15—20 вт полезной мощности.
Предлагаемая схема (рис. 1) позволяет получать мощность
40—50 вт. Схема компактна и надежна в работе. Транзисторы
в этой схеме включены с общим коллектором. В такой схеме
корпуса мощных транзисторов (коллекторы) не изолируются
друг от друга и прикрепляются непосредственно на корпусе пре-
образователя.
Если корпус изготовить из трехмиллиметрового алюминия,
то при размере 220X110X80 мм возможно получение мощности
40—50 вт.
Трансформатор намотан на железе Ш-20 при толщине набо-
ра 25 мм. Обмотки намотаны в порядке их нумерации на схе-
ме. Первая (эмиттерная) обмотка содержит 30 витков провода
ПЭВ2-1.2 с отводом от сере-
дины. Обмотка связи (базо-
вая) содержит 40 витков про-
вода ПЭВ2-0.5 с отводом от
середины. Для получения на-
пряжения 120 в на выходе пре-
образователя третья обмотка
содержит 330 витков провода
ПЭВ2-0.40 (при подводимом
напряжении 6 в 10% от числа
витков добавляется на потери
в самой обмотке).
Тр
Hi-
ll
П46
Рис. 1
10 Заказ № 6185
145
При получении других значений выходного напряжения на-
до для определения числа витков обмотки III умножить поло-
вину числа витков эмиттерной обмотки на отношение требую-
щегося напряжения к подводимому.
При использовании преобразователя в качестве высоковольт-
ного устройства (до нескольких киловольт) необходимо тща-
тельно изолировать обмотку III и весь трансформатор пропи-
тать парафином.
С. А. Цуканов
(г. Кимовск)
НИЗКОВОЛЬТНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
Низковольтный выпрямитель, изображенный на рисунке 1,
дает стабилизированное напряжение, величину которого можно
регулировать от 0,2 до 12 в. Ток в нагрузке (при максимальном
напряжении на выходе) порядка 0,5 а. Такой выпрямитель осо-
бенно полезен при работе с полупроводниковыми схемами на
внеклассных и кружковых занятиях.
В схеме используется накальный трансформатор от телеви-
зора <Рекорд», имеющий две шестивольтовые обмотки. Они
включаются последовательно друг другу для получения пере-
менного напряжения 12 в. Радиатором для триода может слу-
жить корпус выпрямителя. Данные остальных деталей: Д\—
Дг-ДЪМ, (Д—К-Ъ№- Д5—Д811; С2—К-50-6; 1000,0X15 в.
Рис. 1
Л. И. Кошелев
(г. Пушкино Московской области)
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР ВЫСОКОЙ
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
Предлагаемый электрический термометр высокой чувстви-
тельности предназначен для измерений температуры во всех
демонстрационных опытах по физике. Он позволяет измерять
температуру и в таких демонстрациях, как, например, конвек-
ция воздуха, передача теплоты через излучение, особенность
146
Рис 1
расширения воды, свойства паров и др., требующих большой
точности.
Термометр состоит из шести измерительных мостов для из-
мерения температуры в пределах от 0 до 100° С, от 0 до 20° С,
от 20 до 40° С, от 40 до 60° С, от 60 до 80° С, от 80 до 100° С и
общего для всех мостов переключаемого термосопротивления
Т8М мощностью 19,6 Мет, а также измерительного прибора —
школьного гальванометра.
Все измерительные мосты смонтированы на одной изолирую-
щей панели размером 230X90X5 лш в той последовательности,
в которой они изображены на схеме (рис. 1).
Над каждым мостом указан диапазон измерения температу-
ры. Переключатель диапазонов (галетный) осуществляет пере-
вод термосопротивления и гальванометра в режим работы на
любом пределе измерения температуры.
На лицевой стороне панели размещены гнезда для подклю-
чения термосопротивления и гальванометра, ручка переключа-
теля диапазонов, выключатель питания и ручки всех корректи-
рующих переменных резисторов.
Монтажная панель помещена в деревянный корпус, на дне
которого укреплен источник питания (две батареи КБС-Л-0,50).
Первый измерительный мост работает при измерении темпе-
ратуры от 0 до 100° С. В этой схеме Ri, R2, R«, Rs— плечи из-
мерительного моста, R3 — сопротивление гальванометра (R3=
=385 ол<), Re — шунт для гальванометра.
Регулировку термометра осуществляют в следующем поряд-
ке: составляют температурную характеристику измерительного
термосопротивления, т. е. с возможно большей точностью опре-
деляют величины его сопротивлений при 0, 20, 40, 60, 80 и 100°-С
(границы диапазонов); соответственно этим данным изменяют
величины сопротивлений R2, Rio, Rh, Rie, R2o, Rae при баланси-
ровании измерительных мостов (установка нуля гальванометра,
т. е. нижних пределов измерения) и величины сопротивлений
Rs, Ro, Ria, Rn, R21, R25 (установка верхних пределов измерения).
ю*
147
/?/3 Л>/7 #21 #25
огн гги от ът от
Корректировку переменных резисторов производят на соответ-
ствующем диапазоне. Например, на диапазоне 20—40° С кор-
ректируют сопротивления и /?14.
Все рабочие измерения температур электрическим термомет-
ром проводят на одной шкале гальванометра с десятью деле-
ниями.
Ниже приведены параметры примененных в схеме сопротив-
лений:
Ri —термосопротивление Т8М на 6 ком при 20° С;
Rt — переменный резистор на 15 ком.
Rs — сопротивление гальванометра 385 ол,
R4— 18 ком (резистор);
15 ком (резистор);
R6=R9«Ri5eRie=Ri7=Ri8=R2i’eR25 —• переменный резистор 5,1 ком;
Rio— переменный резистор 10 ком;
R7=R8e’RuaaRi2**10 ком (резистор);
Ru—переменный резистор 10 ком;
R22 — переменный резистор 2,7 ком;
Ri9saR2o—3,6 ком (резистор);
R26—переменный резистор 1,5 ком;
R23=XR24—6,2 ком (резистор).
При изготовлении следует иметь в виду, что для измеритель-
ных мостов можно применять любые резисторы, например, СП,
СПО, МЛТ;
вместо школьного гальванометра можно использовать мик-
роамперметр М-24 или головку от авометра АВО-63, причем в
этих случаях точность тер-
мометра будет 0,2 и 0,4° С.
На рисунке 2 приведена
монтажная схема.
Гидроизоляции термосо-
противления достигают по-
крытием его слоем эпоксид-
ной смолы с полиаминполи-
этиленом. В этом случае тер-
мосопротивление 1 (рис. 3)
короткими гибкими провода-
ми 2 при помощи гаек 4, 7
прикрепляют к двум метал-
лическим стержням 5, со-
единяющим две резиновые
пробки 6 (например, № 20).
При этом пробки прилегают
друг к другу торцами боль-
ших диаметров. К противо-
положным концам стержней
подходят гибкие провода не-
посредственно от штекерно-
го разъема «термосопротив-
Рис. 3
149
ление» термометра. Такая конструкция позволяет измерять тем-
пературу в герметически закрытых объемах — пробирках, кол-
бах (рис. 3). В случае необходимости снятое с резиновых про-
бок термосопротивление прикрепляется к соответствующей проб-
ке прибора для демонстрации газовых законов и свойств паров
(см. журнал «Физика в школе», 1972, № 1).
Вместо двойных гнезд для подключения гальванометра и
термосопротивления можно использовать штекерные телефон-
ные гнезда.
Заменив сопротивление Т8М (на 6 ком) любым другим (на-
пример, МЛТ-4 на 10 ком), можно собрать аналогичную схему
термометра. Однако в этом случае термометр будет обладать
большей инерцией.
А. 3. Загайнов
(г. Шадринск Курганской области)
МЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, ИМИТИРУЮЩАЯ
ПОЛЯРИЗАЦИЮ ДИЭЛЕКТРИКА
Предлагаемый прибор позволяет провести при изучении те-
мы «Диэлектрики в электрическом поле» демонстрацию, пояс-
няющую процесс поляризации диэлектрика.
Основу прибора (рис. 1 и 2) составляют круглые диски 2,
имитирующие молекулы. Одна половина диска покрашена в
белый цвет, другая — в черный для имитации противополож-
ных электрических зарядов молекул. Диски расположены на
среднем основании 1 прибора.
Установка дисков на основании показана на рисунке 3. Ди-
ски соединены с основанием болтами через распорные втул-
ки 11. Это соединение нежесткое — диски свободно поворачива-
ются. Между основанием и диском (поверх втулки) надета пру-
150
Рис.
Рис. 3
жина 3 с усами. Один ус пружины вставлен в прокол основа-
ния, а второй — в прокол диска. Пружины предназначены для
того, чторы возвращать диски в исходное положение, когда они
своими окрашенными половинами разориентированы, создавая
при этом иллюзию хаотического расположения зарядов, моле-
кул диэлектрика вне электрического поля. Место прокола в ос-
новании для одного уса пружины находится слева от центра
диска, а в диске — в разных местах относительно его окрашен-
ных половин. Пружины установлены так, что при повороте
диска они раскручиваются.
К боковым стенкам рамы на шарнирах прикреплен^ бру-
ски 4. Задняя часть левого бруска окрашена в черный цвет и
на ней нарисованы знаки «—» (минус). Задняя часть правого
бруска окрашена в белый цвет и на ней нарисованы ' знаки
«+» (плюс). При повороте брусков на 180° (на рисунках 1—5
показан поворот одного правого бруска) знаковые гр'ани будут
обращены к нам. В этом случае они имитируют заряженные
пластины, «создающие» электрическое поле.
Тяга 5 посредством ремней 6 справа соединена с правым
бруском, слева с помощью капроновых нитей 8 — со всеми ди-
сками через крючки 7. Крючки укреплены на среднем радиусе
окрашенной в черный цвет половины дисков. Тяга находится
между средним основанием и нижней крышкой. Нити протяну-
ты к дискам через круглые отверстия в основании, которые рас-
152
положены на одном уровне с осями дисков. Ремни к бруску
протянуты через два прямоугольных отверстия.
Нижнйя крышка 10 вставлена в пазы рамки и может выни-
маться, кргДа необходимо настроить прибор или произвести ре-
монт.
Верхняя крышка 9 выдвигается. Она служит для предохра-
нения прибора от пыли.
Поворот дисков происходит под действием тяги. Тяга в свою
очередь приходит в движение при повороте правого бруска.
При развертывании этого бруска (рис. 4, 5) тяга перемещает-
ся на расстояние около 30 мм (при толщине бруска 15 мм).
Во время демонстрации на уроке прибор подвешивают на
классной доске (сзади прибора должны быть петли; на черте-
жах они не показаны). Выдвигают верхнюю крышку. Диски в
это время разориентированы. Это имитирует расположение
электрических зарядов в молекулах, когда отсутствует электри-
ческое поле. По ходу объяснения учебного материала по данной
теме учитель говорит о поляризации диэлектрика. Чтобы пока-
зать картину ориентации молекул в поляризованном диэлек-
трике, учитель разворачивает левый брусок, на грани которого
изображены знаки « — », а потом — правый, где на грани пока-
заны знаки «4-». Таким образом, имитируется создание элек-
153
трического поля. При повороте правого бруска одновременно
будет происходить и поворот дисков — ориентация их своими
окрашенными половинами влево и вправо. Это и будет имити-
ровать поляризацию диэлектрика.
Чтобы освободить руки учителя, правый брусок можно за-
крепить крючком (на рисунке не показан).
Описанный в статье прибор может быть изготовлен в лю-
бой школе, так как для его изготовления не требуется дефицит-
ных материалов и промышленных деталей. Крышку прибора и
его среднее основание можно изготовить из фанеры. Из фане-
ры же изготовляют и диски. Если в школе найдется гетинакс
или листовой алюминий, то среднее основание и диски лучше
изготовить из них.
Рамку прибора и бруски делают из дерева. Для пружин не
следует использовать толстую проволоку, так как потребуется
большое усилие для поворота правого бруска. Стяжные болты
у дисков можно подобрать готовыми, а распорные втулки наре-
зать из подходящей трубы.
Укрепив среднее основание с дисками в рамке прибора, не-
обходимо привязать леску к дискам и тяге. Тяга к этому мо-
менту должна быть уже соединена ремнями с правым бруском.
Привязывать нить к тяге от каждого диска необходимо тогда,
когда брусок развернут, тяга находится в предельно крайнем
правом положении и диск повернут своей окрашенной в черный
цвет половиной вправо, т. е. нить должна быть натянутой.
В этом и состоит наладка прибора.
Описанная модель может быть использована для показа
процесса намагничивания ферромагнетика в магнитном поле.
В этом случае на задние грани брусков необходимо прико-
лоть полоски бумаги (размеры полосок бумаги равны разме-
рам грани брусков) с изображением N и S.
Г. М, Гайдучок, В. В. Присяжнюк
(г. Ивано-Франковск)
ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ постоянного
ТОКА НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
Полевые транзисторы, сохраняя все основные преимущества
биполярных транзисторов, обладают важнейшими свойствами
вакуумных ламп (высокое входное сопротивление, малый вход-
ной ток, малые входные емкости, малые шумы).
Ток в канале полевых транзисторов управляется разно-
стью потенциалов между затвором и истоком, аналогично тому,
как анодный ток лампы — разностью потенциалов между сет-
154
кои и катодом. Это дает возможность строить схемы усилителей
на полевых транзисторах аналогично усилителям постоянного
тока на лампах.
Принцип действия и параметры полевых
транзисторов
Полевой транзистор или так называемый униполярный
транзистор (в современном виде был описан Шокли в 1952 г.)
состоит из полупроводникового стержня с омическими контак-
тами 2 к каждому концу (рис. 1). В транзисторах типа КП
каналом является кремний p-типа проводимости. На поверх-
ности канала 1 с противоположных сторон формируется р—п-
переход таким образом, чтобы он был параллелен направле-
нию тока. Проводимость канала определяется концентрацией
основных носителей тока — концентрацией дырок в канале
p-типа проводимости. Вывод 3, от которого начинают свой путь
основные носители тока, называют истоком. Вывод 4, к которо-
му они приходят, — стоком. Вывод 5 от слоя «-типа р—«-пере-
ходов называют затвором. Выводы «исток», «затвор», «сток»
соответствуют катоду, сетке и аноду электронной лампы.
Если между истоком и затвором приложить напряжение
смещения Ulv3 в запирающем для р—«-переходов направлении,
то концентрация основных носителей тока в канале между пе-
реходами уменьшится и сопротивление канала возрастет.
При изменении напряжения между истоком и затвором бу-
дет изменяться концентрация основных носителей тока в канале
и сила тока «исток — сток».
Изменение тока в канале осуществляется изменением на-
пряженности электрического поля между р—«-переходами, по-
этому транзистор называют полевым.
В предлагаемом в данной статье усилителе используют по-
левые транзисторы типа КП102. Приведем некоторые характе-
ристики этих транзисторов.
Характеристика Тип транзистора
КП 102 Е КП 102 ж КП 102 И КП 102 К КП 102 Л
Максимальный ток сто- ка (ма) при Uct= —5в, £/з==0 Крутизна характери- стики тока стока (ма/в) Напряжение отсечки {в) при С/а= +10 в Ток затвора (на) при /ст^ИО мка 0,55 0,25—07 2,8 15 1,0 0,3—0,9 4,0 15 1.8 0,36-1,0 5,5 15 3,0 0,45-1,2 7,5 15 6,0 0,65—1,3 10 15
Г55
Продолжение
Максимальное отрица- тельное напряжение на затворе не допускается
Максимальная темпе- ратура окружающей сре- ды (°C) Максимальное напря- жение (в) между сто- ком и затвором +70 20 + 70 20 +70 20 +70 20 +70 20
Материал, тип перехода кремний, р—п
Основное назначение Работа во входных каскадах УНЧ и усилителях постоянного тока
На рисунке 2, слева показано схематическое изображение
полевых транзисторов, в середине — цоколевка транзисторов
типа КП102 Е и Ж и справа — типа КП102 И, К, Л. Здесь циф-
рой 1 обозначен исток, 2 — сток, 3 — затвор.
Усилитель постоянного тока
Предлагаемый усилитель собран по параллельно балансной
схеме, на входе которой поставлены полевые транзисторы типа
КП102. Выход может быть собран на любых низкочастотных
транзисторах. Схема прибора приведена на рисунке 3.
Рис. 1
Рис. 2
Приложенное между
клеммами 1, 2 напряже-
ние изменяет напряжение
между истоком и затво-
ром верхнего по схеме
транзистора типа КП 102,
это приводит к изменению
тока эмиттер-база соответ-
ствующего транзистора
МП42Б. Изменение тока
эмиттер-база вызывает
изменение тока эмиттер-
коллектор и разбаланси-
ровку моста. Предвари-
тельно мост уравновеши-
вается переменным рези-
стором /?10. Использова-
ние полевых транзисторов
дает возможность сделать
156
вход усилителя очень высокоомным. Чем больше сопротивле-
ние резисторов /?1 и Rz, тем больше чувствительность прибора.
Конструктивно усилитель собран в виде малогабаритной
приставки к гальванометру (рис. 4). К зажимам 1, 2, 3
(рис. 3) подключают измеряемое напряжение. Штепсели встав-
ляют в зажимы гальванометра, при этом кнопка прижимается
к передней стенке и включается источник питания, находящийся
внутри прибора.' На лицевой стороне имеются ручки перемен-
ных резисторов Rio, установка нуля и Ro— чувствительность.
Гальванометр с усилителем особенно чувствителен по напря-
жению и позволяет поставить ряд демонстрационных опытов.
1. Опыты по электростатике. К клеммам /—3 под-
ключают конденсатор емкостью порядка 0,1 мкф и к одной из
клемм металлический шар на изоляционной подставке. Если
потереть эбонитовую палочку о капрон и поднести капрон к ша-
ру, то стрелка прибора отклонится в одну сторону, а если под-
нести к шару эбонитовую палочку, то стрелка отклонится в
противоположную сторону (рис. 5).
Прибор можно использовать как зарядомер, так как откло-
нение стрелки пропорционально величине заряда, переданного
шару.
Подключая к клеммам 1—3 конденсаторы емкостью 1, 10,
100 мкф, можно увеличить цену деления шкалы в 10, 102,
103 раз.
2. Т о к в г а з а х. Счетчик Гейгера — Мюллера подключа-
ют по схеме, приведенной на рисунке 6. При увеличении на-
пряжения на счетчике ток в цепи сначала увеличивается и,
достигнув некоторого значения, остается постоянным (ток на-
157
сыщения). При дальнейшем
увеличении напряжения счет-
чик может работать в области
Гейгера — ток импульсами уве-
личивается и уменьшается (так
как счетчик самогасящий). Ес-
ли вместо СТС-5 подключить
раздвижной конденсатор и
между пластинами внести пла-
мя свечи, то можно показать
ионизацию воздуха пламенем
и вольт-амперную характери-
стику этого разряда.
3. Явление внешнего
фотоэффекта. Вместо
СТС-5 (см. рис. 6) включают
фотоэлемент с внешним фото-
эффектом. Изменяя напряже-
ние, можно показать зависи-
мость фототока от напряже-
ния, а изменяя освещение —
зависимость фототока насы-
щения (для вакуумного фото-
элемента) от освещенности.
4. Пьезоэлектриче-
ский эффект. К клеммам
1—3 подключают пьезоэлек-
трический звукосниматель. Не-
большая деформация элемен-
та создает разность потенциа-
лов на обкладках элемента
и вызывает отклонение стрел-
ки гальванометра.
5. Если к клеммам 1—2 под-
ключить термостолбик, то мож-
но показать распределение
энергии в спектре.
Г. Н. Метляев
(г. Симферополь)
КОММУТАТОРЫ к ЭЛЕКТРОННОМУ ОСЦИЛЛОГРАФУ
и опыты с ними
Возможности однолучевого осциллографа могут быть значи-
тельно расширены с помощью специальных приставок к нему —
электронных коммутаторов. Такие приставки выпускаются про-
мышленностью и находят применение в лабораториях. Для учеб-
45в
ных целей электронные ком-
мутаторы малопригодны: они
сравнительно сложны, гро-
моздки, дороги. Автором
были разработаны и испы-
таны в учебных условиях
схемы весьма простых и де-
шевых коммутаторов. Два
из них (КЭШ-1 и КЭШ-2)
описаны в настоящей статье.
