PL209059B1 - Przyrząd do badania zjawiska indukcji elektromagnetycznej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przyrząd przeznaczony do badania zjawiska indukcji elektromagnetycznej, mający zastosowanie w pracowniach fizycznych, szczególnie do celów dydaktycznych,

Znane do tego celu przyrządy opisane są w książce Gustawa Gębury i Romualda Subiety pt. „Metodyka eksperymentu fizycznego, wydanej przez Państwowe Wydawnictwo Naukowe w Warszawie w 1975 r. Jeden z tych przyrządów składa się z cylindrycznej cewki nawiniętej na bakelitowym karkasie i połączonej z galwanometrem. Do otworu cewki wsuwany i wysuwany jest magnes sztabkowy, co powoduje przepływ prądu indukcyjnego wskazywanego przez galwanometr. Drugi z tych przyrządów składa się z opisanej cewki połączonej z galwanometrem, w otworze której umieszczona jest wewnętrzna cewka połączona szeregowo z baterią, opornikiem suwakowym i wyłącznikiem. Zmiana natężenia prądu w wewnętrznej cewce za pomocą suwaka opornika, przerywanie i zamykanie obwodu wyłącznikiem, wsuwanie lub wysuwanie wewnętrznej cewki albo wysuwanie i wsuwanie do niej żelaznego rdzenia powodują przepływ prądu indukcyjnego, wskazywany przez galwanometr.

Inny znany przyrząd przeznaczony do tego celu opisany jest w książce Stanisława Gtocksmana pt. „Technika demonstracji z fizyki, wydanej przez Państwowe Wydawnictwo Naukowe w Łodzi i Krakowie w 1956 r. i składa się z magnesu podkowiastego między biegunami, którego przesuwany jest prostopadle do linii pola magnetycznego prostoliniowy przewodnik połączony z galwanometrem. Podczas ruchu przewodnika galwanometr wskazuje przepływ prądu indukcyjnego.

Ponadto w tej książce opisane są takie same przyrządy, jak w książce Gustawa Gębury i Romualda Subiety.

Również znany przyrząd przeznaczony do tego celu opisany jest w książce G.D. Freiera i F.J. Andersona pt. „A demonstration handbook for physics, wydanej przez Amerykańskie Stowarzyszenie Nauczycieli Fizyki w Madison w 1996 r. i składa się z magnesu sztabkowego wsuwanego do swobodnie zawieszonej cewki połączonej z galwanometrem. Podczas ruchu magnesu galwanometr wskazuje przepływ prądu a cewka ulega odchyleniom. Oprócz tego w tej książce opisane są analogiczne przyrządy, jak w książce Gustawa Gębury i Romualda Subiety.

Ponadto w książce Tadeusza Dryńskiego pt. „Doświadczenia pokazowe z fizyki, wydanej przez Państwowe Wydawnictwo Naukowe w Warszawie w 1966 r. oraz w książce Richarda Manliffe Sutona pt. „Demonstration experiments in physics, wydanej przez wydawnictwo McGraw-Hill Book Company Inc. w Nowym Jorku i Londynie w 1938 r., a także w książce Juliusza Domańskiego pt. „Fizyka wokół nas, doświadczenia pokazowe, poradnik dla nauczycieli gimnazjum i liceum, wydanej przez wydawnictwo Respolona w Łodzi w 2002 r. też opisane są znane i przeznaczone do tego celu przyrządy, podobne jak w książce Gustawa Gębury i Romualda Subiety.

Oprócz tego w książce Juliusza Domańskiego opisany jest przyrząd składający się z dwóch pierścieni, z których jeden jest przecięty, przymocowanych do poziomej belki podpartej na ostrzu i magnesu sztabkowego. Podczas wsuwania magnesu do pierścienia bez przecięcia belka obraca się w kierunku od magnesu a podczas wysuwania - obraca się w kierunku do magnesu. Gdy magnes wsuwany jest do pierścienia z przecięciem belka pozostaje nieruchoma.