Здесь же описаны некото-
рые опыты, которые можно
поставить с помощью одно-
лучевого электронного ос-
циллографа и приставки к
нему — электронного ком-
г у и
Рис. 1
мутатора.
В коммутаторах использованы ключевые свойства транзи-
сторов. Две однотипные ключевые цепи, собранные на транзи-
сторах, объединены в одно переключающее устройство (ЭК.\,
ЭК2 на рис. 1). Последнее и составляет основу . коммутатора.
Число ключевых цепей определяет число каналов электронного
коммутатора.
Описываемые коммутаторы двухканальные. Электронные
ключи управляются (открываются, закрываются) импульсами,
вырабатываемыми специальными генераторами управляющих
импульсов (ГУИ). У КЭШ-1 функции такого генератора выпол-
няет электромагнитный делитель частоты сетевого напряжения,
у КЭШ-2 — мультивибратор.
У коммутаторов применена параллельная схема вывода сиг-
налов. Исследуемые сигналы X и У (рис. 1) поступают на вход-
ные делители напряжения, состоящие из постоянных резисторов
₽i и /?< и потенциометров R2 и R2. Выходные сигналы снима-
ются с потенциометров R2 и R2. Через ключ К параллельно
потенциометрам вводятся электронные ключи и ЭК2. При
разомкнутом ключе К с выходных зажимов Вых\ и Вых2 сни-
мается суммарный сигнал Х+У, при замкнутом ключе К — один
из сигналов, который снимается с потенциометра, не закорочен-
ного в данный момент электронным ключом.
Программа работы коммутатора может быть задана опреде-
ленной последовательностью управляющих импульсов, их часто-
той, фазой. Описываемые коммутаторы работают по самой
простой программе: электронные ключи открываются и закры-
ваются поочередно, и исследумые сигналы X и У сходят с вы-
хода коммутатора последовательно один за другим. Такая про-
грамма обеспечивается подачей на электронные ключи последо-
вательности П-образных управляющих импульсов, поступающих
на ключи в противоположной полярности.
169
Ам
А? ". '
Коммутаторы бывают с
низкой и высокой частотой
коммутации. Первые исполь-
зуются при осциллографирова-
нии сигналов высоких частот,
вторые — низких. КЭШ-1 рабо-
тает с низкой частотой комму-
тации (25 гц), КЭШ-2 и с низ-
кой (25 гц), и с высокой (1—
1,5 кгц) частотой коммутации.
На рисунке 2 показан вид ос-
циллограмм, а на рисунке 3
представлены временные диаг-
раммы, поясняющие работу
коммутатора при нйзкой и вы-
сокой частоте коммутации. При
частоте коммутации 25 гц ос-
циллограммы получаются в ви-
де сплошных линий, которые па
экране осциллографа распола-
гаются одна рядом с другой
при частоте развертки осцил-
лографа 25 гц (рис. 2, а, 3, а,
3,6) или накладываются друг
на друга при частоте развертки
50 гц (рис. 2,в, 3, в). При вы-
сокой частоте коммутации ос-
циллограммы рисуются сово-
купностью коротких штрихов
(рис. 2,6, 3,6). На рисунке
3, е изображена осциллограм-
ма суммарного сигнала, полу-
Рис. 2 чающаяся при размыкании
ключа К.
У КЭШ-2 предусмотрена возможность изменять соотноше-
ние яркостей осциллограмм, делать одну осциллограммму ярче
другой или одну осциллограмму получать в виде сплошной ли-
нии, а другую — в виде пунктирной. Это значительно повышает
наглядность осциллографической картины.
Временная диаграмма, изображенная на рисунке 4, поясня-
ет принцип регулирования соотношения яркостей осциллограмм.
Путем введения асимметрии в плечи мультивибратора изменя-
ют соотношение между продолжительностью управляющих
импульсов и паузами. Коммутатор будет пропускать один из
сигналов (X на рис. 4) в течение большего промежутка време-
мени, чем другой сигнал (У на рис. 4), и штрихи, которыми
рисуются осциллограммы, окажутся разной длины. Это и при-
ведет к тому, что одна осциллограмма будет ярче другой.
160
При регулировании соот-
ношения яркостей изменя-
ется несколько и частота
следования управляющих
импульсов. При некоторой
частоте может оказаться,
что
/разв= + (1)
где /разе — время горизон-
тальной развертки осциллог-
рафа, /и — длительность им-
пульса, ta — длительность
паузы, п — целое число.
При соблюдении условия
(1) осциллограммы, получа-
ющиеся при каждой раз-
вертке, точно накладывают-
ся друг на друга и штрихи,
которыми нарисованы ос-
циллограммы, по экрану не
перемещаются, осциллогра-
фическая картина непод-
вижна (рис. 5, а).
При некоторой длитель-
ности импульса t'a возмож-
но, что
^разв = ^ (^и +А1)±^п- (2)
В этом случае осциллограм-
мы, повторяющиеся при
каждой развертке, наклады-
ваются точно только через
одну, а в соседних по вре-
мени осциллограммах штри-
хи смещены друг относи-
тельно друга на некоторую
величину. Картина, как и в
первом случае, будет непод-
вижной, но вид ее будет
иной. Длинные штрихи,
накладываясь, нарисуют
сплошную осциллограмму,
короткие — пунктирную
(рис. 5, в).
Во всех случаях, не удов-
летворяющих условиям (1)
и (2), штрихи «бегут» по
151
11 Заказ № 6385
Рис. 4
осциллограммам, и тем с большей скоростью, чем больше от-
ступление от этих условий. При достаточно большой скорости
штрихи становятся неразличимыми и сливаются в сплошные
линии (рис. 5, б).
Электрическая схема и устройство КЭНГ-1
Полная электрическая схема КЭШ-1 показана на рисунке б.
В качестве источника управляющих импульсов у КЭШ-1 ис-
пользован электромагнитный делитель частоты сетевого напря-
жения (ЭМДЧ). Это отличительная особенность КЭШ-1. Заме-
на специального генератора управляющих импульсов электро-
магнитным аппаратом упрощает*-схему и повышает надежность
коммутатора.
ЭМДЧ собран на Ш-образном сердечнике трансформатор-
ной стали (от выходного трансформатора ТВВ-2). Первичная
обмотка Wi + W/ (2800 +2800 витков, ПЭ-0,1) размещена на
крайних кернах сердечника, между собой части обмотки соеди-
нены встречно (создают в среднем керне сердечника встречные
магнитные потоки). Вторичные обмотки IF2, ^з> (W2— 2000,
№3— №4—1000 витков, ПЭ-0,08) размещены на среднем керце
сердечника. Обмотки 1F4 намотаны в виде двух одинаковых
секций (чтобы они были идентичными). Обмотка 1Р2 замыкается
на конденсатор С2 (С2=10 мкф) и образует с ним колебатель-
ный контур, настроенный на частоту 25 гц. Первичная обмотка
питается от сети переменного тока через диод Дь Пульсирую-
щий ток, протекая по обмотке, создает условия для параметри-
ческого возбуждения в контуре IF-jCs колебаний, с частотой
142
25 гц. При этом во всех вторичных обмотках возбуждается
э. д. с. такой же частоты и формы. Напряжения, снимаемые с
обмоток 1Га, W4, через резисторы /?j, Rs подаются на электрон-
ные ключи. Они являются управляющими импульсами.
Управляющие импульсы должны удовлетворять следующим
двум требованиям: иметь достаточно крутой фронт и срез
(в идеальном случае быть П-образными) и быть синхронизиро-
ванными с сетевым напряжением так, чтобы проходить с ним од-
новременно через нулевые значения. От первого качества зави-
сит быстрота переключения каналов, а от нее яркость луча пе-
реключения на экране осциллографа. Второе качество необхо-
димо для того, чтобы можно было лучше согласовать переклю-
чение каналов с разверткой осциллографа и при синхрониза-
Рис. 5 Рнс. 6
п*
163
Рис. 7
ции развертки от сети осуще-
ствлять переключение каналов
в момент обратного хода луча.
В последнем случае луч перек-
лючения на экране осциллог-
рафа становится невидимым.
Оба указанных качества уп-
равляющего импульса получа-
ются при включении в первич-
ную цепь ЭМДЧ конденсатора
С], диода Дг и резисторов
Дз»
Электронные ключи собра-
ны каждый из двух транзисто-
ров 7\—Т2, Г8—Т4. Управляющие импульсы подаются на эмит-
теры и базы ключевых транзисторов, а коллекторами этих
транзисторов ключи подсоединяются к входным потенциомет-
рам.
На входе коммутатора установлен ограничитель напряже-
ния, предохраняющий ключевые транзисторы от пробоя при
случайной подаче на ключи недопустимого напряжения. Огра-
ничитель собран из двух кремниевых стабилитронов Ст{ и Ст2.
Стабилитроны включены навстречу друг другу и ограничивают
напряжения той и другой полярности величиной порядка 8—
10 в (в зависимости от применяемых стабилитронов). Резисто-
ры /?7, Rio предохраняют источники исследуемых сигналов
и электронные ключи от перегрузки в моменты замыкания
электронных ключей. Резисторы Rlt R2 снижают помехи от сети.
Коммутатор КЭШ-1 смонтирован в металлическом корпусе
размером 140X 75 X 30 мм (рис. 7). На лицевой панели разме-
щены ручки входных потенциометров R3, Rg, тумблер переклю-
чения режима работы коммутатора (ключ К) и входные клем-
мы. К осциллографу ОЭШ-61 коммутатор подключается с по-
мощью латунных вилок / и 2 (к вилкам подведены выходы
коммутатора), а к осциллографам типа ЭО-7 — с помощью ви-
лок 2 и 3.
Электрическая схема и устройство КЭШ-2
Полная электрическая схема КЭШ-2 показана на рисун-
ке 8. В качестве источника управляющих импульсов- у КЭШ-2
применен мультивибратор. Мультивибратор собран на двух
транзисторах Ti, Т2. Схема мультивибратора отличается от ти-
повой только наличием диодов Д2, Д3 и резисторов R3, R7. Они
введены в схему для улучшения формы генерируемых импуль-
сов — увеличения крутизны их фронта. Переход от генерации
высокой частоты к низкой осуществляется путем подключения
с помощью ключа Ki параллельно основным конденсаторам С2,
164
С3 дополнительных конденсаторов С<» С5 значительно большей
емкости. Регулирование длительности одного из управляющих
импульсов (на рисунке 8— импульса, снимаемого с правого пле-
ча мультивибратора), необходимое для изменения вида и ярко-
стей осциллограмм, производится с помощью переменного ре-
зистора /?6. Питание мультивибратора осуществляется от сети.
Трансформатор Тр собран на сердечнике Ш-9 (от выходного
трансформатора ТВВ-2), первичная обмотка содержит
8000 витков провода ПЭ-0,06—0,08, вторичная —2000 вит-
ков такого же провода. С помощью диода переменное
напряжение выпрямляется, а с помощью резистора и конден-
сатора Ci — сглаживается.
Следует обратить внимание на то, что мультивибратор ра-
ботает на плохо сглаженном напряжении. Это сделано созна-
тельно. Пульсации, оставшиеся несглаженными, выполняют роль
синхронизирующих импульсов. Благодаря этому мультивибра-
тор в режиме низкой частоты оказывается синхронизированным
с сетевым напряжением и устойчиво работает на частоте 25 гц
(при соответствующих значениях емкостей С4, Св).
0----
~220в
0-
#1 = 560 ом
#2 = #8= 1,6 ком
R^=R7=73 ком
Rt = 33 ком
Rs = 33 ком
Re = 150 ком
Ra = 47 ком
#ю = Ю ком
#и=#1б=200 ком
#12=#15== 16 КОМ
#13, #14 = 4,7 КОМ
С1=10 мкф, 50 в
С2=С3=ЗЗООО пф
С4=С5=22 мкф
С6=33000 пф
Д1—Д2Ж
Да, Дз— Д9
71— Т4— МП26
CTl-CTz—Д809
Вых. 1
0—
R
СТ,
СТг
Л/4
Вых. 2
0
до22О8 до2Ов Общ. до2ОВ до220в
Вх 1 Вх 2
Рис. 8
и
165
Переключающее устрой-
ство у КЭШ-2 состоит из
двух транзисторов Тз и It.
Оно работает следующим
образом. Управляющие им-
пульсы, снятые с нагрузоч-
ных резисторов Ri и Rs
мультивибратора, через ре-
зистор Rio и конденсатор
подаются на базы и кол-
лекторы ключевых транзи-
сторов Т3 и Л. Ключевые
транзисторы открываются в те моменты времени, когда
на их базы поступают импульсы отрицательной полярности. Это
будет тогда, когда соответствующие им транзисторы мультивиб-
ратора будут закрыты. Так как транзисторы мультивибратора
открываются и закрываются поочередно, то поочередно будут
закрываться и открываться ключевые транзисторы.
Следует заметить, что переключающее устройство из двух
транзисторов работает хорошо, если напряжения исследуемых
сигналов, поступающих на него, в 6—8 раз ниже напряжения
питания мультивибратора. Это обстоятельство заставляет
строить схему коммутатора на высоковольтных транзисторах.
В КЭШ-2 использованы транзисторы МП26, напряжение пита-
ния мультивибратора 30 в.
Ключи К, и Кз, показанные на схеме раздельно, конструк-
тивно совмещены в один переключатель на три положения. Каж-
дому положению соответствует свой режим работы коммутато-
ра (работа на низкой частоте коммутации, на высокой частоте,
суммирование сигналов).
Входной делитель напряжения позволяет работать на двух
пределах напряжений входных сигналов: до 20 и 220 в.
Общий вид КЭШ-2 показан на рисунке 9. Коммутатор смон-
тирован в металлическом корпусе размером 140X70X35 мм.
На лицевую панель выведены ручки управления входными по-
тенциометрами /?1з, Ru и резистором — регулятором яркостей
Re, ручка переключателя режима работы коммутатора Ki—Ка
и гнезда входов и выходов. Включение коммутатора в цепь
штекерное. В сеть коммутатор включается с помощью вилки.
Способы включения коммутаторов
Возможны четыре способа включения коммутаторов в цепь.
Рассмотрим совместную работу коммутатора и осциллографа
при каждом способе включения.
При первом способе включения коммутатор выходными за-
жимами Вых\, Вых3 подключается к «У-входу» осциллографа,
на входы коммутатора подаются исследуемые сигналы, гори-
fee
зонтальная развертка осциллографа включена. Такой способ
включения коммутатора применяется при снятии временных
зависимостей периодических процессов. Во всех вышеописанных
случаях имелось в виду, что коммутатор включен первым спо-
собом и рисунки 2, 3 и 5 иллюстрируют совместную работу
коммутатора и осциллографа при этом способе включения.
Второй способ включения отличается от первого только тем,
что у осциллографа выключается горизонтальная развертка, а
на «Х-вход» подается внешнее переменное напряжение. Если
коммутатор работает в режиме переключения каналов, то на^
экране осциллографа будут наблюдаться две осциллограммы,
представляющие собой результат сложения сигналов X и У;
поданных на входы коммутатора, с перпендикулярно к ним
поляризованным напряжением, поданным на <Х-вход» (назовем,
последний Z-сигналом).
При переводе коммутатора в режим суммирования осцилло-
грамма регистрирует результат суммирования сигналов (Х+ У)
и Z. Второй способ включения используется при сравнении пе-
тель гистерезиса, вольт-амперных характеристик и др.
При третьем способе включения коммутатор зажимами
BbiXi, Вых2 подключается соответственно к «Х-входу> и <У-вхо-
ду» осциллографа, а зажимом Общ — к общему зажиму осцил-
лографа. Генератор горизонтальной развертки осциллографа
выключен. На входы -коммутатора подаются сигналы X и У.
В режиме переключения на экране осциллографа наблюдаются
два взаимно перпендикулярных отрезка, в режиме суммирова-
ния — осциллограмма суммы взаимно перпендикулярно поляри-
зованных сигналов X и У. Если входной сигнал У (подаваемый
на Вхг) сделать пропорциональным току, текущему по какому-
нибудь прибору, а сигнал X (подаваемый на Bxi) пропорцио-
нальным напряжению, под которым работает прибор, то на
экране осциллографа будет наблюдаться вольт-амперная харак-
теристика в режиме суммирования и прямоугольная система
координат в режиме переключения.
При четвертом способе коммутатор к осциллографу непо-
средственно не подключается. Коммутатор используется в ка-
честве периодически действующего переключателя различных
слаботочных цепей. В этом случае его включают в управляемую
цепь со стороны выхода зажимами Buxlt Вых2 и Общ. Комму-
татор в качестве выключателя и переключателя может быть ис-
пользован для демонстрации с помощью осциллографа пере-
ходных процессов в различных электрических цепях.
Ниже описаны опыты с применением электронных коммута-
торов.
I. ФАЗОВЫЕ СДВИГИ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Демонстрацию фазовых сдвигов целесообразно показать
одновременно для всех возможных случаев (активное, нндук-
167
Рис. 10
Рис. 11
тивное, емкостное и смешан-
ное сопротивление). В сравни-
тельном плане явление вос-
принимается и усваивается
лучше.
На рисунке 10 показана
схема опытной установки. Для
опыта используют постоянный
резистор /?1 на 15—ЙО ом, 5вт;
реостат Rz на 500 ом, 0,5 а;
дроссельную катушку L от
разборного трансформатора;
при этом включают все 3600
витков; внутрь вставляют яр-
мо от сердечника; батарею
конденсаторов С на 8 мкф,
250—300 в.
Пониженное напряжение
(20—30 в) подают с помощью
ЛАТРа.
КЭШ-2 к цепи подключен
входами,, рассчитанными на
20 в. Горизонтальная разверт-
ка осциллографа включена.
Коммутатор включен на ре-
жим переключения с высокой
частотой.
В установке лучше исполь-
зовать коммутатор КЭШ-2,
так как с помощью него мож-
но получить наиболее нагляд-
ную осциллографическую кар-
тину: выделить одну из ос-
циллограмм яркостью или,
что еще нагляднее, одну ос-
циллограмму сделать сплош-
ной, другую — пунктирной.
168
Опыт проводят следующим образом. Вводят полностью рео-
стат Ra, а индуктивность и емкость из цепи выводят (закора-
чивают ключами /Сь /<2). Наблюдают совпадение по фазе кри-
вых тока и напряжения (рис. 11, а). Вводят индуктивность
(размыкают ключ Ki). Наблюдают отставание по фазе кривой
тока. Изменяя сопротивление реостата /?2, показывают зависи-
мость величины сдвига фаз от величины активного сопротивле-
ния при постоянном индуктивном сопротивлении. При /?=0
сдвиг фаз близок к четверти периода (рис. 11,6). Поясняют,
почему только близок, а не равен точно четверти периода.
При введенном реостате выключают индуктивность, в цепь
вводят емкость. Опыт повторяют в той же последовательности,
как и с индуктивностью. При /?=0 наблюдают опережение кри-
вой тока на четверть периода (рис. 11,в). В завершение опыта,
включая все элементы (R, L, С), показывают, изменяя L или С,
как меняется при этом сдвиг фаз, какой характер, индуктивный
или емкостный, приобретает цепь.
В процессе опыта естественно возникает вопрос, как будет
работать цепь в режиме, являющемся переходным между ин-
дуктивным и емкостным. Так как явление резонанса в цепи пе-
ременного тока изучают обычно позднее, то это остается проб-
лемой, требующей специального рассмотрения. На это следует
обратить внимание учащихся.
II. РЕЗОНАНС В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Этим опытом демонстрируют резонанс в последовательной
цепи (резонанс напряжений).
Этот опыт является продолжением опыта 1. Его ставят на
той же демонстрационной установке. Из-установки можно уда-
лить ключи Kt и К2-
Резонанс наступает при С=4 мкф, если в дроссельной
катушке включить все 3600 витков и ввести внутрь ярмо от сер-
дечника разборного трансформатора. При удалении сердечни-
ка резонанс наступает при С=8 мкф. Подстройка точнд в резо-
нанс производится перемещением сердечника. Необходимо пом-
нить, что при резонансе напряжение на конденсаторе может
превышать 200 в, когда цепь работает под напряжением 30 в.
Чтобы более плавно подойти к резонансу, необходимо па-
раллельно конденсатору, показанному на схеме рисунка 10,
подключить магазин емкости1, имеющий декаду с десятыми до-
лями микрофарад.
111. СЛОЖЕНИЕ СИНХРОННЫХ КОЛЕБАНИИ
ОДНОГО НАПРАВЛЕНИЯ
Для постановки опыта, кроме осциллографа и коммутатора,
потребуется устройство, с помощью которого можно было бы
получить два синусоидальных напряжения с плавно регулируе-
169
мой разностью фаз. Назовем
его фазовращателем. Ниже
предлагается одна из простых
схем такого фазовращателя
(рис. 12).
Сетевое напряжение подают
на последовательно включен-
ные резистор и конденса-
тор Сь Напряжение, снимае-
мое с конденсатора Сь посту-
пает на фазовращающий мост,
составленный из постоянных
резисторов /?2, /?3, конденсатора С2 и переменного резистора
С помощью цепи Ri—С} улучшается осциллограмма сетевого
напряжения (приближается к синусоиде), а с помощью моста
осуществляется сдвиг напряжения по фазе.
Напряжение постоянной фазы снимают с одного из плеч мо-
ста (с резистора /?8), а напряжение регулируемой фазы — с
диагонали моста (с резисторов /?2. Rt)-
Переход от плавно регулируемой фазы к нулю осуществля-
ется путем замыкания ключом К. конденсатора С2. Ключ К.
сблокирован с резистором /?< (установлен на общей оси) так,
что замыкание его происходит после полного введения резисто-
ра. В качестве переменного резистора используется потенцио-
метр регулятора громкости, у которого металлический колпа-
чок с укрепленным на нем выключателем поворачивается
на 180°.
Для демонстрации сложения колебаний собирают установку
из фазовращателя, коммутатора и электронного осциллографа
(рис. 13). Если одна и та же установка используется и в сле-
дующем опыте по сложению взаимно перпендикулярных коле-
баний, то в схему целесообразно ввести переключатель П. В од-
ном положении переключателя (левом на рисунке 13) показы-
вают сложение колебаний одного направления, в другом
(правом) — сложение взаимно перпендикулярных колебаний.
Рис. 13
170
ливают необходимую разность фаз. Затем коммутатор перево-
дят в режим суммирования и на экране осциллографа наблюда-
ют осциллограмму суммарного колебания.
IV. СОБСТВЕННЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ
В описываемом опыте собственные электромагнитные коле-
бания возбуждаются по «классической схеме» с переключате-
лем. В методическом отношении этот способ выгодно отличает-
ся от импульсного способа возбуждения. В качестве переклю-
чателя в схеме используют коммутатор, который вводят в схе-
му со стороны выхода (рис. 14). В режиме низкочастотного
переключения коммутатор в течение 0,02 сек замыкает конден-
сатор С на источник тока Е (идет зарядка конденсатора), а
в следующие 0,02 сек — на катушку индуктивности L. При за-
мыкании конденсатора на катушку индуктивности в контуре
возникают собственные затухающие электромагнитные колеба-.
ния. Последние регистрируются электронным осциллографом
(рис. 15). В течение того времени, когда конденсатор выведен
из контура и заряжается, колебания в контуре обрываются, то-
ка в контуре нет — осциллограф рисует прямую линию. При
частоте развертки осциллографа 50 гц эта прямая накладыва-
ется на осциллограмму колебания и моделирует ось времени.
Опыт преследует две основные цели: показать зависимость
периода колебания от индуктивности и емкости контура и за-
висимость скорости затухания от активного сопротивления кон-
тура.
Опыт позволяет провести и некоторые количественные изме-
рения. Они могут составить содержание ряда эксперименталь-
ных задач. Приведем некоторые из них.
1. Экспериментальная проверка формулы
Томсона. Задача решается следующим образом. Нам извест-
но, что один цикл затухающих колебаний длится в течение вре-
мени /=0,02 сек, после этого обрывается. Если за это время
совершится N колебаний (их можно сосчитать), то время одно-
го колебания, т. е. период колебания, будет равно:
Т= —.
N
Сравнивая это значение с вычисленным по формуле Томсона,
убеждаются в совпадении результатов опыта и теории.
В качестве примера возьмем результаты опыта, осцилло-
грамма которого изображена на рисунке 15,6. N=7,5, следова-
тельно, ?□= сек—2,1 10-3 сек. В опыте использовалась
7,5
катушка от разборного трансформатора на 220 в, внутри кото-
рой находился сердечник. Индуктивность катушки 0,18 гн. В ко-
ш
Рис. 14
Рис. 15
лебательный контур включен
конденсатор емкостью 1 мкф.
По формуле Томсона
Т=2к ><0,18 гн • 10-6Ф=
= 2,7 • 10~3 сек.
2. Определение ин-
дуктивности по извест-
ной емкости. По осцилло-
грамме определяют период ко-
лебания. Зная период и ем-
кость контура, по формуле
Томсона можно вычислить ин-
дуктивность катушки.
3. Определение ин-
дуктивности и емкости
путем измерения пери-
ода колебания и крити-
ческого сопротивле-
ния.
Из формул Т=2кУТЪ
и «.=2 / £
получаем:
с = ——- z =
, 4тс
Чтобы точнее заметить пере-
ход колебательного процесса
в апериодический, необходимо
наблюдать осциллограмму на-
пряжения на конденсаторе
контура. Для измерения кри-
тического сопротивления в
схеме рисунка 14 в качестве
активного сопротивления ис-
пользуют магазин сопротивле-
ний. Увеличивая сопротивле-
ние магазина, добиваются то-
го, чтобы процесс стал аперио-
дическим. Отмечают величину
сопротивления в момент пере-
хода колебательного процесса
в апериодический. Прибавляя
к этому сопротивлению актив-
ное сопротивление катушки и
172
сопротивление электронного ключа коммутатора, когда он от-
крыт (они известны до опыта), получают значение критическо-
го сопротивления.
V. УСТАНОВЛЕНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ
С помощью осциллографа и коммутатора процесс установ-
ления вынужденных колебаний можно продемонстрировать
весьма наглядно. Коммутатор включают в цепь по схеме рисун-
ка 16 (переключатель П поставлен в правое положение). При
этом коммутатор периодически в течение 0,02 сек (он находит-
ся в режиме низкочастотного переключения) включает источник
э. д. с. — звуковой генератор. Затем в течение такого же време-
ни источник э. д. с. выключается, а цепь в том месте, где был
включен источник э. д. с., закорачивается. На экране осцилло-
графа в первом случае наблюдается осциллограмма сложного
колебания, во втором случае — осциллограмма собственных ко-
лебаний. Переведя переключатель П в левое положение (ком-
мутатор из цепи выводят), наблюдают осциллограмму устано-
вившегося колебания. Изменяя сопротивление цепи с помощью
реостата /?, наблюдают, как при этом изменяется скорость за-
тухания собственных колебаний и время установления вынуж-
денных колебаний.
Представляет особый интерес случай резонанса. В опыте ре-
зонанс достигается путем подстройки частоты звукового гене-
ратора. При резонансе амплитуда колебаний возрастает посте-
пенно, асимптотически приближаясь к установившемуся значе-
нию. Время, в течение которого достигается установившееся
значение, тем больше, чем меньше коэффициент затухания кон-
тура.
VI. АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ. СРАВНЕНИЕ МОДУЛЯЦИИ
СО СЛОЖЕНИЕМ КОЛЕБАНИЙ
Амплитудная модуляция электромагнитных колебаний тех-
нически осуществляется в процессе их генерации путем подачи
дополнительного, модулирующего напряжения либо на сетку
(сеточная модуляция), либо на анод (анодная модуляция) ге-
нераторной лампы. В описываемом опыте применена анодная
модуляция. Генератор колебаний собран на трехэлектродной
лампе по трехточечной схеме (рис. 17). Параметры L и С гене-
ратора подобраны так, чтобы генератор вырабатывал колеба-
ния звуковой частоты (порядка 1 кгц). Эти колебания модули-
руются более низкочастотным сетевым напряжением. В каче-
стве модулятора используется автотрансформатор, который ре-
гулируемой стороной включается в анодную цепь генераторной
лампы, а нерегулируемой стороной — в сеть переменного тока.
173
Рис. 16
Рис. 17
Включение осуществляется с по-
мощью переключателя П (поло-
жение 1). Этим же переключате-
лем автотрансформатор может
быть выведен из анодной цепи
(положение 2). С помощью ав-
тотрансформатора можно изме-
нять глубину модуляции, увели-
чивая или уменьшая напряжение
на его выходе.
В опытной установке может
быть использован любой из пред-
лагаемых выше коммутаторов.-
На схеме рисунка 17 показан
КЭШ-1, который установлен не-
посредственно на лицевой пане-
ли школьного осциллографа
(ОЭШ-61). На один из входов
Рис. 18
коммутатора подается модулирующее напряжение (с автотранс-
форматора), на другой — модулированное (с колебательного
контура).
174
Опыт проводят в такой последовательности. Коммутатор
ставят в режим низкочастотного переключения, переключатель
П — в положение 2. На экране осциллографа видны осцилло-
граммы модулирующего и модулируемого колебаний (рис. 18, а).
Затем переключатель П переводят в положение 1, и на экране
появляются осциллограммы модулирующего и модулированно-
го колебаний (рис. 18, б, в). Изменяя с помощью автотрансфор-
матора величину модулирующего напряжения, наблюдают, как
это влияет на глубину модуляции. Важно модуляции противо-
поставить сложение колебаний. Эти два явления учащиеся ча-
сто путают. Для этого переключатель П снова переводят в по-
ложение 2, а коммутатор ставят в режим суммирования. На
рисунке 18, г показана осциллограмма суммарного колебания,
она имеет совершенно другой вид, чем осциллограмма модули-
рованного колебания.
В. Ю. Клах
(г. Житомир)
ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ ОММЕТР С ПРЯМОЙ
РАВНОМЕРНОЙ ШКАЛОЙ
В технике электрических измерений все большее распрост-
ранение приобретают омметры с прямой равномерной шкалой
благодаря даваемой ими высокой точности отсчета (особенно
для измерения малых сопротивлений).
Принцип работы такого омметра показан на рисунке 1. На-
пряжение на вольтметре V равно:
*4 =
URx
R+Rx'
Если принять во много раз меньше сопротивления рези-
стора R, тогда
~ Rх
Отсюда видно, что при измере-
нии сопротивлений от 0 до Rx шка-
ла омметра равномерна и что на-
пряжение питания измерительной
схемы О должно соответственно во
много раз превышать номинальное
напряжение вольтметра Oq.
В школьных демонстрациях при
изучении сопротивлений проводни-
ков чаще всего показывают опыт с
175
использованием амперметра и вольтметра и о величине сопро-
тивления судят по току в цепи, хотя многие из этих демонстра-
ций могут дать большой эффект, если воспользоваться специ-
альным демонстрационным омметром.
Ранее уже был описан омметр на базе демонстрационного
гальванометра *, предназначенный в основном для изучения
принципа действия омметра. Использование такого омметра в
демонстрациях сопряжено с трудностями изготовления и граду-
ировки самодельной неравномерной бесконечной шкалы и не-
удобством отсчета показаний по такой шкале.
Возможно поэтому широко распространенные в технике ом-
метры с бесконечными шкалами в школьных опытах фактиче-
ски не применяются, несмотря на то что такая физическая ве-
личина, как сопротивление проводников, имеет такое же право
на измерение в эксперименте, как и напряжение или сила тока.
Для школьных демонстраций наиболее подходил бы омметр
с привычной для учеников прямой шкалой, который обеспечил
бы проведение опытов при изучении материала, связанного с
сопротивлением проводников, при достаточной точности измеря-
емой величины.
Практическая схема одного из возможных демонстрацион-
ных омметров с прямой равномерной шкалой для измерения
малых сопротивлений дана на рисунке 2.
Омметр имеет два предела: 0—10 ом и 0—100 ом. Выбор
диапазона осуществляют включением штекера подводящего
провода в соответствующие гнезда («—Общ» и «Х1» или
«Х10»), Чтобы не вводить в схему переключатель, гнезда «XI»
и «Х10» делают разрезанными. Одновременно с подсоединени-
ем измеряемого сопротивления через штекер замыкается изме-
рительная цепь омметра. Измерителем служит школьный де-
монстрационный гальванометр на 400 мка. Омметр питается от
Рис. 2
1 См.. Б Ф. Ерицпохов. Омметр из школьного демонстрационного
гальванометра. сФизика в школе», 1965, № 6.
176
двух выпрямителей на 10 в и 105 в, ста-
билизированных соответственно кремние-
вым стабилитроном Д3 и газовым стаби-
литроном.
Установку шкалы производят во вре-
мя наладки прибора по магазину сопро-
тивлений: в диапазоне 0—10 ом — реоста-
том в диапазоне 0—100 ом — реоста-
том R5.
Кремниевый диод Да включен парал-
лельно гальванометру с целью предохра-
нения гальванометра от многократной
перегрузки (во время разрыва цепи с
измеряемым сопротивлением при включенных в гнезда штеке-
рах). Осуществляется это следующим образом.
Для отклонения стрелки гальванометра на всю шкалу
к нему нужно приложить напряжение порядка 0,15 в. Вольт-
амперная характеристика кремниевого диода показана на ри-
сунке 3.
Напряжение, при котором практически начинает идти ток че-
рез диод, колеблется для разных диодов от 0,2 до 0,5 в. Шунтиру-
ющее действие диода на гальванометр не сказывается, пока на
нем напряжение меньше 0,2 в и стрелка гальванометра нахо-
дится в пределах шкалы. При перегрузках напряжение на галь-
ванометре превышает 0,2 в и большую часть тока перегрузки
замыкает на себя диод.
Для питания омметра применен силовой трансформатор от
радиоприемника «Рекорд», обмотки которого использованы сле-
дующим образом: обмотка / — вторичная повышающая, обмот-
ка // — сетевая на 127 в, обмотка /// — две включенные после-
довательно накальные обмотки.
Показания омметра стабильны-при изменении сетевого на-
пряжения от 180 до 250 в. Погрешность электрической измери-
тельной схемы не превышает погрешности, допускаемой классом
точности демонстрационного гальванбметра (±4%).
Предлагаемый омметр может быть использован для демон-
страции зависимости сопротивления проводника от геометриче-
ских размеров и материала. Интересными являются демонстра-
ции зависимости сопротивления чистых металлов (медь, сталь),
высокоомных сплавов (константан, манганин), угля (графитный
карандаш) и полупроводников от температуры.
С помощью омметра на уроке могут быть получены необхо-
димые экспериментальные данные по определению температур-
ного коэффициента сопротивления меди. Для этого пробирку с
катушкой из медного провода опускают в воду при комнатной
температуре, а затем в горячую воду. В обоих случаях оммет-
ром измеряют сопротивление катушки Ri и R3. Температуру
и ti° воды измеряют термометром.
12 Заказ № 6385
177
Тогда
Я2=Я0(1+а/а°).
Исключив из уравнений Rq и решив их относительно а, по-
лучают:
« = .
Демонстрационным омметром может быть измерено сопро-
тивление холодной лампы накаливания и решена задача по
приближенному определению температуры вольфрамовой нити
светящейся лампы. Кроме того, с помощью омметра можно
экспериментально проверить формулы общего сопротивления
при параллельном и последовательном соединении проводников.
Г. А. Прилуцкий
(г. Пятигорск)
ОММЕТР С РАВНОМЕРНОЙ ШКАЛОЙ
Предлагаемый прибор (рис. 1) предназначен для измерений
в пределах от 0,1 ом до 1 Мом. Питается он от сети напряже-
нием 220 в. Выпрямитель собран на диодах Д\—Д1 типа Д7Ж.
В приборе установлен микроамперметр.
Принципиальная схема прибора представлена на рисунке 2.
С делителя напряжения Ri через один из. резисторов R2—R9 и
переключатель порядка измерений /7| ток идет по параллельно
включенным /?и (одно из Ri—Ru) и /?ж. Переключатель П2 на-
ходится в положении «уст», т. е. микроамперметр включен в
цепь Rx. Резистором Ru постепенно увеличивая напряжение, ус-
танавливаем максимальный ток (1000 мка). Перебрасываем
переключатель П2 в положение
«изм». Микроамперметр ока-
зывается включенным в цепь
/?ат- Если /?эт больше Rx, то на
основании равенства
ix ___________R »т
Ат Rx
можно сказать, что микроам-
перметр покажет ток во столь-
ко раз меньший установленно-
го ранее максимального тока,
во сколько раз Rvt больше R*.
Резистор /?12 служит огра-
ничителем тока, предохраняю-
Рис. 1
178
шим от перегорания микроамперметр в случаях большой ошиб-
ки в оценке порядка измерения или подачи очень большого на-
пряжения, если до начала измерения забыли установить дели-
тель напряжения Rt на 0 (резистор R\ проволочный).
Рассмотрим примеры использования прибора.
1. Необходимо измерить сопротивление резистора порядка
10—100 ком. Подсоединяем его к клеммам Rg. Переключателем
/71 устанавливаем верхний порядок измерения 100 ком. Пере-
ключатель Пг находится в положении «уст». Делителем Rt, по-
степенно увеличивая напряжение, устанавливаем максимальный
ток прибора 1000 мка. Затем перебрасываем переключатель /72
в положение «изм» и снимаем показания микроамперметра.
Пусть он показывает 420 мка. Тогда на основании равенства
(1) получим /?Л=42 ком.
2. Исключение в порядке измерений составляет случай,
когда необходимо измерить сопротивление резистора, превыша-
ющее верхний предел измерения прибора на один порядок, т. е.
100 ком —1 Мом.
Переключателем П\ устанавливаем порядок измерения
100 ком и делителем напряжения Ri — максимальный ток не
1000 мка, как обычно, а 100 мка. Перебросив переключатель
/72 в положение «изм», читаем показания микроамперметра.
Пусть он показывает 650 мка. Тогда, на основании равенства
(1), получим /?х=650 ком.
При изготовлении прибора можно установить микроампер-
метр на 100 мка. В этом случае пределы измерения расширят-
ся в обе стороны на один порядок и станут равными 0,01 ом —
10 Мом. Величины сопротивлений ризисторов /?2—R6 необхо-
димо также увеличить на один порядок, т. е. в 10 раз. Йа пе-
реключатель /71 необходимо поставить еще один эталон 1 Мом.
Резисторы Ri—Rt легко подобрать. Они должны давать воз-
можность установить максимальный ток на обоих пределах из-
12*
179
меряемого диапазона, например диапазона 10—100 ком.
Резистор Re подбираем так, чтобы при установке Rx, как на
10 ком, гак и на 100 ком, делителем напряжения /?1 можно
было бы установить максимальный ток микроамперметра.
При работе с прибором целесообразно перед каждым изме-
рением устанавливать Ri в положение «0», а выключателем Bki
выключать напряжение.
А. М. Чельцов
(г. Калининград)
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФОТОДИОДОВ, ФОТОТРАНЗИСТОРОВ
И ФОТОГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Из любого транзистора можно легко изготовить фотодиод,
фототранзистор или вентильный фотоэлемент. Для этого необ-
ходимо сделать доступ светового потока к электронно-дыроч-
ному переходу (р—п—р). Свет, воздействия на область базы,
возбуждает парные заряды, которые не только сами воздейст-
вуют на коллекторный переход, но и вызывают дополнительную
инжекцию’большого количества носителей зарядов эмиттера.
Чем больше коэффициент передачи тока эмиттера а, чем он
ближе к единице, тем сильнее будет вторичная инжекция, а
следовательно, тем больше будет чувствительность изготовлен-
ного фототранзистора.