Wszystkie znane z opisanych w stanie techniki przyrządy charakteryzują się tym, że magnes lub cewka zasilana ze źródła prądu nie są powiązane mechanicznie z cewką, w której indukowany jest prąd elektryczny. Jest to cechą niekorzystną, powodującą komplikacje podczas przeprowadzania doświadczeń, szczególnie w warunkach samoobsługowych pracowni zwanych eksploratoriami.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że przyrząd składa się z magnesu sztabkowego umieszczonego w kuli pływającej w cieczy o małej lepkości, korzystnie w wodzie lub alkoholu, wypełniającej większą kulę, na którą nałożona jest cewka w kształcie pierścienia. Rozgałęzione podwójnie początki i końce uzwojenia tej cewki połączone są z dwiema przeciwnie spolaryzowanymi diodami elektroluminescencyjnymi o różnych kolorach świecenia i z wyłącznikami.

Całość znajduje się w zewnętrznej kuli z otworami nad wyłącznikami i wklęsłymi strzałkami wskazującymi kierunek przepływu prądu przez diody. Wszystkie kule mają wspólny środek i wykonane są z materiału przezroczystego i nieferromagnetycznego.

Zaletą przyrządu według wynalazku jest prosta i zwarta budowa, ułatwiająca jego skuteczne użytkowanie przez osoby o małych umiejętnościach przeprowadzania eksperymentów fizycznych. Dodatkową zaletą przyrządu jest jego przydatność do stworzenia sytuacji problemowej prowadzącej do poznania zjawiska indukcji elektromagnetycznej.

PL 209 059 B1

Przedmiot wynalazku pokazany jest w przykładzie wykonania na rysunku 1, przedstawiającym jego przekrój osiowy płaszczyzną prostopadłą do cewki.

Przyrząd do badania zjawiska indukcji elektromagnetycznej według wynalazku składa się z magnesu sztabkowego 1 umieszczonego w kuli 2 pływającej w cieczy 3 o małej lepkości, korzystnie w wodzie lub alkoholu, wypełniającej większą kulę 4, na którą nałożona jest cewka w kształcie pierścienia 5, przy czym rozgałęzione podwójnie początki P i końce K uzwojenia tej cewki połączone są z dwiema przeciwnie spolaryzowanymi diodami elektroluminescencyjnymi Di, D2 o różnych kolorach świecenia i wyłącznikami W1, W2, a całość znajduje się w zewnętrznej kuli 6 z otworami 7 nad wyłącznikami i wklęsłymi strzałkami 8 wskazującymi kierunek przepływu prądu przez diody, przy czym wszystkie kule mają wspólny środek i wykonane są z materiału przezroczystego i nieferromagnetycznego.

Zasada działania przyrządu według wynalazku polega na tym, że po położeniu na poziomej powierzchni i popchnięciu wewnętrzna kula 2 z magnesem 1 jest nieruchoma, a pozostałe dwie kule 4, 6 z cewką 5 toczą się. W wyniku względnego ruchu magnesu 1 i cewki 5 zmienia się przechodzący przez nią strumień magnetyczny, co przy zamkniętych wyłącznikach W₁, W2 powoduje przepływ impulsów prądu indukcyjnego w kierunkach wskazywanych przez strzałki i sygnalizowanych błyskami diod elektroluminescencyjnych D1 D?, jeżeli natomiast wyłączniki Wi, W2 są otwarte błyski diod Di, D? nie występują.

Claims (1)

1. Przyrząd do badania zjawiska indukcji elektromagnetycznej, znamienny tym, że składa się z magnesu sztabkowego (1) umieszczonego w kuli (2) pływającej w cieczy (3) o małej lepkości, korzystnie w wodzie lub alkoholu, wypełniającej większą kulę (4), na którą nałożona jest cewka w kształcie pierścienia (5), przy czym rozgałęzione podwójnie początki (P) i końce (K) uzwojenia tej cewki połączone są z dwiema przeciwnie spolaryzowanymi diodami elektroluminescencyjnymi (D1, D?) o różnych kolorach świecenia i wyłącznikami (W₁, W2), a całość znajduje się w zewnętrznej kuli (6) z otworami (7) nad wyłącznikami i wklęsłymi strzałkami (8) wskazującymi kierunek przepływu prądu przez diody, przy czym wszystkie kule mają wspólny środek i wykonane są z materiału przezroczystego i nieferromagnetycznego.