У транзистора П5 достаточно снять со стеклянного баллона
черную краску. Если баллон окажется непрозрачным, то надо
при помощи наждачной бумаги сверху стеклянного баллона сде-
лать маленькое отверстие и через него высыпать порошок из
баллона. Затем надо заклеить отверстие маленькой целлулоид-
ной пластинкой или клеем, сделанным из растворенной
плексигласовой мелкой крошки или стружки в дихлорэтане.
При изготовлении фототранзисторов из полупроводниковых
триодов типа П13, П14..., МП39 надо сбоку, напротив эмит-
терного вывода, аккуратно выпилить окно лобзиком или на-
пильником, как показано на рисунке 1. Из целлулоида вырезать
пластинку и заклеить окно; после высыхания клея края пла-
стинки обрезать и аккуратно обработать.
Наибольший ток при освещении дают фотогальванические
фотоэлементы, изготовленные из кремниевых транзисторов
П302—П304. Неплохие фототранзисторы получаются из
транзисторов типа П701, П702, а также из П201, П213.
При изготовлении фотогальванических фотоэлементов и фо-
тотранзисторов из низкочастотных и среднечастотных транзи-
сторов большой мощности надо аккуратно снять верхнюю часть
металлического колпачка, подравнять напильником-края и об-
разовавшееся окно заклеить тонкой целлулоидной пластинкой
J80
Рис. 1
или маленькой линзой, сделанной из
плексигласа (удобно использовать ма-
ленькие плексигласовые пуговички).
При изготовлении фототранзистора
можно использовать транзисторы с от-
ломанными выводами базы, а при из-
готовлении фотогальванических фото-
элементов и фотодиодов — транзисто-
ры с отломанными выводами эмиттера.
При помощи таких самодельных фо-
тотриодов, фотодиодов и фотогальва-
нических фотоэлементов можно пока-
зать большое количество опытов, а
также большое количество простых
установок по автоматике.
Если осветить источником света электронно-дырочный пере-
ход, например, у фотогальванического фотоэлемента ПЗОЗ или
П304 и подсоединить вывод базы к минусу, а вывод коллекто-
ра к плюсу гальванометра, то можно наблюдать, что по мере
приближения источника света к вентильному фотоэлементу ток
в цепи увеличивается и стрелка гальванометра отклоняется на
большой угол.
При затемнении фотогальванического фотоэлемента ток
прекращается. Для получения большой фотоэлектродвижущей
силы можно гальванические фотоэлементы соединять после-
довательно, т. е. базу первого вентильного фотоэлемента надо
соединить с коллектором второго. Тогда коллектор первого
вентильного фотоэлемента будет общим плюсом, а база вто-
рого— общим минусом. При этом освещать вентильные фото-
элементы надо одновременно.
Таким образом, при помощи этого эксперимента можно по-
казать учащимся, что при освещении кристалла с р—«-пере-
ходом возникает разность потенциалов (рис. 2). Под действием
света в переходе образуются парные заряды «электрон—дырка».
Эти заряды разделяются внутренним полем р—«-перехода и
накапливаются в противоположных областях. Этот опыт свиде-
тельствует о том, что с помощью р—«-перехода оказывается
возможным преобразование световой энергии в электрическую.
Такие батареи получили название солнечных.
Фотоэлектродвижущая сила транзистора ПЗОЗ или П304
примерно равна 0,5 в, тогда как у полупроводниковых серно-
таллиевых и серно-серебряных фотоэлементов (ФЭСС-У-2,
ФЭСС-У-3, ФЭСС-У-10) 0,06—0,15 в, т. е. в несколько раз
меньше.
Ввиду значительно большей фотоэлектродвижущей силы
вентильных фотоэлементов, изготовленных из триодов ПЗОЗ,
П304 и др., их удобно использовать для самодельных люкс-
метров.
181
Сбет
Если самодельный вентиль-
ный фотоэлемент присоединить
к чувствительному измеритель-
ному прибору, например к
микроамперметру М-252 на
50 или 100 мка, то при осве-
щении фотоэлемента прибор
покажет ток тем больший, чем
сильнее прибор освещен. При
объяснении законов освещен-
ности можно показать, что с
уменьшением расстояния в 2—
3 раза фототок увеличивается
соответственно в 4—9 раз, а
следовательно, во столько же
раз увеличивается освещен-
ность. Если направлять свет
на р—«-переход вентильного
фотоэлемента под разными
углами, то можно показать,
что освещенность зависит от
угла падения лучей света.
Описанный вентильный фо-
тоэлемент удобно использовать
для снятия световых характе-
ристик.
Самое простое фотореле
можно собрать, используя са-
модельный вентильный фото-
элемент, изготовленный из
транзистора ПЗОЗ или П304 и
поляризованного реле РП-5.
Схемы такого реле показа-
ны на рисунке 3. Фогореле,
собранное по схеме рисунка 3,
удобно тем, что не требует до-
Ряс. 4
полнительного источника пита-
ния, так как реле РП-5 срабатывает за счет фотоэлектродви-
жущей силы вентильного фотоэлемента.
При использовании более слабого источника света или ме-
нее чувствительного реле, например РП-4, РП-7, РСМ-2, не-
обходимо для сборки фотореле применять дополнительный источ-
ник питания с напряжением 1,5—15 в. Схема подсоединения
фототранзистора показана на рисунке 4.
При освещении р—«-перехода через реле проходит элект-
рический ток, причем тем больший, чем больше световой поток.
При использовании фотодиода надо подсоединить источник пи-
тания, как показано на рисунке 5.
Описанные схемы простейших фотореле можно применять в
различных установках, например: автоматический счет деталей,
автоматическая сортировка деталей по прозрачности и др.
В. А. Еланский
(г. Новочеркасск Ростовской обл.)
ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТРЕХФАЗНОГО
ТРАНСФОРМАТОРА
Трехфазный трансформатор, ранее выпускавшийся Главуч-
техпромом, может быть использован для получения напряжения
однофазного тока от 3 до 440 в. Покажем, как это сделать.
При включении одной из первичных обмоток — ВУ (с жел-
тыми клеммами) в сеть на 220 в во вторичной желтой обмотке
получаем 12 в. Остальные обмотки порознь использовать нель-
зя, так как при включении потребителя в одну из обмоток —
АХ или CZ — меняется величина магнитного потока в сердеч-
никах трансформатора и напряжение во вторичной обмотке па-
дает до нуля.
Можно проделать следующий опыт, иллюстрирующий закон
Ленца. Включим первичную желтую обмотку в сеть на 220 в.
Возникающий в центральном сердечнике магнитный поток рас-
пределяется поровну на два боковых сердечника, и в красной
и зеленой катушках будет индуцироваться напряжение ПО в.
Это можно проверить, включив в обмотки два одинаковых
вольтметра или две одинаковые лампы. Но если мы выключим
одну из ламп, то потухнет и вторая. Ток, идущий через лампу,
по закону Ленца, будет создавать магнитное поле, направлен-
ное навстречу магнитному потоку, создаваемому первичной об-
моткой. Для того чтобы лампа, включенная в красную обмотку,
загорелась, надо замкнуть накоротко зеленую обмотку (рис. 1).
Тогда магнитный поток, создаваемый током зеленой обмотки,
будет направлен навстречу магнитному потоку первичной об-
мотки, магнитный поток внутри красной обмотки увеличится и
лампа будет гореть под напряжением немного меньше 220 в.
Включив в одну из зеленых катушек реостат, мы сможем плав-
но изменять величину тока в зеленой катушке. При этом мож-
но включить реостат и в низковольтную обмотку!
Таким образом, для использования всех обмоток трехфазно-
го трансформатора их надо включать параллельно или после-
довательно так, чтобы по обмоткам, расположенным на край-
них сердечниках, шли токи одинаковой силы; например, в крас-
ную и зеленую низковольтную обмотки включить нити накала
одинаковых радиоламп (при включении желтой обмотки в сеть
на 220в в них будет по 6 в). В зависимости от схемы включе-
183
Рис. 7
248
За
Рис. 6
Рис. 9
ния при питании трансформатора от однофазной сети на ПО
или 220 в мы получим напряжения от 3 до 440 в. При включении
обмотки ВУ (желтой) в сеть на 220 в получаем во вторичной
обмотке 220 в и два выхода напряжений по 12 в (рис. 2—3).
При включении обмотки ВУ в сеть на 220 в получаем во вторич-
ной обмотке ПО в и ток до 1а, а также низкие напряжения: 12 в
до 3 а и 6 в до 6 а. Конечно, можно включить трансформатор
по этой схеме в сеть и на НО в и получить напряжения 220, 12
и 6 в (рис. 4—5).
При включении в сеть на 220 в получаем 330 в до 1 о (ав-
тотрансформаторная схема), ПО в до 1 а, 6 в до 6 а, 12 в до
3 а и 18 в до 3 а. Трансформатор по этой же схеме можно
включить в сеть на ПО в и получить 220, 330, 6, 12 и 18 в
(рис. 6—7).
Если клеммы ХУ (рис. 6) соединим с сетью на 220в, топо-
лучим с остальных обмоток напряжения, равные 2/з номиналь-
ного— соответственно 140, 70, 4, 8 и 12 в.
При включении прибора по схемам, показанным на рисун-
ках 8—9, получаем напряжение 440 в до 0,5 а (автотрансфор-
маторная схема) со средней точкой, например для сборки вы-
прямителя, и 24 в со средней точкой, например для сборки низ-
ковольтного двухполупериодного выпрямителя.
Любую схему соединения первичных обмоток можно совме-
стить с любой схемой соединения вторичных обмоток: напри-
мер, для лампового выпрямителя удобно использовать схему
рисунка 8 для получения напряжений 440 в или 2 раза по 220 в
и схему рисунка 5 с выходом на 6 в для накала кенотрона и
12 в для подсвечивающей лампы. Напомним, что если требует-
ся включить отдельно накалы кенотрона и усилительных ламп,
то следует подключать их отдельно в красную и зеленую обмот-
ки при условии, что токи, текущие по этим катушкам, будут
равны.
При помощи трехфазного трансформатора легко показать
принцип работы магнитного усилителя. Для этого последова-
тельно с обмотками АХ и CZ подсоединяем лампу на 220 в
(рис. 10). Она не горит из-за большого индуктивного сопротив-
ления катушек. Если теперь в обмотку ВУ включить постоян-
ный ток от аккумулятора на 6—12 в, то вследствие подмагни-
чивания постоянным током железо достигнет насыщения, ин-
дуктивность катушек уменьшится и лампа загорится. Таким
образом, при помощи напряжения 6—12 в постоянного тока
можно управлять током в сети с напряжением 220 в. Усиление
по мощности получаем порядка 10. Вместо аккумулятора мож-
но использовать постоянный ток от селенового выпрямителя.
При параллельном соединении обмоток и лампы на 220 в 60 вт
напряжение на лампе изменяется с 72 до 165 в. Так как желе-
зо трансформатора весьма хорошего качества, то можно об-
мотки крайних сердечников трансформатора (красной и зеле-
185
ной) включить не на ПО, а на 220 в (см. рис. 4). При этом
магнитный поток в центральном сердечнике удвоится и в об-
мотках, помещенных на нем, напряжения увеличатся вдвое и
станут равными соответственно 240 и 24 в. При использовании
схемы рисунка 6 можно получить напряжение до 660 в, мощ-
ность при этой повышается до 300 вт. К сожалению, изоляция
катушки ВУ (желтой), намотанной навалом, не всегда выдер-
живает такое напряжение.
Л. А. Евтюхов
(г. Днепропетровск)
ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ СТЕНД
Для обеспечения большей наглядности при демонстрации
различных электрических цепей полезно использовать демонст-
рационный стенд.
Стенд представляет собой щит, образующий с вертикалью
угол 5°.
Щит имеет размер 1300X 960X15 мм. Он изготовлен из ли-
ста фанеры или досок. На нем сверху и по бокам оставлены
поля по 50 мм, а снизу 110 мм и нанесена сетка отверстий диа-
метром 5 мм, через каждые 100 мм. Щит вставляют в деревян-
ные подставки (рис. 1).
Для лучшей видимости щит окрашивают, например, в серый
цвет. Для укрепления приборов на щите изготовляют металли-
ческие стержни и полочки. Полочки изготавливают из доски двух
размеров (260X70X7 мм и 130X70X7 мм) в нужном количе-
стве.
Рис. I
186
Рис. 2
Используя набор различных полочек и металлических стерж*
ней, преподаватель быстро может собрать и продемонстриро»
вать нужную электрическую цепь.
Пример использования стенда показан на рисунке 2,
IV
ОПТИКА
Ю. Ф. Огородников
(г. Орел)
ОБ ЭКСПЕРИМЕНТЕ ПО ИНТЕРФЕРЕНЦИИ
И ДИФРАКЦИИ СВЕТА
В статье описано оборудование для демонстрации опытов по
интерференции и дифракции света и методика его использова-
ния, устройство и демонстрация упрощенного варианта прибора
«зеркала Френеля» и самодельное оборудование для лабора-
торной работы по наблюдению явления интерференции и диф-
ракции света.
Оборудование для демонстрации
интерференции и дифракции света
Во всех опытах по интерференции и дифракции света ис-
пользуют универсальную оптическую скамью ФОС. В осветите-
ле скамьи применяют лампу на 220 или 127 в, 300 вт. Нужно
иметь в виду, что эти лампы допускают перекал нити накали-
вания и напряжение на них можно доводить до 250 или 150 в.
Но для этого обязательно надо питать лампу через регулятор
напряжения, который даст возможность постепенно увеличивать
накал нити лампы и довести его до перекала в момент демон-
страции.
Для устранения засвечивания экрана для проекции необхо-
димо сделать ширмы из картона (рис. 1). Одну из ширм ставят
перед щелью, а другой закрывают скамью вместе с фонарем.
Для получения прямых широких полос интерференции нуж-
но изготовить специальный экран с возможно более плоской
поверхностью. Такой поверхностью может быть стеклянная по-
верхность, оклеенная бумагой хорошего качества. Для того
чтобы бумага хорошо легла на стекло, ее нужно обильно сма-
зать любым не дающим желтизны клеем, наложить бумагу на
стекло и разгладить чистой тряпочкой.
Для крепления экрана используют штатив, основание кото-
рого имеет регулировочные винты. Это дает возможность уста-
новить экран строго вертикально и получать на экране строго
188
вертикальные полосы. На ри-
сунке 2 даны приблизительные
размеры экрана и возможные
варианты штатива для закреп-
ления стекла.
Все опыты рассчитаны на
получение вертикальных полос
интерференции и дифракции на
непрозрачном экране, располо-
женном под углом к проециру-
емой картине. При большом угле падения полученную
картину
можно «растянуть» как угодно широко, а регулировочными вин-
тами сделать ее строго вертикальной.
Для укрепления на оптической скамье зеркал Френеля и
зеркала Ллойда в плоскости, перпендикулярной поверхности
стола (делается это для получения вертикальных полос интер-
ференции), нужно изготовить специальный держатель (рис. 3).
Стойка этого держателя служит для крепления его в рейтере
оптической скамьи, а деревянная площадка—для установки на
ней зеркал Френеля и зеркала Ллойда.
Искривление стойки необходимо для того, чтобы плоскости
зеркал совпали с оптической осью скамьи.
Прибор «зеркала Френеля» вполне доступен для самодель-
ного изготовления. По своим возможностям при демонстрации
интерференции света он выгодно отличается от бипризмы Фре-
неля тем, что дает возможность весь процесс сложения двух
когерентных пучков света наблюдать в динамике. Это повыша-
ет методическую ценность опыта.
Кроме того, даже в самодельном исполнении он не уступает
бипризме по светосиле. Опыт показывает, что в качестве зеркал
в приборе можно использовать две пластинки из стекла хоро-
шего качества. Изготовление прибора лучше начать с зеркал.
Рис. 2
189
Рис. 3
70 _
Рис. 4
Вырезают полосу стекла
размером приблизительно
70X35 мм и толщиной 5—
7 мм (стекла такой толщи-
ны обычно бывают полиро-
ванные) и разрезают ее на
две равные части. Перед
отделением одной части по-
лосы от другой на той сто-
роне пластинки, где остался
след алмаза, нужно сделать
поперек разреза царапину
(рис. 4). Это необходимо
для того, чтобы в процессе
сборки прибора правильно
расположить стеклянные
пластинки друг относитель-
но друга.
Далее изготавливают оп-
раву (рис. 5а,б). В каче-
стве материала для опра-
вы лучше всего использо-
вать мягкий металл—ла-
тунь, алюминий, медь — тол-
щиной 1—1,5 мм. Размер
оправы определяется разме-
ром зеркал.
На рисунке 5 а тонкими
линиями указаны места сги-
ба выкройки для получения
оправы зеркал. В углубле-
ние оправы вначале в качестве опоры зеркал вставляют поло-
ску стекла (лучше всего стеклянную полоску вырезать из фо-
топластинки). На опоре располагают «зеркала» так, чтобы одно
из них свешивалось с опоры и под ним оказался регулировоч-
ный винт 1 (рис. 6 а, б). Между верхними бортами оправы и
190
плоскостью зеркал вставляют полоски губчатой резины или
тонкой резиновой трубки 2. Резиновые прокладки удерживают
зеркала и в то же время позволяют плавно изменять двугран-
ный угол между ними с помощью винта 1.
После сборки прибор устанавливают на самодельном держа-
теле (рис, 7), при этом плоскость зеркал располагается верти*
кально.
Описание и настройка установки
для демонстрации интерференционных полос
На демонстрационном столе устанавливают оптическую
скамью так, чтобы свет распространялся вдоль стола. Проверя-
ют параллельность краев раздвижной щели. После этого верти-
кально расположенную щель укрепляют на скамье и с помощью
регулятора напряжения зажигают лампу осветителя, доводя по-
степенно накал ее до. нор-
мального (без перекала).
Далее перемещают щель
так, чтобы она была пол-
ностью освещена сходя-
щимся пучком, света, т. е..
помещают ее несколько
ближе фокальной плоско-
сти конденсора.
Правильность освещен-
ности щели нужно прове-
рить. Для этого на пути
пучка света, прошедшего
через щель,, ставят экран
на расстоянии около од-
ного метра. С помощью
винтов установки лампы
осветителя, поворачивая
ее вокруг вертикальной
оси, поднимая или накло-
няя, добиваются опти-
мальной освещенности и
однородности светового
поля на экране. После
этого на расстоянии 5—
7 см от щели на скамью
ставят держатель с зер-
калом Френеля. Исполь-
зуя возможности поворо-
та оси держателя прибо-
ра, добиваются того, что-
бы пучок света скользил
Рис. 9
по поверхности зеркал. После этого, меняя угол скольжения и
уменьшая двугранный угол между зеркалами, добиваются по-
явления на экране двух световых полос.
Вращая регулировочный винт прибора / (рис. 6), сближают
световые пучки и при угле между зеркалами, близком к 180°,
получают интерференционную картину. Для получения четких
полос необходимо, чтобы щель и ребро зеркал были парал-
лельны.
После получения четкой картины интерференционных полос
нужно развернуть экран вокруг вертикальной оси до получения
полос желаемой ширины. Если полосы окажутся невертикаль-
ными, то можно добиться их вертикальности с помощью винтов
основания штатива. Затем доводят напряжение на лампе осве-
тителя до 240—250 или 140—150 в и скамью закрывают ширма-
ми. Используя только регулировочный винт зеркал Френеля,
можно проследить весь процесс сложения пучков света и даже
увеличение ширины полос интерференции при увеличении угла
между зеркалами.
Для демонстрации интерференционных полос с бипризмой
Френеля и двойной щелью Юнга нужно в рейтор, где были зер-
кала Френеля, поместить держатель с бипризмой или двойной
щелью1. Перед демонстрацией опыта необходимо добиваться
параллельности между щелью и ребром призмы, а также двой-
ной щелью и ребром призмы. Необходимо проверить также оп-
тимальность ширины щели.
Для опыта Ллойда можно использовать зеркало от верти-
кальной насадки к оптической скамье, а в качестве держателя
его в вертикальной плоскости (это необходимо для получения
вертикальных полос) держатель зеркал Френеля (рис. 8).
Не меняя установки скамьи, помещают в держатель вторую
раздвижную щель или тонкую проволоку (0,1—0,12 мм) и на-
блюдают явление дифракции от тонкой нити и щели.
1 Об изготовлении двойной щели можно прочитать в пособии М. Н. Баш-
катова «Школьные опыты по волновой оптике», М., Изд-во АПН РСФСР,
1960.
192
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА <НАБЛЮДЕНИЕ ЯВЛЕНИЙ
ДИФРАКЦИИ И ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА»
В прилагаемом описании лабораторной работы дается реко-
мендация для изготовления самодельного оборудования, кото-
рое в сочетании с лабораторной линзой № 1 или № 2 и лампой
от карманного фонаря дает возможность одновременно каждо-
му ученику наблюдать: 1) дифракцию от малых круглых отвер-
стий; 2) дифракцию от малых круглых экранов; 3) дифракцию
от клиновидной щели; 4) дифракцию от прямоугольной щели;
5) дифракцию от проволочной петли; 6) дифракцию от сетки;
7) интерференцию от двойной щели; 8) дифракцию от края
широкого экрана.
Описание оборудования
I. На рисунке 9 изображена стеклянная пластинка с различ-
ными экранами.
I. Экран круглых отверстий диаметром приблизительно от
1 до 0,1 мм. Для изготовления его лучше взять любую метал-
лическую фольгу или жесть и наколоть отверстия острым круг-
лым шилом или иглой.
2. Экраны непрозрачные. В соответствующем месте стеклян-
ной пластинки обычным пером с тушью наносят несколько то-
чек различного диаметра (0,5—1,5 мм).
3. Клиновидную щель можно вырезать из черной бумаги.
4. Прямоугольная щель изготавливается из двух половинок
лезвия безопасной бритвы, которые приклеиваются к экранчику
из черной бумаги. Ширина щели 0,1—0,2 мм.
5. Две проволочные петли можно изготовить из медной про-
волоки диаметром приблизительно 0,25 и 0,5 мм.
6. Сетка. Прямоугольник одной из стеклянных пластин покры-
вается негустым слоем ту-
ши и после высыхания на
нем иглой - вычерчивают
сетку с ячейкой 4X4 мм.
7. Двойная щель. ДЛя
изготовления двойной щели
нужно в высохшем слое ту-
ши прорезать две щели с пе-
регородкой в 0,06—0,08 мм.
Прорезы можно сделать
двумя сложенными вместе
лезвиями безопасной брит-
вы. Обычно делают 3—4
прореза, потом их проверя-
ют и неудачные закраши-
вают тушью.
Рис. 10
13 Заказ № 6385
193
400
8. В последнем участке рамки с экранами наблюдают ди-
фракцию от края широкого экрана. В качестве края экрана
используют край лезвия безопасной бритвы. Лезвие бритвы
приклеивают к маске из черной бумаги.
После того как все экраны приготовлены и приклеены кле-
ем БФ-2 к одной из стеклянных пластинок, их накрывают дру-
гой стеклянной пластинкой и окантовывают подобно диапози-
тиву. В качестве стеклянных пластинок удобно использовать
фотопластинки с отмытой эмульсией размер 6X9 см.
II. Большой экран с щелью постоянной ширины. Он слу-
жит для наблюдения интерференции света от двойной щели.
Для этого экраном загораживают лампу накаливания, которая
располагается на демонстрационном столе. Экран изготавлива-
ют из картона размером около 25X30 см. В середине его вы-
резают щель 0,5 X 10 см, которую заклеивают папиросной бу-
магой или калькой.
III. Лабораторный штатив с муфтой, лапкой и самодельной
деревянной рейкой 1 (рис. 10), которая служит направляющей
Рис. 12 рис. 13
J94
для лупы и установки рамки с экранами в держателе 2. Разме-
ры деревянной рейки и держателя экранов указаны на рисун-
ке 11.
Для тех, кто владеет фотографией, можно предложить фо-
тографический способ самодельного изготовления экранов.
На тщательно отмытой от эмульсии фотопластинке тушью
рисуют все перечисленные объекты наблюдения (рис. 12) Часть
из них (щели, сетка, круглые отверстия) прорезают в слое tv-
ши после ее высыхания. Далее, используя контактный способ
печати, приготавливают негатив на диапозитивной пластинке,
после чего с него делают в нужном количестве экземпляров от-
печатки также на диапозитивных пластинках.
Второй вариант фотографического способа заключается в
том, что вначале вычерчивают негативное изображение всех
объектов на чертежной бумаге размером 9X12 см (рис. 13).
После этого чертеж фотографируют на позитивную пленку. Та-
ким образом получают все объекты для наблюдения в размере
кадра 24X36 мм. При таком размере рамки с экранами в поле
зрения наблюдателя оказываются все объекты сразу.
Выполнение работ
1. Каждый из учеников располагает штатив так, чтобы глаз
наблюдателя, линза, объект наблюдения и нить накала лампы
оказались на одной прямой.
2. Для получения яркого равномерно освещенного поля лупу
помещают от глаза на расстоянии, равном фокусному (для
линзы № 1—7 см, а для линзы № 2—14 см).
3. В начале наблюдения рамка с экранами находится при-
близительно в фокальной плоскости лупы, тогда на освещенном
фоне можно увидеть четкое увеличенное изображение теней
различных малых экранов.
4. Затем экраны от линзы удаляют, и наблюдаемая картина
меняется: четкая граница тени размывается, а в области тени и
света появляются дифракционные полосы.
Перемещая рамку с экраном относительно оптической оси
установки, наблюдают дифракционные картины от различных
экранов. Кроме того, можно наблюдать изменение картины
дифракции в зависимости от расстояния малых экранов до
линзы.
5. Наблюдают интерференцию двух когерентных пучков све-
та с помощью экрана с двумя близко расположенными щелями.
Для этого двойную щель в рамке с малыми экранами подносят
вплотную к глазу и смотрят через нее на экран со щелью на
демонстрационном столе. (Двойная щель и щель экрана долж-
ны быть параллельны.) Вместо двух светлых полос согласно
законам геометрической оптики их будет видно 5—7.
13*
195
1?
Рис. 14
Лабораторную работу заканчивают выводом формулы для
определения длины световой волны и нахождением ее величины
опытным путем на демонстрационной установке, схема которой
дана на рисунке 141.
Н. Я. Молотков
(г. Комсомольск-на-Амуре)
БИПРИЗМА ФРЕНЕЛЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
ВОЛН
Демонстрация возникновения интерференции света на би-
призме Френеля является обязательной по программе средней
школы. Однако постановка этого эксперимента в оптическом
диапазоне волн часто бывает затруднительной и недостаточно
наглядной для большой аудитории. Убедительный опыт с би-
призмой можно поставить, если воспользоваться аналогией
света и радиоволн.
На рисунке 1 показана металлопластинчатая бипризма для
сантиметровых электромагнитных волн (%=3,2 см). Каждая из
ее призм состоит из семи тонких металлических пластин различ-
ной ширины: 10, 18, 26, 34, 42, 50, 58 мм, длиной 250 мм каж-
дая, расположенных на расстоянии а=23 мм друг от друга.
Показатель преломления каждой из призм равен:
п=}/~ 1-/—Y =0,71 < 1.
V \2а )
Вследствие того что показатель преломления меньше еди-
ницы, каждая из призм отклоняет падающее на нее излучение
не к основанию, а от основания. Поэтому призмы, образующие
бипризму, соединены вершинами друг с другом в противопо-
ложность тому, как это делается в оптике.
1 Вывод формулы для определения длины световой волны из этого
опыта смотрите в пособии М. Н Башкатова, Ю. Ф. Огородникова «Школьные
опыты по волновой оптике». М., Изд-во АПН РСФСР, 1960.
196
Опыт по наблюдению интерференции двух когерентных волн
на бипризме проводят так. Устанавливают генератор трехсан-
тиметровых электромагнитных волн, бипризму и приемную ру-
порную антенну, соединенную через усилитель с громкоговори-
телем или с осциллографом, на одной прямой. Перемещая при-
емную антенну в горизонтальной плоскости по окружности чс
центром в точке соприкосновения призм, демонстрируют очень
интенсивный центральный максимум и по два боковых по обе
стороны от него под углами ±25 и ±40°.
Наблюдая возникновение интерференции на бипризме, мож-
но ознакомить учащихся с сущностью работы интерферометров.
Для этого одну из призм бипризмы перекрывают искусствен-
ным диэлектриком (рис. 2), состоящим из металлических пла-
стин одинаковой ширины d=55 мм, отстоящих друг от друга на
расстоянии а = 23 мм. Интерференционные максимумы наблюда-
ются под углами ±17, ±34, ±56°, при которых ранее наблю-
дались минимумы интерференции. Другими словами, произошло
смещение интерференционных максимумов на половину «линии».
Из этого опыта можно определить показатель преломления ди-
электрика по формуле:
В заключение показывают, что величина смещения максиму-
мов не зависит от того, какая из призм бипризмы перекрыва-
ется диэлектриком, и от того; спереди или сзади призмы он рас-
полагается. Также показывают, что смещение интерференцион-
ных максимумов не наблюдается, если диэлектрики одинаковой
толщины поставлены на пути обоих лучей. Если же они имеют
различную толщину, смещение вновь наблюдается.
197
Г. Л. Ржеву с кий,
А. В. Самофал
(г, Москва)
ЛИНЗА С ПЕРЕМЕННЫМ ФОКУСНЫМ
РАССТОЯНИЕМ
При изучении геометрической оптики в курсе X класса учи-
тель испытывает трудности в демонстрациях при объяснении
зависимости фокусного расстояния линзы от кривизны ее по-
верхностей и от относительного коэффициента преломления, а
также при объяснении аккомодации глаза. Предлагаемая линза
позволяет при объяснении этого материала устранить упомяну-
тые трудности.
В комплект установки входят наливная линза, которую ис-
пользуют при демонстрациях как двояковыпуклую и как двоя-
ковогнутую, кювета из органического стекла, приспособление
для изменения кривизны линзы, сосуд с отверстием у осно-
вания.
Материалом для изготовления цилиндрической линзы слу-
жит органическое стекло (для торцовой части и верхнего и ниж-
него оснований) и тонкая резина от детских воздушных шаров
для боковых оснований.
Из органического стекла толщиной 1—2 мм вырезают поло-
ски шириной 24 мм, длиной—одну 90 мм, другую 25 мм. Места
обреза обрабатывают личным напильником так, чтобы поверх-
ность среза стала ровной. Если лицевая сторона полоски за-
грязнена, .ее следует очистить от загрязнения и отполировать
при помощи пасты ГОИ.
Для боковых оснований вырезают резиновые полоски разме-
ром 33 X 100 мм, поверхность которых в 4 мм от края при помо-
щи мелкой наждачной бумаги делают шероховатой. Так же
обрабатывают концы полосок органического стекла. Резиновые
полоски к органическому стеклу приклеивают при помощи
клея 88-Н.
Верхние и нижние основания склеивают из двух пластинок,
одна из них имеет размер 24x25 мм, а другая 21X24 мм. Это
придает линзе более устойчивую форму (рис. 1,а, б).
Кювету размером 50 x 70X130 мм изготовляют из органиче-
ского стекла (рис. 1,в). Основные приспособления для измене-
ния кривизны линзы сделаны из латуни (рис. 2). В нижней 4 и
верхней 5 площадках монтируют тонкие трубочки 2 диаметром
3 мм. Нижняя служит для наполнения жидкостью, а верхняя —
для выхода воздуха при заполнении.линзы водой.
Для изменения кривизны линзы верхнюю площадку делают
подвижной: перемещать ее можно при помощи винта 3. Для
обеспечения герметичности при демонстрациях на площадки
приклеивают тонкий слой мягкой резины.
198
В качестве осветителя
используют прибор Глазы-
рина по геометрической оп-
тике. Можно взять другой
Источник света, предвари-
тельно наклеив на грань
кюветы, обращенной к источ-
нику света, черный лист бу-
маги со щелями, а за кюве-
той поставив экран. Все
приспособление опускают в
кювету и удерживают в вер-
тикальном положении при
помощи площадки 6.
Опыты демонстрируют
следующим образом: линзу
определенной кривизны ус-
танавливают в кювету и
располагают ее на пути рас-
пространения параллельного
пучка света. Открывают все
щели и пропускают лучи
через воздушную линзу. Об-
ращают внимание учащихся
на то, что лучи проходят
через линзу без преломле-
ния. Затем устанавливают
на подъемный столик сосуд
с отверстием у основания,
вставляют пробку со стек-
лянной трубкой, а на нее
надевают резиновый шланг.
Второй конец шланга соеди-
няют с линзой. Поднимают
сосуд с жидкостью и линзу заполняют водой. По мере наполне-
ния линзы водой наблюдают резкое (скачком) преломление лу-
чей, начиная с самого нижнего. При заполнении линзы водой
целиком наблюдают пересечение в фокусе всех прошедших через
линзу лучей. Изменяя кривизну линзы при помощи винта 3,
демонстрируют перемещение фокуса в одну и другую сторону.
Эта демонстрация может быть использована при изучении
вопроса об аккомодации глаза.
Зависимость фокусного расстояния от показателя преломле-
ния вещества линзы демонстрируют следующим образом. Заме-
тив положение точки пересечения каких-либо симметричных
лучей, прошедших через линзу, наполненную водой, снимают ее,
выливают воду и наполняют другой жидкостью — глицерином
или раствором поваренной соли. Заполненную линзу ставят на
199
пути лучей в такое положение, в котором она была раньше, и
фиксируют новое положение точки пересечения лучей. После
этого делают заключение о сравнительной величине показателя
преломления воды и другой жидкости.
Помещая линзу, заполненную воздухом, в кювету, в кото-
рой налита вода, легко показать, что двояковогнутая линза в
этом случае действует как собирающая, а двояковыпуклая как
рассеивающая. Заполняя линзу раствором поваренной соли и
произведя опыт в воде, демонстрируют зависимость оптической
силы линзы от относительного коэффициента преломления.
Предлагаемая линза позволяет изменять ее оптическую си-
лу в пределах 0,1—2 диоптрий.
В приспособление можно установить блестящую металличе-
скую линейку и, изменяя кривизну ее поверхности, продемон-
стрировать зависимость фокусного расстояния от радиуса кри-
визны при отражении света линейкой.
В. И. Серый
(г. Кировоград)
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГРУБЫХ ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЕТОК
В условиях школы изготовление грубых дифракционных ре-
шеток возможно путем нанесения штрихов на полоске плекси-
гласа с помощью приспособления, которое является моделью
Модель делительной пашины
Рис. 1
делительной машины (рис. 1).
Для изготовления этого прис-
пособления необходимы микро-
метр с ценой деления 0,01 мм.
универсальный штангенцир-
куль, деревянная рама, режу-
щее приспособление. Само-
дельными деталями установки
является деревянная рама
(рис. 2) и режущее приспособ-
ление (рис. 3). Раму изготав-
Рис. 2 Рис. 3,
200
ливают из деревянного бруска размером 41X100X240 мм.
Вдоль него делают уступ глубиной 5 мм и шириной 60 мм и с
выемкой в средней части рамы. На передней грани рамы /
(рис. 2) делают углубление 2 для скобы микрометра и его хво-
стовика. К нижней грани рамы прикрепляют два поперечных
бруска-подставки 3.
Г. А. Ржевуский,
А. В. Самофал
(г. Москва)
ДЕРЖАТЕЛЬ ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ТРУБОК
В статье предлагается простая установка, которую можно
использовать при изучении прохождения тока в газах, для
фронтального наблюдения спектров при помощи стеклянных
призм, при выполнении лабораторной работы по изучению ли-
нейчатых спектров в физическом практикуме.
Общий вид прибора и монтажная схема показаны на ри-
сунке 1.
Рис. 1
201
Основа прибора — лист гетинакса 1 или другой изоляцион-
ный материал. Прибор смонтирован на металлической стойке 2
для закрепления в основании штатива. Газонаполненные труб-
ки 3 установлены в специально приготовленных из органическо-
го стекла гнездах 4. Гнезда укреплены на основании при помо-
щи двух винтов 5 с тыльной стороны основания.
В верхней части трубок контактами служат металлические
упругие пластинки 6. В нижней части на полоску из органиче-
ского стекла 10 наложена металлическая пластина 11 в виде
угольника. Пластина надета на два винта 7, от которых отведе-
ны металлические полоски 8 на зажимы.
Если необходимо заменить трубки, нужно отвернуть два
винта 7 и снять пластину 10.
Для удобства в работе можно нижние три клеммы объеди-
нить в одну, но тогда при включении трубки с гелием или во-
дородом нижние электроды двух других трубок будут находить-
ся в сильном электрическом поле, вызывая свечение и неона.
Поэтому металлическую пластину 11 надо разделить на две ча-
сти так, чтобы от трубки с неоном вывести отдельную клемму
12, а от двух остальных — общую клемму 13.
При изучении линейчатых спектров ученикам раздают пре-
ломляющие призмы. Зажигая каждую трубку в отдельности
(перебрасывая верхний контакт с клеммы на 'клемму, а при
изучении спектра неона переключая и нижний контакт), пооче-
редно наблюдают линейчатые спектры имеющихся газов.
При наблюдении спектров отдельных газов возникают блики
от соседних трубок и основания прибора. Для устранения, их
необходимо из черной бумаги вырезать полоску 14 и приклеить
ее к основанию прибора против узких частей спектральных тру-
бок, отделив также черной бумагой в виде щитков и сами труб-
ки друг от друга.
При изучении прохождения тока в газах возникает необхо-
димость одновременного включения всех трубок. С учетом этого
между верхними клеммами 15 и контактами 16 надо поставить
резисторы 9. Соединяя тонкой проволокой верхние клеммы и
подключив источник тока, предварительно соединив клеммы 12
и 13, можно наблюдать одновременное свечение, всех газов.
Поставленные резисторы в процессе эксплуатации изменяют
падение напряжения на трубках. Это в свою очередь позволяет
увеличить срок службы спектральных трубок.
Для устранения наблюдения размытого свечения в расши-
ренных частях трубок надо из непрозрачного материала, на-
пример из тонкого гетинакса, вырезать маску 17 с окном про-
тив узких частей трубок, которая удерживается прижимными
пластинами 18 и защищает трубки при хранении.
При выполнении работы физического практикума прибор по-
зволяет учащимся быстро переключать источник тока на дру-
гие трубки, тем самым сокращая время на их зажигание.
202
ВНЕКЛАССНАЯ РАБОТА
А. К. Никулин,
Р. Г. Нуретдинов
(г. Уфа)
ШКОЛЬНЫЙ РАДИОУЗЕЛ НА ТРАНЗИСТОРАХ
С УНИВЕРСАЛЬНЫМ ПИТАНИЕМ
Основные показатели предлагаемого в статье школьного ра-
диоузла (ШРУ) следующие:
Выходная мощность при сетевом варианте питания 12,5 вт,
при питании от аккумуляторных батарей (напряжением 12,6 в)
5 вт.
Коэффициент нелинейных искажений при максимальной вы-
ходной мощности не более 6%, измеренный на частоте
1000 гц.
Неравномерность частотной характеристики усилителя в ди-
апазоне частот 150—6000 гц не более 3 дб.
Чувствительность приемника при номинальной выходной
мощности около 0,1 мв.
Потребляемая максимальная мощность от сети переменного
тока 44 в-а, при питании от аккумуляторов 12 в-а.
Чувствительность усилителя по микрофонному (адаптерно-
му) входу 2 мв.
Оптимальное сопротивление полезной нагрузки 90 ом.
В качестве полезной нагрузки может быть использована ра-
диотрансляционная сеть из 50 абонентских громкоговорителей
мощностью каждый- 0,25 вт либо сочетание мощного громкого-
ворителя (например, Р-10, включенного на 30 в) и 30 або-
нентских радиоточек.
Радиоузел позволяет воспроизводить грамзапись, осущест-
влять работу от динамического микрофона и передавать одну
из трех радиопрограмм. Возможна и одновременная работа
приборов микрофон — звукосниматель, микрофон — микрофон с
использованием гнезд «Звукосниматель».
Целесообразно отметить и конструктивно-эксплуатационные
достоинства: простота управления, обусловленная фиксирован-
ной системой коммутации (за исключением регулировки гром-
кости и тембра), компактность и малый вес, которые в сочета-
203
нии с универсальным питанием значительно расширяют сферу
его использования, т. е. он может быть использован не только
как стационарный ШРУ, но и. как переносный для обслужива-
ния пионерских лагерей, спортивных соревнований и т. д.
Принципиальная схема ШРУ выполнена на восьми германи-
евых транзисторах и семи полупроводниковых диодах (рис. 1).
Приемник собран по схеме прямого усиления/—V—Нефик-
сированной настройкой на три радиостанции: радиостанцию
центрального вещания (176 кгц), радиомаяк (155 кгц) и радио-
станцию местного вещания (680 кгц). Переключение на прием
желаемой радиостанции'осуществляют с помощью переключа-
телей П\ и П2 на четыре положения.
Э. д. с. радиочастотного сигнала из антенны через раздели-
тельную емкость Ci и плату переключателя /7] коммутируется
на один из избирательных входных контуров усилителя радио-
частоты (УРЧ), например на контур L\C2. Связь входного кон-
тура с входным электродом транзистора УРЧ (Т-1) автотранс-
форматорная. Осуществляется она посредством платы переклю-
чателя /71 и емкости С3. УРЧ выполнен на транзисторах 1\ и
Т2 по каскадной схеме, которая позволяет получить большой
коэффициент устойчивого усиления и низкий уровень собствен-
ных шумов.
Нагрузкой коллекторной цепи транзистора Т2 служат ре-
зонансные контуры L4C5, L3C6, ЦС7, коммутирующиеся с помо-
щью платы переключателя П2. Для согласования высокоомного
выходного сопротивления УРЧ с низкоомным входным сопро-
тивлением диодного детектора применен эмиттерный повтори-
тель на транзисторе Т3, играющий роль электронного транс-
форматора сопротивления. Это в конечном счете позволяет реа-
лизовать высокий коэффициент усиления каскадной схемы. Его
коэффициент передачи 0,93.
Установка исходного смещения в цепи базы осуществляется
посредством сопротивления при этом величина коллекторно-
го тока составляет около 1 ма. Нагрузкой эмиттерного повтори-
теля служит индуктивность L?, к части витков которой подклю-
чен эмиттерный вывод транзистора Т3.
Детектирование принимаемого сигнала, модулированного
по амплитуде, осуществляет детектор Дь выполненный на по-
лупроводниковом диоде типа Д2Е, работающий на нагрузку
/?6Сц, с которой демодулированный сигнал через разделитель-
ную емкость С]2 поступает на потенциометр /?ю, выполняющий
роль коллекторной нагрузки транзистора и общего регуля-
тора усиления.
Все подстроечные конденсаторы типа КПК-1-6-25 пф. Ка-
тушки индуктивности Li-i-Lj выполнены на ферритовых коль-
цах Ф-1000. Кольца имеют внешний диаметр 10 мм, внутренний
6 мм и высоту 5 льи. В таблице приведены необходимые сведе-
ния по изготовлению катушек индуктивности в схеме:
20В
Обозначение на схеме Число витков Отвод (счи- тая от ниж- него конца) Провод
А) 84 28 ПЭЛ Ш 0-0,16
90 30 ПЭЛ Ш 0-0,16
£3 46 12 ПЭЛШО-0,16
84 ПЭЛШО-0,16
is 90 30 ПЭЛШО-0,16
36 — ПЭЛШО-0,16
i-7 265 45 ПЭЛШО-0,1
Усилитель звуковой частоты — основной блок схемы, он
предназначен для усиления слабых электрических сигналов от
микрофона, звукоснимателя или приемника до величины, при
которой обеспечивается требуемая выходная мощность. Элек-
трические сигналы от звукоснимателя или микрофона через
разделительную емкость С13 подаются на базу — эмиттер пер-
вого усилительного каскада, собранного на транзисторе Т<, где
они усиливаются и выделяются на нагрузочном сопротивлении /?10.
В каскаде применена эмиттерная стабилизация исходного
режима с помощью делителя напряжения R7, Rg и сопротивле-
ния в цепи эмиттера Rs.
Усиленный сигнал через разделительную емкость Cis посту-
пает на базу-эмиттер второго усилительного каскада, собранно-
го на транзисторе Т$. Каскад охвачен местной петлей отрица-
тельной обратной связи (ООС), осуществленной посредством
сопротивления /?ц; оно же осуществляет коллекторную стаби-
лизацию режима покоя. С нагрузочного сопротивления /?)2 уси-
ленный сигнал через разделительную емкость C2i подводится к
зажимам базы-эмиттера предмощного каскада, собранного по
трансформаторной схеме на транзисторе Т$. В этом каскаде
осуществляется регулировка тембра с помощью конденсатора
С20 и потенциометра Rxg.
При крайнем правом положении ползунка потенциометра
(коллектор через емкость С20 заземлен) емкость шунтирует пер-
вичную обмотку трансформатора Трь Это приводит к умень-
шению полного сопротивления нагрузки коллекторной цепи на
верхних частотах, а следовательно, и к уменьшению коэффици-
ента усиления на этих частотах. По мере перемещения ползун-
ка потенциометра влево шунтирующее действие емкости умень-
шается, но при этом уменьшается и величина ООС по напряже-
нию на верхних частотах, а это создает подъем усиления
каскада на этих частотах. Стабилизация исходного режима ана-
логична, как и в предыдущем каскаде.
Сигнал с предмощного каскада через согласующий транс-
форматор Tpi подается на базовые электроды транзисторов
Т? и Те, используемые в двухтактном усилителе мощности.
206
Полезная нагрузка к мощному каскаду подключается через со-
гласующий (выходной) трансформатор Тр2.
Сопротивления в цепях эмиттеров R25, 7?гв позволяют значи-
тельно снизить асимметрию транзисторов (а следовательно, и
схемы усилителя мощности в целом) по токам коллекторов.
Цепочка R27C26 стабилизирует полное выходное сопротивле-
ние нагрузки коллекторных цепей в диапазоне рабочих частот.
В схеме предусмотрено включение эквивалентной нагрузки /?28
при наладке или проверке усилителя. Контрольный динамик
питается от отдельной обмотки выходного трансформатора, в
цепь которой включен регулятор громкости R^.
Выходной каскад работает в режиме ЛВ,. Исходное смеще-
ние задается через делитель напряжения, образованный сопро-
тивлениями /?2з, /?24. С целью уменьшения нелинейных искаже-
ний и снижения колебаний выходного напряжения при значи-
тельных изменениях величины сопротивления нагрузки введена
цепочка частотно-независимой ООС — Я14С22, которая одновре-
менно уменьшает выходное сопротивление мощного каскада и
увеличивает входное сопротивление предмощного каскада.
Емкость С2з в цепи эмиттера служит для коррекций частот-
ной характеристики в области верхних частот.
Реостатно-емкостные цепочки Я15С17, /?l6Ci8, R22C2S, RnC^
выполняют одновременно две функции: дополнительно сглажи-
вают пульсации выпрямленного напряжения и практически пол-
ностью устраняют взаимосвязь между каскадами схемы за вре-
мя действия периода усиливаемого сигнала.
Приводим таблицу режимов работы транзисторов по посто-
янному току (сетевой вариант питания).
Таблица 1
Номер транзистора ик (в) и3 (в) и6 (в) /к (ма)
Т1 3,2 0,7 0,82 6,8
Т, 7 3,1 3,2 7,9
т3 7 — 0,2 0,7
т4 12 0,5 0,6 0,3
Тб 6 1,3 1,37 2
Те 21 0,8 0,9 7
Т, 24 0,1 0,25 150
Те 24 0,1 0,25 150
Примечание. Напряжения на электродах транзисторов
измерены относительно общего провода (шасси) в статическом
режиме.
Основной вариант питания схемы сетевой. Напряженяе
220 в подводят к первичной обмотке силового трансформатора
7р3. Со вторичной обмотки снимают переменное напряжение
Ж
23 в, которое выпрямляют посредством мостовой схемы, собран-
ной на кремниевых диодах типа Д242Б без радиаторов.
Фильтрацию выпрямленного напряжения осуществляют с
помощью электролитического конденсатора Сц типа КЭГ-1-
-1000X30 в.
Переключение схемы с сетевого на батарейный вариант пи-,
тания выполняют переключателем П4. Включение диода Д2 ти-
па Д242Б предохраняет схему от порчи при включении акку-
мулятора с противоположной полярностью.
Для контроля режима работы радиоузла в процессе его
эксплуатации в схему введен контрольный прибор КП ти-
па М-52 с током полного отклонения 1 ма. Он позволяет конт-
ролировать максимально допустимый уровень выходного сигна-
ла, напряжения питания схемы, общий ток и токи плеч выход-
ного каскада. Прибор коммутируется переключателем П3.
В схеме используется сигнальная лампа Л\ типа ЛЭ26 вХ0,15а.
Внешний вид ШРУ с передней панели показан на рисун-
ке 2. Корпус изготовлен из дюралюминия толщиной 1,5 мм,
снабжен жалюзи и имеет размер 170X350X170 мм. Общая мас-
са 5 кг. На передней стороне панели расположены органы
управления и контроля, гнезда звукоснимателя и микрофона,
на задней стороне панели — сетевой шнур, предохранительные
колодки, гнездо «Аккумулятор», клемма «Земля», клеммы «Ли-
ния», тумблер рода нагрузки и гнездо «Антенна».
Для удобства переноса радиоузла сверху корпус снабжен
ручкой. Шасси выполнено из алюминия толщиной 1,5 мм и
представляет собой прямоугольную полую коробку с передней
панелью, на половинном уровне которой укреплена алюмини-
евая пластина, являющаяся основанием для крепления деталей.
На верхней плоскости расположены детали, относящиеся к бло-
ку питания (кроме силового трансформатора) и детали усили-
208
теля. Здесь же транзисторы Т8 и Т? укреплены на алюминие-
вых пластинах-радиаторах толщиной 2,5 мм и площадью 78 см*.
На плоскости снизу укреплены силовой трансформатор и мон-
тажная плата радиоприемной части.
Конструктивные данные трансформаторов приведены в таб-
лице 2.
Таблица 2
Обозначе- ние на схеме Обмотка Число витков Марка и диаметр провода, мм Тип сердечника
Tpt Первичная 1160 ПЭЛ-0,13 Пермаллой НХ-50
Вторичная 100X2 ПЭЛ-0,3 М-30
Тр, Первичная Вторичная Дополнительная 91X2 315 12 ПЭЛ-0,49 ПЭ Л-0,31 ПЭЛ-0,31 111-16x24
Трз Первичная Вторичная Экранная 1375 136 57 ПЭЛ-0,38 ПЭЛ-1 ПЭЛ-0,38 111-25x32
Некоторые рекомендации по наладке
и усовершенствованию электрической
схемы школьного радиоузла
Изложим последовательность наладки электрической схемы
школьного радиоузла.
Прежде всего любая деталь, устанавливаемая в схему,
должна быть проверена на соответствие ее параметров ГОСТу.
Включение и наладка любого узла схемы допускается только
после тщательной проверки правильности и надежности выпол-
ненного монтажа. Проверку и наладку схемы удобно проводить
по отдельным блокам, начав с выпрямителя. Правильно собран-
ный выпрямитель, как правило, не требует наладки. Темпера-
тура нагрева силового трансформатора и диодов при токе 0,8—
0,9 а не должна превышать 40—45° С за 6 ч работы в условиях
комнатной температуры. Напряжение пульсации в данном ре-
жиме около 0,2 в на выходе выпрямителя.
К налаженному выпрямителю подключают усилитель и уста-
навливают его электрический режим по постоянному току в
соответствии с таблицей 2.
Допустимые отклонения ±15%. Возможна замена транзи-
сторов: П14Б на П14, П14А, П15; П25Б на П26Б, П-25А, П26А;
П217 на П4Б, Г.
Оптимальный режим работы устанавливают изменением ве-
личины сопротивления в цепи эмиттера либо в цепи базы заме-
няемого транзистора.
14 Заказ № 6385
209
При замене переходных конденсаторов (С)2, С13, Cis, Gi)
либо блокировочных конденсаторов в цепях эмиттеров транзи-
сторов Т4-гТв(Сц, Cje, Си) следует иметь в виду, что умень-
шение их величины относительно указанной в схеме приведет к
уменьшению коэффициента усиления на низких частотах, уве-
личение — к некоторому его возрастанию. Рабочее напряжение
конденсаторов не должно быть меньше разности потенциалов в
точках их подключения. Следует обратить внимание на пра-
вильность подключения цепочки ООС (/?ц, С22) к потенциально-
му выводу вторичной обмотки трансформатора Тр2, которое нахо-
дится. опытным путем. Неверное включение приведет к са-
мовозбуждению усилителя. Переменные сопротивления регуля-
торов громкости такие же, как и регулятора тонатипа СП-1.
Желательно, чтобы закон изменения сопротивления Яю в зави-
симости от угла поворота был бы обратно логарифмического
вида.
Налаживание приемника, так же как и усилителя, начинает-
ся с установки исходного режима транзисторов по постоянному
току. Вначале в любой последовательности настраивают на же-
лаемую радиостанцию контуры £4С5, L6C6, L«Cj посредством
подстроечных конденсаторов (на схеме они не имеют обозна-
чений) при отключенных входных контурах LiC2, L2C3, L3Ct.
Антенну при этом подключают к емкости С& Затем подключают
входные контуры, антенну, подсоединяют к емкости Ct и на-
страивают, как и раньше, по максимуму слышимости.
Детекторный каскад настройки не требует. Транзисторы
П401 могут быть успешно заменены транзисторами П402, П403.
В случае необходимости настройки резонансных контуров на
частоты, отличные от указанных, новые параметры контуров
могут быть легко определены из приближенной формулы
У==-«г^, если L выражено в гн. С —в мкф. Индуктив-
2тс у LQ
ность Lj детекторного каскада остается неизменной. Данные
емкостей контуров: CseC8«=I30 пф, Сз=С6—240 пф, С4—51 пф,
С7=22 пф. Тип конденсаторов: КТК либо КСО-1, КСО-2.
Наладка индикаторной схемы контрольного прибора сводит-
ся к решению электротехнической задачи — подгонке шунтов
при контроле токов и подборе добавочных сопротивлений при
контроле напряжений.
В, И. Литвин
(в. Севастополь)
АВТОМАТ ПРОГРАММИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ
Предлагаемый прибор служит для автоматического управле-
ния школьным радиоузлом, для автоматической подачи школь-
ных звонков, для проведения лабораторных работ по програм-
2)0
мироВанию, для управления одновременно несколькими исполни-
тельными механизмами: электрифицированными панно, электри-
фицированной картой, приемником, магнитофоном и т. д.
Прибор позволяет легко менять программу исполнения, что
не только делает его универсальным, но и позволяет проводить
занятия по элементам простейшего программирования. Проме-
жуток времени между ближайшими переключениями может
быть равен 5—10 сек. Для работы прибора не требуется пере-
делывать используемый в нем часовой механизм. Прибор наде-
жен в эксплуатации и сравнительно прост в изготовлении.
Кинематическая схема прибора изображена на рисунке 1.
Действие прибора основано на замыкании контактов 26 через
перфокарту 10 на барабане 1 с поверхностью барабана и после-
14»
211
довательно включенных с ними контактов 29 через перфокарту
11 на барабане 2 с поверхностью барабана.
Барабан 1 приводится в движение минутной стрелкой бу-
дильника, которая имеет вывод 15 с задней стороны будильни-
ка 14 для установки времени. Барабан 1 с укрепленной на нем
перфокартой 10 вращается со скоростью 1 об/ч. Каждому часу
соответствует свой контакт 26 у поверхности барабана, а следо-
вательно, и своя кольцевая дорожка на перфокарте 10. Пере-
ключение часовых контактов производится шаговым искателем
(узел /), управляемым двадцать пятым контактом из группы
контактов, обозначенных цифрой 26 у поверхности барабана 1.
На дорожке этого контакта имеется всего одно отверстие, и,
следовательно, один раз в час двадцать пятый контакт соединя-
ется с барабаном и включает катушку шагового искателя, тем
самым переключает часовые контакты барабана 1 со своей
программой на каждый час.
Смену рода включения исполнительных механизмов — про-
игрывателя, магнитофона, трансляции й т. д. — производят с по-
мощью перфокарты 11, укрепленной на барабане 2. Барабан
может приводиться в движение часовой стрелкой будильника.
В нашем случае барабан приводится в движение осью 4 шаго-
вого искателя (узел /). Минимальное время между двумя бли-
жайшими переключениями исполнительных реле 27 определяет-
ся числом зубьев храпового колеса 18. Если храповое колесо
18 имеет 24 зуба и одно срабатывание реле 19 соответствует
передвижению храпового колеса 18 на 1 зуб, то время между
двумя ближайшими сменами (переключениями) исполнительных
реле 27 составит 1 ч. При увеличении числа зубьев в 2, 4, 12
раз время между сменой (переключением) исполнительных
реле уменьшится и соответственно составит 0,5 ч; 15 мин-,
5 мин.
В этом случае нужно соответственно изменить на перфокар-
те программу включения шагового реле 19 и увеличить ширину
контактов 17 во столько раз, во сколько увеличили число зубь-
ев храпового колеса 18. Это делается для того, чтобы контакт
28 оставлял включенным в течение часа один из контактов 26.
Время между двумя ближайшими сменами (переключения-
ми) исполнительных реле 27 можно уменьшить не только изме-
нением числа зубьев храпового колеса, но и включением между
осью 4 и храповым колесом 18 двух или нескольких передаточ-
ных шестерен с соответственно подобранным передаточным чис-
лом. В этом случае ось 4 и храповое колесо 18 освобождаются
от жесткого крепления и соединяются через передаточный ме-
ханизм зубчатой или ременной передачи.
В момент, когда соответственно времени контакт 28 вклю-
чит один из контактов 26 часовой программы и на его дорожке
в перфокарте 10 окажется отверстие, данный контакт из группы
контактов 26 замкнет цепь и подаст ток на барабан 2. В это
212
самое время, если в перфокарте 11, укрепленной на барабане 2,
против одного из контактов группы 29 окажется отверстие, то
этот контакт через барабан 2 подаст ток на соединенное с ним
реле группы 27\ последнее и включит исполнительный механизм:
приемник, магнитофон, трансляцию и т. д.
Исполнительный механизм будет включен до тех пор, пока
поворот барабана 1 с перфокартой 10 не разомкнет контакт 26
или поворот барабана 2 с перфокартой 11 не переключит кон-
такт из группы 29 и тем самым не переключит реле из груп-
пы 27.
Таким образом, на перфокарте 10 задается почасовая про-
грамма исполнения, а на перфокарте // — программа переклю-
чения исполнительных механизмов.
При смене перфокарт шаговый искатель необходимо уста-
новить так, чтобы его контакты соответствовали часу включения
на перфокарте 10. Для этого вращением храпового колеса 13
(узел 1, рис. 1) подводят подвижный контакт 28 к контакту/7,
соответствующему выбранному часу.
Прибор собирают на панели, изготовленной из изоляционно-
го материала, например из дерева, текстолита или гетинакса.
Барабаны 1 и 2 изготовляют из белой жести. Они могут быть
сделаны и из тонкого картона или склеены из 2—3 слоев чер-
тежной бумаги. В этом случае под перфокарту по всей ее ши-
рине кладут тонкий лист медной фольги и соединяют ее элек-
трически с осью барабана.
Радиус барабана / выбирают из расчета наименьшего про-
межутка между ближайшим включением и выключением часо-
вой программы. Известно, что за 1 ч контакты группы 26 как
бы «проходят» путь, равный длине окружности барабана /. По-
этому линейная скорость движения перфокарты составит:
„ / 2л/? «/?
1) — =------а= —.
Т 360 180
Длина барабана зависит от расстояния между контактами.
В нашем случае при радиусе барабана /?=60 мм отверстие в
перфокарте, равное 6,28 мм, проходит перед контактом груп-
пы 26 за 1 мин-, при расстоянии между контактами в 2—3 мм
длина барабана 1 равна 60—80 мм, длина барабана 2 равна 40—
50 мм. Оси барабана 3 и 4 вытачивают под размеры имеющих-
ся в наличии опорных подшипников 5; 6\ 7; 8; 9. Барабан / ук-
репляют так, чтобы ось его 3 находилась на одном уровне с
осью минутной стрелки 15 будильника 14. Барабан 1 соединен
с будильником 14 при помощи специального приспособления,
состоящего из вилки 13 на оси будильника 15 и стержня 12 из
упругой проволоки диаметром 1,5—2 мм на оси 3 барабана 1.
Стержень 12, входя в зацепление с вилкой 13, допускает не-
большую децентровку между осями будильника и барабана, что
упрощает регулировку механизма. Контакты 26 и 29 изготовля-
213
_ ют из стальной проволоки или балалаечной
у \ струны, выгнутой по форме, показанной
\ на рисунке 2. Так как струнные контакты
' длинны, то для того, чтобы они не соединя-
лись друг с другом," у образующей бараба-
Рис. 2 нов укрепляют направляющую планку
(рис. 3) в виде расчески или планки с ря-
дом просверленных отверстий диаметром 1 мм на расстоянии
2—3. мм друг от друга. Шаговое реле может быть взято гото-
вое, телефонного типа на 24 контакта. Реле Pi, Pj, Рз, •••> Ря М0‘
гут быть любые с током срабатывания от 0,3 а и менее. Вместо
этих реле могут сразу включаться исполнительные механизмы,
если их ток не превышает 0,5 а. Во избежание искрения и помех
радиоприему контакты можно блокировать цепочкой последова-
тельно включенного конденсатора на 0,1 мкф и сопротивления на
100 ом. Цепочку присоединяют к выключающим контактам парал-
лельно. Прибор может питаться малым напряжением 12—24 в
постоянного или переменного тока или непосредственно от сети
переменного тока в 220 в. При включении вместо реле Р\, Рг,
Рз, .... Рп непосредственно исполнительных механизмов (прием-
ник, магнитофон и т. д.) к прибору подводят напряжение 220 в
и последовательно с шаговым искателем включают гасящее со-
противление. Величину гасящего сопротивления подбирают так,
чтобы ток, проходящий через шаговый искатель, не превышал
его тока срабатывания. В этом случае для соблюдения техники
безопасности прибор накрывают, колпаком из органического
стекла.
Принципиальная схема прибора изображена на рисунке 4.
При изготовлении перфокарты 10 по длине ее разбивают на
25 делений, расстояние между которыми соответствует расстоя-
нию Между контактами. По ширине перфокарту делят на 60 рав-
ных делений, соотвегствующих 1 мин (рис. 5). При изготовле-
нии перфокарты 11 по длине ее также разбивают на число ли-
ний, соответствующих числу контактов, с промежутками между
ними, равными расстоянию между контактами, а по ширине —
на число переключений шагового искателя (рис. 6). На перфо-
картах в соответствующих времени участках делают отверстия
согласно выбранной программе. Перфокарты укрепляют на ба-
рабанах при помощи тонких резиновых колец.
Предлагаемый прибор прост в изготовлении. С применением
реле времени, емкостного реле возможности использования при-
Рис. 3
214
Никиты
Рис.
&
I?
9
ППр.
Рис. 6
бора значительно расши-
ряются. При использова-
нии прибора для вклю-
чения всего лишь одного
исполнительного механиз-
ма второй барабан с пер-
фокартой 11 и всеми его
контактами 29 можно не
изготовлять.
Для проведения лабо-
раторных работ можег
появиться необходимость
ускоренного прохождения
всей суточной програм-
мы. В этом случае часо-
вой механизм, приводя-
щий в движение барабан
прибора, может быть за-
менен электродвигателем
из конструктора по элект-
ротехнике или электро-
двигателем для привода в
действие детских игру-
шек. Двигатель, подклю-
чают к оси 3 барабана /
через любой редуктор.
му, изображенную на рисунке. 1.
рует одностороннюю проводимость диода, помогает понять при-
менение диодов в качестве шунтов, демонстрирует действие од-
нополупериодного выпрямителя.
Внешне схема представляет собой панель из винипласта раз-
мером 30X 60 см. На ней собрана последовательная цепь из
двух ламп (220 в, 40 вт) и двух выключателей. Концы цепи
подведены к универсальным клеммам. Диоды (типа Д7Ж или
С. А. Цуканов
(г. Кимовск)
ИНТЕРЕСНАЯ СХЕМА
При проведении фа-
культативных занятий, а
также при организации
физических вечеров, вик-
торин, олимпиад в школе
полезно использовать схе-
Эта схема хорошо иллюстри-
21%
Д226) смонтированы в корпусах электропатронов и выключате-
лей, монтаж выполнен одножильным проводом.
С помощью шнура с вилкой подключают цепь к сети пере-
менного тока. Показывают, что, несмотря на последовательное
соединение ламп, работой одной из них можно управлять неза-
висимо от другой. Рассмотрим действие схемы. Предположим,
например, что верхняя клемма имеет положительный потенциал
(первый полупериод), тогда, замкнув выключатель Вки мы
включаем лампу Л2. (При этом лампа Л1 шунтируется диодом
Дь имеющим сопротивление примерно в 10—15 раз меньше,
чем лампа Л2.) В этом случае ток течет через диод Д\, лампу
Л2, диод Дз, выключатель Вк\, а схема работает как однополу-
периодный выпрямитель. В следующий полупериод, если разом-
кнут выключатель Вк2, тока в цепи не будет (обратный ток дио-
дов Д] и Дз можно не учитывать). Если замкнуть выключатель
Вк2, то ток во втором полупериоде будет идти через лампу Ль
диод Д2, выключатель Вк2 и диод Д«. Таким образом, одна из
ламп служит нагрузкой однополупериодного выпрямителя на
диодах Д1 и Дз во все нечетные полупериоды, а другая — на-
грузкой однополупериодного выпрямителя на диодах Д2 и Д<
во все четные полупериоды, т. е. каждая лампа потребляет по-
ловину своей номинальной мощности.
Понятно, что при частоте 50 гц мерцания ламп заметны не
будут.
Интересно также отметить, что диод, включенный парал-
лельно каждой лампе, шунтирует ее лишь в течение одного по-
лупериода, а в следующем полупериоде, наоборот, лампа слу-
жит шунтом по отношению к «своему» диоду.
С. А. Цуканов
(г. Кимовск)
МОДЕЛЬ АВТОМАТИЧЕСКОГО МАЯКА
Модель автоматического маяка при слабом освещении или
в темноте посылает световые прерывистые сигналы (световые
импульсы), а при ярком освещении автоматически выклю-
чается.
Электрическая схема такого маяка представляет собой не-
симметричный мультивибратор на двух транзисторах разной
проводимости (рис. 1). Благодаря этому лампу-осветитель, име-
ющую малое сопротивление, можно включить непосредственно
в цепь коллектора транзистора МП38.
Особенность этой схемы мультивибратора состоит в том., что
одно из сопротивлений делителя напряжения в цепи базы тран-
зистора типа МПЭ9 заменено датчиком освещенности (фото-
диодом ФД-1 или фоторезистором ФСК-1).
917
*?гго»
ГгЛ-н{мй-Х}
1.St ЦП a
(>t’do?5at
-------(♦ W
Рис. 1
Все устройство питается
от одной батареи для кар-
манного фонаря или от трех
элементов «Сатурн».
При ярком освещении
сопротивление датчика ос-
вещенности (фотодиода или
фоторезистора) в несколько
раз меньше, чем у резисто-
ра /?ь Поэтому транзистор
МП39 «заперт» положитель-
ным потенциалом .на базе.
В этом случае мультивибратор не работает и схема практически
не потребляет ток. (В ясную, солнечную погоду маяк не рабо-
тает.) При значительном уменьшении освещенности сопротивле-
ние фотодатчика возрастает и становится больше величины
резистора Rt. Теперь на базу транзистора МП39 подается
отрицательный потенциал, транзистор «открывается», муль-
тивибратор начинает работать. (Ночью или в пасмурную по-
году маяк работает.) Данные деталей схемы подобраны так»
что время свечения лампы составляет 0,2 сек, а пауза между
вспышками — около 0,5 сек. Благодаря такому режиму работы
энергия батареи расходуется очень экономно. Увеличивать на-
пряжение питания свыше 4,5 в не следует, так как сильно воз-
растает ток через транзистор МП38 и он может выйти из строя
Конструктивно удобно оформить эту модель в виде берегово-
го морского маяка, разместив источник питания, датчик осве-
щенности у основания башни, в башне — монтажную плату со
схемой, а осветитель — на вершине башни.
Н. А. Андрианов
(г. Златоуст)
САМОДЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
ДЛЯ АСТРОФИЗИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ
Преподавание астрономии в школе в наши дни немыслимо
без постановки астрофизических наблюдений.
В статье описана методика изготовления простейшего фото-
метра, предназначенного для фотометрических наблюдений Лу-
ны и планет, и трубчатого фотометра для калибровки узкопле-
ночных негативов.
1. Ступенчатый клиновой фотометр для
визуального фотометрирования Луны и планет
При визуальных наблюдениях Луны и больших планет
(в особенности Юпитера) в телескоп с отверстием от 80 мм и вы-
218
ше большой интерес представляет определение интенсивности
различных детален, наблюдаемых на их дисках. В простейшем
случае такие определения можно делать и без фотометра, про-
изводя глазомерные оценки интенсивности деталей в некоторой
условной шкале. Обычно для этого используют условную семи-
балльную шкалу, в которой баллом <0» оценивают интенсив-
ность наиболее светлых участков диска, а баллом «6»—интен-
сивность тени от лунных гор или тени от спутника на поверхно-
сти планеты. Однако результаты такого фотометрирования без
фотометра, как правило, обременены значительными субъектив-
ными ошибками. Основная причина их появления — недостаточно
полное определение самой условной шкалы интенсивностей, в
которой все промежуточные ступени не определены и должны
мысленно создаваться наблюдателем при каждом отдельном на-
блюдении. Кроме того, и последняя, седьмая ступень шкалы при
фотометрировании планеты также часто остается без определе-
ния, ибо далеко не всегда на диске планеты видна тень от ее
спутника. Все это затрудняет фотометрические наблюдения и
делает их результаты недостаточно надежными.
Более уверенно фотометрировать поверхности Луны и пла-
нет, и притом в той же самой условной семибалльной шкале,
которой пользуются при глазомерных фотометрических оценках
без фотометра, позволяет предлагаемый в этой статье простой
ступенчатый клиновой фотометр. Серия специально поставлен-
ных на телескопе с диаметром объектива 240 мм фотометриче-
ских наблюдений Юпитера и Сатурна, сделанных с помощью
этого фотометра, показала достаточную надежность его в ра-
боте.
Идея устройства и действия прибора очень проста. При ви-
зуальных телескопических наблюдениях занят всегда только
один глаз наблюдателя. Не-
трудно натренироваться в том,
чтобы второй глаз при этом
не закрывался. Если перед ним
на достаточном расстоянии
поместить ступенчатый фото-
метрический клин, равномерно
освещенный с тыльной сторо-
ны, то по принципу бинокля
зрительные восприятия от обо-
их. глаз просуммируются и в
поле зрения телескопа рядом
с наблюдаемой планетой бу-
дет виден и этот освещенный
ступенчатый клин (рис. 1),
Если изготовить специальный
клин с шестью ступенями па-
Рис. 1
ДО
в
Рис. 2
дения яркости и осуществить надлежащую его подсветку, то
тем самым и будет получена семибалльная шкала интенсивно-
стей. В ней все ступени будут определены совершенно надежно,
и ею будет очень удобно пользоваться (седьмой ступенью будет
совершенно непрозрачный край рамки, в которой закреплен
фотометрический клин).
Принципиальная схема устройства фотометра, предназначен-
ного для присоединения к небольшому рефрактору, показана на
рисунке 2,а.
В корпусе фотометра, представляющем собой небольшой де-
ревянный продолговатый ящик размером 300X 80X 50 мм, с од-
ного конца расположены осветительное устройство (лампа/на
беи рефлектор), матовое стекло 2, сменный светофильтр 3 и
рамка со ступенчатым фотометрическим клином 4, л с другого
конца — окулярная трубка 5.
Матовое стекло, светофильтры и рамка с клином закрепле-
ны в корпусе фотометра с помощью специальных пазов.
Фотометрический клин изготовлен из тонкой белой бумаги в
виде ступенчатой стопки полосок разной длины, аккуратно скле-
енных своими продольными кромками. Весь клин состоит из ше-
сти ступенек, каждая шириной 6—7 мм. Число бумажных поло-
сок, составляющих последовательные ступеньки, возрастает в
геометрической прогрессии от одной (для первой ступеньки) до
16—20 (для шестой ступеньки). Фотометрический клин наклеен
на кромки фанерной рамки (рис. 2, б); на эту же рамку рядом
с клином наклеена и оцифрованная бумажная полоса, на кото-
рой проставлены баллы (от 0 — против первой ступеньки клина,
до 5 — против последней, шестой его ступеньки). Седьмой сту-
пенькой клина будет непрозрачный' край самой рамки, в кото-
рую заключен клин. При наблюдениях он будет казаться со-'
вёршённо черным, и ему, следовательно, будет соответствовать
22Й
6 баллов.. Изнутри фотометр дол-
жен быть ’зачернен, а снаружи по- Г
крашен для предохранения от ноч- \
ной сырости.
Питание лампы осуществляют |\
от городской сети через понижаю- I \
щий трансформатор или от аккуму- \ \
ляторной батареи. Для создания \ \
стабильной освещенности фотомет- \ у —»
рического клина в эту цепь нужно \ Х“\1/ |
подключить небольшой реостат и \ fe. ЧА wjk
амперметр. \
Простейший способ крепления
фотометра к небольшому рефракто-
ру показан на рисунке 3. Возмож- Рис 3
ны и другие способы крепления,
важно только, чтобы расстояние
между окуляром телескопа и окулярной трубкой фотометра
было равно расстоянию между левым и правым глазом наблю-
дателя.
Перед началом наблюдений нужно так отрегулировать
освещенность клина с помощью реостата, чтобы интенсив-
ность его первой ступеньки (0 баллов) сравнялась с интенсив-
ностью самых светлых участков планетного диска (или диска
Луны).
Приставив один глаз к окуляру телескопа, а другой — к оку-
ляру фотометра, наблюдатель увидит одновременно и светящий-
ся фотометрический клин с оцифровкой, и наблюдаемое светило
(рис. 1). Поэтому ему нетрудно будет оценить интенсивность
наблюдаемых деталей с точностью до долей балла. Для умень-
шения возможных ошибок, вызванных неодинаковой восприим-
чивостью левого и правого глаза, можно каждую фотометриче-
скую оценку производить дважды, при левостороннем и право-
стороннем расположении окуляра фотометра относительно оку-
ляра телескопа, а за окончательный результат принимать сред-
нее арифметическое из обоих определений.
2. Трубчатый фотометр для калибровки
узкопленочных негативов
Луну и планеты очень удобно фотографировать на узкую
пленку с помощью подсоединенного к окулярной части телеско-
па узкопленочного зеркального фотоаппарата (например, фото-
аппарата «Зенит»).
Для последующей фотометрической обработки полученных
снимков отснятая пленка (до ее проявления) должна быть
предварительно прокалибрована. Однако ввиду малых разме-
ров пленки калибровать ее с помощью трубчатого фотометра
22*
Рис. 4 Рис. 5
контактным способом, который обычно применяют для кали-
бровки стеклянных негативов, крайне неудобно.
Описываемый здесь трубчатый фотометр предназначен спе-
циально для калибровки узкопленочных негативов и очень прост
в изготовлении. Прибор представляет собой небольшую дере-
вянную трубу с прямоугольным сечением 130 X 70 мм и длиной
500 мм (рис. 4). С одной стороны в нее плотно входит фотомет-
рическая коробка Дас другой стороны она закрыта крышкой
с центральным круглым отверстием 2 под объектив узкопленоч-
ного фотоаппарата. Щель 3 предназначена для сменных свето-
фильтров.
Фотометрическая коробка (рис. 5) длиной около 100 мм
сделана из пятимиллиметровой фанеры и продольными перего-
родками разделена на семь своеобразных трубок с прямоуголь-
ным сечением.
Каждая трубка внутри зачернена и снабжена круглой диаф-
рагмой диаметром около 10 мм. С внутренней стороны фото-
метрическая коробка закрыта полоской тонкой белой бумаги с
наложенной на нее металлической пластинкой, в которой сде-
лано семь одинаковых круглых отверстий диаметром 15 мм.
Каждое отверстие должно приходиться против середины соот-
ветствующей трубки. С наружной стороны фотометрическая ко-
робка закрыта второй металлической пластинкой с семью от-
верстиями, диаметры которых последовательно возрастают в
геометрической прогрессии (например: 1; 1,4; 2,0; 2,8; 4,0; 5,6 и
8 мм).
Готовый прибор снаружи обработан шкуркой и покрашен
нитроэмалью.
Калибровку пленочных негативов с помощью описанного фо-
тометра производят следующим образом. Отсняв на телескопе
с помощью узкопленочного фотоаппарата около 30 кадров (и
оставив, таким образом, приблизительно 5—6 неизрасходован-
ных кадров), вставляют объектив фотоаппарата в предназначен-
ное для него отверстие. Равномерно засветив фотометр с на-,
ружной стороны (направив, например, его днем на чистый снег
или на покрытое облаками небо), производят съемку светящих-
ся круглых отверстий, которыми заканчивается изнутри фото-
222
метрическая коробка. При этом нужно применять те же экспо-
зиции и те же светофильтры, что и при съемке светил в теле-
скоп.
При необходимости объектив фотоаппарата предварительно
снабжают насадочной линзой или репродукционными кольцами.
Полностью отснятую пленку обрабатывают обычным способом.
При печатании позитивных изображений (с помощью фотоуве-
личителя) кадры с калибровочными фотометрическими кружка-
ми, отрезанные от основной пленки, приставляют к соответст-
вующим кадрам со снимками светил так, чтобы на позитивном
снимке впечатались рядом друг с другом изображения калибро-
вочных, фотометрических кружков и светила.
Само фотометрирование заключается в том, что из ряда
кружков фотометрической шкалы подбирают тот кружок, густо-
та почернения которого такая же, как и у фотометрируемого
участка лунной поверхности. Последнему и приписывают интен-
сивность в то число баллов, которое соответствует выбранному
кружку. Так как густота почернения калибровочных кружков
меняется скачками, то возможны и оценки, выраженные дроб-
ным числом баллов.
Н. И. Цимринг
(г. Челябинск)
АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПОДАЧА ЗВУКОВОГО СИГНАЛА
Автоматическая подача звукового сигнала в школе произ-
водится с помощью несложного прибора, основной частью кото-
рого являются настольные часы (рис. 1).
Для изготовления прибора необходимы: 1) настольные часы
(лучше крупные) с хорошим ходом, желательно в деревянном
или пластмассовом корпусе; 2) реле, обмотка которого рассчи-
тана на напряжение электрической сети в школе. Само реле
должно быть малогабаритным, например типа МКУ-48.
С часов нужно снять стрелки и вместо них установить дис-
ки из органического стекла правильной геометрической формы
и не толще 1 мм. На одном луче диска рисуют часовую стрелку
и ставят его на место часовой стрелки. То же самое делают с
минутным диском. Убедившись в том, что часы идут правильно,
диски надежно закреплены и их наружный диск не имеет бие-
ния, останавливают часы, осторожно вставляя свернутую бу-
мажку в колесо маятника. Согласно расписанию, стрелки часов
ставят на время 1-го звонка (например 8.15). Переводить стрел-
ки-диски можно только вперед!
Над цифрой 12 в дисках делают трехгранным надфилем
пропил глубиной 1,5—2 мм. Затем-ставят стрелки на положение
следующего звонка и делают следующий пропил и т. д. по все-
му расписанию. Углубления должны быть одинаковыми.
223
Рис. 1
г
Сеть
L
На Манкц
Рис. 2
Для удобству изготовления пропилов в корпусе часов над
цифрой. 12, в том месте, где делают пропилы, можно просвер-
лить отверстие для прохода надфиля. Изготовив все пропилы,
устанавливают рычаг со щупом и неподвижный контакт. Для
отключения механической части в ночное время и выходные дни
рычаг с контактом приподнимают с помощью эксцентрика.
На рисунке 2 показана электрическая схема прибора.
224
VI
ПОЛЕЗНЫЕ СОВЕТЫ
С. А. Цуканов
(г. Кимовск)
УСТАНОВКА ДЛЯ ФАКУЛЬТАТИВНОГО ПРАКТИКУМА
В X КЛАССЕ
Предлагаемая ниже установка позволяет провести в факуль-
тативном практикуме учеников X класса работу по определе-
нию длины электромагнитной волны и частоты генератора.
Двухпроводная измерительная линия представляет собой
единую конструкцию с генератором, работающим в пределах
одного из любительских УКВ-диапазонов (/=440 Мгц). По схе-
ме это двухтактный генератор с самовозбуждением на лампе
6Н15П. Измерительная линия, индуктивно связанная с анодным
контуром генератора, выполняется из латунной трубки диамет-
ром 4—6 мм (рис. 3) и крепится на деревянной подставке с по-
мощью трех изолирующих опор из оргстекла (рис. 1). Принци-
пиальная электрическая схема генератора показана на рисун-
ке 2, а. При работе лампового генератора в линии возникают
стоячие электромагнитные волны, которые можно исследовать с
помощью различных индикаторов. Такими индикаторами могут
служить электроизмерительные приборы (например, АВО-63),
лампы накаливания (2,5 в; 0,2 а) или неоновые лампочки
(ТН-0,2; ТН-0,3).
Перемещая перемычку с включенной в ее разрыв лампочкой
накаливания, по максимуму яркости свечения определяют поло-
жение пучностей тока в линии.
Если лампочку накаливания заменить неоновой, то по макси-
муму ее свечения определяют положение пучностей напряжения
15 Заказ № 6385
225
в линии. Измеряя расстояния между
двумя соседними пучностями (или уз-
лами) тока (или напряжения), нахо-
дят длину полуволны генератора, а
зная длину волны, рассчитывают ра-
бочую частоту генератора по форму-
ле: /==сХ/1О6, где f — частота генерато-
ра в мегагерцах, с — скорость распро-
странения электромагнитных волн в
м/сек, Л—длина волны в метрах. При
этих измерениях можно также убе-
диться, что пучности (и узлы) тока и
напряжения смещены по отношению
друг к другу на четверть длины вол-
ны, как и утверждает теория.
При использовании в качестве ин-
дикатора авометра «Школьный»
(АВО-63) между проводниками линии
перемещают виток, расположенный
Катушка L
перпендикулярно проводникам линии.
Концы витка — один через детектор Рис. 2
Д9В, а другой — непосредственно —
подводят многожильными проводника- ______________ _
ми к авометру, используемому в ка- ^ввявве8Яя"Т
честве вольтметра постоянного тока. ft|
Это позволяет точнее, чем с помощью
неоновой лампочки, определять поло- | ю» _1
жения пучностей и узлов напряжения ~’
в измерительной линии. Питать гене- Рис. 3
ратор можно от любого источника, да-
ющего постоянное напряжение 200—250 в (при токе 40—50 ма)
и переменное напряжение 6,3 в для накала лампы 6Н15П,
И. А. Усанин
(с. Верх-Язьва
Красновишерского р-на
Пермской области)
ПРИБОР ДЛЯ УПРАЖНЕНИЙ В ОТСЧЕТЕ ПОКАЗАНИЙ
СТРЕЛОЧНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА
Для упражнений в работе с приборами полезно использо-
вать несложную модель (рис. 1). На основание 1 устанавливают
узкий фанерный ящик, в передней етенке 2 которого вырезано
отверстие для наблюдения за шкалой 5, а в задней — отверстие
для закрепления оси 6 стрелки. Стрелку 3 изготавливают из
жести. Ось снабжают рукояткой 7. Для увеличения трения (про-
228
тив самопроизвольного поворота стрелки) между спинкой и ру-
кояткой надевают пружину 8. В пазы вертикальных брусков 4,
к которым прибивают фанерные стенки, вставляют листы кар-
тона, изображающие шкалы приборов с обозначением его и де-
лениями.
Помимо тренировки и упражнений в определении цены деле-
ния и чтения показаний прибора, на этом приборе можно пока-
зать ошибки на параллакс. Закрепив на шкале кусок зеркала,
можно объяснить значение зеркальной шкалы.
Л. Н. Скочеляс
(г. Городок Хмельницко# области)
КАССЕТА ДЛЯ ДИАПОЗИТИВОВ К ЭПИДИАСКОПУ
Используя кассету (рис. 1) при демонстрации диапозитивов,
можно легко перевести управление эпидиаскопом на дистанци-
онное. Кассету .можно заряжать любым количеством диапозити-
вов, стеклянных или на нитрооснове.
15* 227
Рис. 1
Работает кассета от электродвигателя РД-09 с редукцией
1 : 137. При наличии рукоятки устройство можно привести в
действие от руки.
Все детали могут быть изготовлены в условиях школьной
мастерской. Основание кассеты 8 вырезается из стали толщиной
1,0—1,2 мм (рис. 2 и 3). Болтами М3 к основанию 8 крепят
держатель диапозитивов 6, направляющую 7 и держатель тол-
кателя 5. Три последние детали изготавливают из алюминия
толщиной 1,0 мм. При креплении этих деталей под них надо
подложить пластмассовые полоски шириной 13 мм и толщиной
2,5 мм.
Толкатель отдельных диапозитивов 4 ходит в пазах между
направляющей 7 и держателем 6. Ход толкателя определяет
расстояние от центров кривошипа 2. В данном приспособлении
ход равен 112 мм. Толкатель приводится в движение шатуном
3 и кривошипом 2. Обе детали из алюминия толщиной 3,0 мм.
Кривошип 2 крепится к держателю /, выточенному из стали
при помощи винтов М4. Держатель 1 крепится на валу двига-
теля.
Палец кривошипа — это винт М4, на который надета втулка.
Желоб для диапозитивов 9 крепится к основанию 8 болта-
ми М3 и угольниками 13. Толкатель набора диапозитивов со-
стоит из рамы 12 (подана развертка) ц двух катков и предназ-
начен для подачи диапозитивов буфером 14, расположенным
спереди толкателя набора диапозитивов.
Такая кассета при дистанционном управлении эпидиаскопом
намного облегчает демонстрацию диапозитивов.
228
Рис.
jyzi
Mill
Рис. 26,
Рис. 3
Э. Ф. Сюткин
(г. Белая Холуница
Кировской обл.)
О ДНЕВНОМ кино
Приспособление для демон-
страции кинофильмов в неза-
темненном помещении состоит
из деревянного каркаса, обито-
го картоном (рис. 1). Дно кар-
каса фанерное. Размеры’ кар-
каса 780X650X1350 мм. При
этом размеры экрана 580Х
Х450 мм. Внутри каркаса за-
крепляют два зеркала: одно —
под углом, немного большим
90°, а второе — близко к 90°
(рис. 2). Наклон зеркал зави-
сит от высоты каркаса, т. е.
высоты экрана относительно
пола. Экран можно сделать из
матового стекла или из шел-
кового полотна, пропитанного
масляным лаком № 17. Под-
робно описание изготовления
экрана дано вкниге А. В. Пост-
никова «Кабинет физики вось-
милетней и средней школы».
(М., «Просвещение», 1966).
Можно сделать экран и из
простого стекла, обтянутогос
внутренней стороны калькой.
Кинопроектор и данное при-
способление устанавливают на
одном столе (рис. 2). Чтобы
кинопроектор каждый раз не
подгонять к коробке, можно
сделать в столе четыре неболь-
ших углубления, соответствую*
щих его опорам. Окно для ки-
нопроектора делают размером
100X100 мм, а для того чтобы
проникало меньше света, к ок-
ну прикрепляют усеченную че-
тырехгранную пирамиду, сде-
ланную из картона, непосред-
ственно совмещенную с объек-
тивом кинопроектора (рис: 3|.
Рис. 1
Рис. 2
Для лучшей контрастно'сти изображения делают со всех сто-
рон экрана ширму высотой 200 мм, изготовленную из этого же
картона и покрашенную в черный, цвет.
Это приспособление пригодно и для диапроекции.
Н. А. Раченков
(г. Лениного рек
Восточко-КазахсГинской обл.)
киностолик
Чтобы на подготовку киноаппарата для демонстрации ухо-
дило меньше времени, полезно изготовить киностолик — ящик.
В собранном виде это приспособление служит для хранения ки-
ноаппарата (рис. 1), а в разобранном — для демонстрации ки-
нофильмов (рис. 2).
Каркас киностолика изготавливают из угольников 25X 25 мм
(рис. 3). Боковые стенки из толстого листового железа при-
крепляют к каркасу электросваркой. Соединение крышки со
Ряс. I
Ряс. i
столиком делают шарнирным, что позволяет при демонстрации
устанавливать ее на кронштейн. В крышке применяют внут-
ренний замок.
Дно столика — из толстого листового железа, подвижное, же-
стко соединенное с внутренним подъемным винтом.
Для подъема и опускания киноаппарата используют двой-
ной винт. Наружный винт с прямоугольной правой резьбой и
шагом 8 мм изготовлен из толстостенной трубы, во внутрь его
в верхнем конце запрессована гайка для внутреннего винта с
прямоугольной, но левой резьбой с таким же шагом. На верх-
нем конце этого внутреннего винта сделана нарезка меньшего
диаметра. Гайка жестко соединяет внутренний винт с дном. На
нижнем конце наружного винта приваривают рукоятку.
Гайка у наружного винта квадратная. Болтами она крепит-
ся между двумя уголками, а последние приваривают к нижней
уголковой обвязке каркаса. Ось двойного винта должна прохо-
дить через центр тяжести киноаппарата в собранном виде на
подвижном дне.
Чтобы подвижное дно не вращалось при подъеме (спуске)
киноаппарата и не царапало стенок ящика, в противоположных
углах устанавливают вертикальные направляющие стержни из
толстой проволоки (диаметром 8 мм), которые проходят через
отверстия подвижного дна. Направляющие стержни прикрепля-
ют к каркасу сваркой .или ввинчивают в угольники каркаса.
Когда вращают рукоятку, наружный винт движется вверх
(или вниз), а внутренний выходит из внешнего или входит в не-
го, и таким образом получается двойная подача. Усилия ни-
чтожны, а время для спуска или подъема мало (1—1,5 мин).
Размеры киностолика указаны для киноаппарата «Украина».
Для других марок киноаппаратов размеры другие.
В. А. Вуколов
(Кобяйский район, Я АССР)
ИЗ ЛАБОРАТОРНОГО —ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ
Лабораторный индикатор ионизирующих частиц можно лег-
ко преобразовать в демонстрационный. Для этого в нем уста-
навливают тиратрон МТХ-90, переменный резистор сопротивле-
нием 3,3 Мом, конденсатор 0,25 мкф, выходной трансформатор
от транзисторного приемника и динамик 0,1 ГД6. В показанной
на рисунке 1 схеме детали, добавленные к лабораторному ва-
рианту, сделаны штрихами. Прибор помещают в пластмассовый
корпус, лицевую сторону его закрывают полиэтиленовой плен-
кой, через которую хорошо видны детали прибора.
Прибор работает так: импульсы тока, возникающие в труб-
ке СТС-5, заряжают конденсатор С2; когда напряжение на нем
становится равным напряжению зажигания лампы Ли он раз-
Рис. I
236
ряжается через эту лампу и трансформатор. В это время видна
вспышка тиратрона и слышен громкий щелчок в динамике. .Из-
меняя сопротивление резистора /?з, можно изменить время за-
жигания тиратрона и соответственно число вспышек в минуту.
С помощью этого прибора удобно проводить демонстрации по
теме «Строение атома». Сравнительно редкие щелчки и вспыш-
ки позволяют учащимся легко считать их. Вставляя между
трубкой и радиоактивным элементом пластинки из разных, ма-
териалов, можно качественно определить ослабление потока
частиц,
Л. А. Евтюхов
(г. Днепропетровск}
ЗАЖИМ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ТАБЛИЦ
Для крепления таблиц удобно пользоваться простыми за-
жимами, сделанными из бельевой прищепки. Устройство зажи-
ма показано на рисунках 1 и 2.
От деревянной бельевой прищепки отпиливают нижнюю
часть. Делают ступеньки по толщине металлических пластин.
Пластины прикрепляют к прищепке различными способами
(клеем, заклепками, болтами и др.). В отверстие по оси пру-
жины вставляют проволоку и загибают. Другой конец проволо-
ки выгибают в крючок.
Зажим'можнб изготовить и из металлической пластинки, ис-
пользовав пружину от деревянной прищепки.
Рис. 1
Рис. 2
СОДЕРЖАНИЕ
От составителя ............................... . . I « в 5 3
L Механика
С 4. Хорошее ин, М. Н. Труфанов. Набор легкоподвижных тележек
с принадлежностями..............................................5
И В. Малафеик. Экспериментальное изучение основных вопросов ки-
нематики ...................................... : « 1 20
К К. Пташинскас. Самодельный электрический секундомер ... 29
А И. Базалийский. Самодельный прибор для определения ускорения
при свободном падении......................................5 33
О. С» Орлов. Демонстрация сложения перемещений тела при относи-
тельном движении......................................5 7 в 37
Л. Анциферов, В. Овчаров, В. Алтухов. Секундомер-датчик 39
В. М. Прищепенко. Импульссинхростробоскоп.........................45
Л. В. Кудрявцев. Новые приборы для изучения темы «Колебания и
ВОЛНЫ»........................................: ; . . ; 48
Д И. Силаев, В. В. Неймарк. Прибор для демонстрации гармониче-
ского колебательного движения..................................54
Г. И. Жерехов. Простая установка для получения ультразвука и
опыты с ией.......................................: : : I 59
Е И. Копытов. Демонстрация интерференции звуковых воли . .. 62
11. Молекулярная физика и теплота
A. Н. Кошелев. Прибор для демонстрации диффузии в жидкостях 65
В И. Масловский. Опыты с прибором для демонстрации упругости
газов............................................ : ? ; ; . 66
П. М. Сидо рук. Прибор для определения малых линейных изменений 69
Г. И. Жерехов. Демонстрации по теплотехнике в курсе физики . . 72
В И. Черняновский. Использование теплочувствительной краски при
демонстрации различной теплопроводности металлов .... 74
Е. В. Руденко. Прибор для демонстрации превращения механической
энергии во внутреннюю.........................................«75
111. Электричество
В Ф. Шилов. Блочная конструкция демонстрационного электронного
оборудования ................................................. 78
В. Ф. Шилов. Комплект блоков электропитания для постановки демон-
страционных опытов.............................................. t 97
В И. Ринский. Генератор высоких напряжений........................103
В И. Черняновский. Чувствительный электрический термометр на
термобатарее....................................... s t 115
С. А. Цуканов Три прибора на переключающих диодах . . . .117
4. Быков, Д. Рейнгарц, В. Терехов. Простой выпрямитель для демон-
страций и лабораторных работ..................................121
4. Л. Тартаковский. Прибор для демонстрации магнитного взаимодей-
ствия токов..........................................ь : i 8 122
238
A. H. Богатырев, Л. 7. Портян. Двухканальный блочный коммутатор
к школьному осциллографу.......................................124
Г. И. Жерехов. Демонстрация по прикладной электронике и радиотех-
нике ...............................................s ... 129
В. Ф. Савченко. Применение ферромагнитного индикатора магнитного
ноля в демонстрационном эксперименте...........................136
Г. М. Гайдучок. Действующие модели газоразрядных приборов с хо-
лодным катодом............................................ 140
Ф. Я. Байков, Г. Д. Малыгин. Механическая модель опыта Толмена-
С. А. Цуканов. Простой преобразователь напряжения...............145
С. А. Цуканов. Низковольтный регулируемый выпрямитель .... 146
А. М. Кошелев. Электрический термометр высокой чувствительности —
А. 3. Загайнов. Механическая модель, имитирующая поляризацию
диэлектрика......................................................150
Г. М. Гайдучок, В. В. Присяжнюк. Чувствительный усилитель посто-
яннного тока на полевых транзисторах..........................154
Т. Н. Метляев. Коммутаторы к электронному осциллографу и опыты
с ними...................................................... 158
В. Ю. Клих. -Демонстрационный омметр с прямой равномерной шкалой 175
Г. А. Прилуцкий. Омметр с равномерной шкалой.....................178
А. М. Чельцов. Изготовление фотодиодов, фототранзисторов и фото-
гальванических элементов.........................................180
В. Л. Еланский. Об использовании трехфазного трансформатора » . 183
Л. А. Евтюхов. Демонстрационный стенд............................186
IV. Оптика
Ю. Ф. Огородников. Об эксперименте по интерференции и дифракции
света................................................... . ; ; 188
Н. Я. Молотков. Бипризма Френеля для электромагнитных волн . . 196
Г. А. Ржевуский, А. В. Самофал. Линза с переменным фокусным рас-
стоянием . ...........................t i ; I 198
В. И, Серый. Изготовление грубых дифракционных решеток . . . 200
Г. А. Ржевуский, А. В, Самофал. Держатель для спектральных трубок 201
V. Внеклассная работа
Л. К. Никулин, Р. Г. Нуретдинов. Школьный радиоузел на транзи-
сторах с универсальным питанием............................... 203
В. И. Литвин. Автомат программированного управления . 210
С. А. Цуканов. Интересная схема.................... i 1 I 216
С. А. Цуканов. Модель автоматического маяка................... . 217
//. А. Андрианов. Самодельные приборы для астрофизических наблю-
дений ..........................................................218
И. И. Цимринг. Автоматическая подача звукового сигнала . . . 223
VI. Полезные советы
С. А. Цуканов. Установка для факультативного практикума в X классе 225
Н. А. У санин. Прибор для упражнений в отсчете показаний стрелоч-
ного измерительного прибора . ..........................226
Л. Н. Скочеляс. Кассета для диапозитивов к эпидиаскопу .... 227
Э. Ф. Сюткин. О дневном кино......................................233
//. Л. Раченков. Киностолик..................................... 234
В. А. Вуколов. Из лабораторного — демонстрационный................236
Л. А. Евтюхов. Зажим для крепления таблиц.........................237
Составитель
Антонина Федоровна Раева
ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
В ШКОЛЕ
Пособие для учителей. Выпуск 4-й
Редактор Л. Л. Величко
Художники-графики Ю. А, Сайчук,
М. М. Суворов, Б. Д, Константинов
Обложка Е. С. Мордковича
Художественный редактор Т. А. Алябьева
Технический редактор Н. Н. Махова
Корректоры Г. Н. Смирнова и В. Ф. Ма-
лышева
Сдано в набор 30/1 1973 г. Подписано к печати
29/VI 1973 г. 60X 90l/ie. Печ. л. 15.
Уч.-изд. л. 15,5. Тираж 40 тыс. экз. А 07118.
Издательство «Просвещение* Государственного
комитета Совета Министров РСФСР по делам
издательств, полиграфии и книжной торговли.
Москва, 3-й проезд Марьиной рощи, 41.
Типография им. Смирнова Смоленского обл-
управления издательств, полиграфии и книжной
торговли, г. Смоленск, пр. им. Ю. Гагарина, 2.
Заказ № 6385.
Цена без переплета 42 к, переплет 13 к.
55 к.