PL247122B1 - Przyrząd do badania kształtu menisku w polu elektrycznym - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest przyrząd do badania kształtu menisku w polu elektrycznym, mający zastosowanie do celów naukowych w laboratoriach, zwłaszcza fizycznych oraz do celów edukacyjnych. Przyrząd składa się z szeregu jednakowych modułów, z których każdy zawiera pionową, przezroczystą, obustronnie zamkniętą kapilarę (1), wypełnioną częściowo badaną cieczą, tworzącą menisk w górnej części kapilary (1) i na środkowej części kapilary (1) jest osadzona też przezroczysta tulejka (4) z gwintem zewnętrznym. Dolny koniec kapilary (1) jest zaopatrzony w cylindryczne pokrętło (5) z radełkowaną powierzchnią boczną. Górny koniec kapilary (1) z meniskiem przechodzi współosiowo przez otwór w pierścieniu (6), połączonym z jednym końcem łącznika (7), przy czym pierścień (6) i łącznik (7) są usytuowane poziomo, a drugi koniec łącznika (7) jest osadzony w pionowym ramieniu (8) kątownika. W poziomym ramieniu (9) tego kątownika jest osadzony metalowy pręt (10), skierowany pionowo i współosiowo z kapilarą (1) oraz zakończony u dołu stożkowym ostrzem. Łącznik (7) i pręt (10) są przyłączone przewodami w izolacji do wyjścia zasilacza wysokiego napięcia stałego (14), wyposażonego w pokrętło (15) regulacji wartości tego napięcia.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przyrząd do badania kształtu menisku w polu elektrycznym, mający zastosowanie do celów naukowych w laboratoriach, zwłaszcza fizycznych oraz do celów edukacyjnych.

Z publikacji zatytułowanej „Katalog pomocy naukowych i sprzętu szkolnego”, wydanej przez Wydawnictwo Agpol w Warszawie w 1985 r., jest znany przyrząd do obserwacji menisku, składający się z pięciu obustronnie otwartych rurek kapilarnych o różnych średnicach wewnętrznych, wykonanych z przezroczystego szkła i zamocowanych w pionowym szeregu przez osadzenie ich na wcisk w otworach poziomej listwy drewnianej. Końce tej listwy są oparte na brzegach prostopadłościennego, otwartego od góry naczynia, też wykonanego z przezroczystego szkła i wypełnionego cieczą, w której są zanurzone dolne końce rurek kapilarnych. Działanie przyrządu polega na tym, że dzięki zjawisku włoskowatości, ciecz wznosi się w rurkach kapilarnych na różne wysokości ponad poziom cieczy w prostopadłościennym naczyniu i tworzy w tych rurkach meniski wklęsłe o różnych promieniach. Meniski są obserwowane gołym okiem dzięki przezroczystości rurek. Z tej samej publikacji jest też znany analogicznie zbudowany przyrząd z tą różnicą, że rurki mają tę samą średnicę wewnętrzną, zaś prostopadłościenne naczynie jest podzielone poprzecznymi przegrodami na komory, które są wypełnione do tej samej wysokości różnymi cieczami. Każdy z dolnych końców rurek kapilarnych jest zanurzony w komorze z inną cieczą. Działanie tego przyrządu polega na tym, że ciecze w różnym stopniu zwilżają szkło rurek i przez to tworzą meniski wklęsłe, albo wypukłe oraz wysokości słupków cieczy w rurkach kapilarnych są różne.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że przyrząd do badania kształtu menisku w polu elektrycznym składa się z szeregu jednakowych modułów, z których każdy zawiera pionową, przezroczystą, obustronnie zamkniętą kapilarę, wykonaną korzystnie ze szkła i wypełnioną częściowo badaną cieczą, tworzącą menisk w górnej części kapilary i na środkowej części kapilary jest osadzona też przezroczysta tulejka z gwintem zewnętrznym, wykonana korzystnie z poliwęglanu. Dolny koniec kapilary jest zaopatrzony w cylindryczne pokrętło z radełkowaną powierzchnią boczną, wykonane korzystnie z tekstolitu. Górny koniec kapilary z meniskiem przechodzi współosiowo przez otwór w pierścieniu, połączonym z jednym końcem łącznika, przy czym pierścień i łącznik są wykonane z metalu i usytuowane poziomo, a drugi koniec łącznika jest osadzony w pionowym ramieniu kątownika wykonanego z materiału elektroizolacyjnego, korzystnie z tekstolitu. W poziomym ramieniu tego kątownika jest osadzony metalowy pręt, skierowany pionowo i współosiowo z kapilarą oraz zakończony u dołu stożkowym ostrzem. Łącznik i pręt są przyłączone przewodami w izolacji i do wyjścia zasilacza wysokiego napięcia stałego, wyposażonego w pokrętło regulacji wartości tego napięcia. Pionowe ramię kątownika i zasilacz wysokiego napięcia są przymocowane do pionowej płyty, w kształcie prostokąta, połączonej od dołu z prostokątną podstawą, zaopatrzoną w poziomą listwę, mającą szereg otworów z gwintem, w które są wkręcone tulejki, przy czym płyta, podstawa i listwa są wykonane z materiału elektroizolacyjnego, korzystnie z tekstolitu. Naprzeciw każdego z menisków jest przymocowana do listwy lupa w postaci soczewki skupiającej, której ogniskowa jest dłuższa, niż odległość środka optycznego tej soczewki od menisku, zaś krawędzie boczne soczewki mają korzystnie kształt prostokąta. Ponadto wejścia wszystkich zasilaczy wysokiego napięcia są połączone równolegle ze sobą przewodami w izolacji i przyłączone do wyjścia wspólnego zasilacza sieciowego, przymocowanego do płyty.

Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok przyrządu z boku, fig. 2 stanowi jego przekrój poprzeczny płaszczyzną pionową A-A, natomiast fig. 3 pokazuje widok przyrządu z góry.

Przyrząd do badania kształtu menisku w polu elektrycznym składa się z szeregu jednakowych modułów, z których każdy zawiera pionową, przezroczystą, obustronnie zamkniętą kapilarę 1, wykonaną ze szkła i wypełnioną częściowo badaną cieczą 2, tworzącą menisk 3 w górnej części kapilary 1 i na środkowej części kapilary 1 jest osadzona też przezroczysta tulejka 4 z gwintem zewnętrznym, wykonana z poliwęglanu. Dolny koniec kapilary 1 jest zaopatrzony w cylindryczne pokrętło 5 z radełkowaną powierzchnią boczną, wykonane z tekstolitu. Górny koniec kapilary 1 z meniskiem 3 przechodzi współosiowo przez otwór w pierścieniu 6, połączonym z jednym końcem łącznika 7, przy czym pierścień 6 i łącznik 7 są wykonane z metalu i usytuowane poziomo, a drugi koniec łącznika 7 jest osadzony w pionowym ramieniu 8 kątownika wykonanego z tekstolitu. W poziomym ramieniu 9 tego kątownika jest osadzony metalowy pręt 10, skierowany pionowo i współosiowo z kapilarą 1 oraz zakończony u dołu stożkowym ostrzem 11. Łącznik 7 i pręt 10 są przyłączone przewodami w izolacji 12 i 13 do wyjścia zasilacza wysokiego napięcia stałego 14, wyposażonego w pokrętło 15 regulacji wartości tego napięcia. Pionowe ramię kątownika 8 i zasilacz wysokiego napięcia 14 są przymocowane do pionowej płyty 16, w kształcie prostokąta, połączonej od dołu z prostokątną podstawą 17, zaopatrzoną w poziomą listwę 18, mającą szereg otworów z gwintem, w które są wkręcone tulejki 4. Płyta 16, podstawa 17 i listwa 18 są wykonane z tekstolitu. Naprzeciw każdego z menisków 3 jest przymocowana do listwy 18 lupa w postaci soczewki skupiającej 19, której ogniskowa jest dłuższa, niż odległość środka optycznego tej soczewki od menisku 3, zaś krawędzie boczne soczewki 19 mają korzystnie kształt prostokąta. Ponadto wejścia wszystkich zasilaczy wysokiego napięcia 14 są połączone równolegle ze sobą przewodami w izolacji 20 i przyłączone do wyjścia wspólnego zasilacza sieciowego 21, przymocowanego do płyty 16.

Zasada działania przyrządu do badania kształtu menisku w polu elektrycznym polega na tym, że po włączeniu zasilaczy wysokiego napięcia 14 jest wytwarzane pole elektryczne w przestrzeni między pierścieniem 6 i ostrzem 11. Pokręcając ręcznie pokrętłem 5 wprowadza się górną część kapilary 1 z meniskiem 3 w wybrany fragment obszaru pola elektrycznego, natomiast pokręcając ręcznie pokrętłem 15 zasilacza wysokiego napięcia 14, zmienia się wartość natężenia pola elektrycznego. Oddziaływanie tego pola z cieczą 2 powoduje zmianę kształtu menisku 3, którą obserwuje się za pomocą soczewki 19, działającej jako lupa. Wykonanie ramion 8 i 9 kątownika z materiału elektroizolacyjnego, korzystnie z tekstolitu, zapobiega przed zwarciem elektrycznym między pierścieniem 6 i prętem 10. Wykonanie pokrętła 5, płyty 16, podstawy 17 i listwy 18 z materiału elektroizolacyjnego, korzystnie z tekstolitu, zapobiega porażeniu elektrycznemu podczas użytkowania przyrządu.

Claims (5)

1. Przyrząd do badania kształtu menisku w polu elektrycznym, mający szereg jednakowych modułów, znamienny tym, że każdy moduł zawiera pionową, przezroczystą, obustronnie zamkniętą kapilarę (1), wypełnioną częściowo badaną cieczą (2), tworzącą menisk (3) w górnej części kapilary (1) i na środkowej części kapilary (1) jest osadzona też przezroczysta tulejka (4) z gwintem zewnętrznym, a ponadto dolny koniec kapilary (1) jest zaopatrzony w cylindryczne pokrętło (5) z radełkowaną powierzchnią boczną, zaś górny koniec kapilary (1) z meniskiem (3) przechodzi współosiowo przez otwór w pierścieniu (6), połączonym z jednym końcem łącznika (7), przy czym pierścień (6) i łącznik (7) są wykonane z metalu i usytuowane poziomo, a drugi koniec łącznika (7) jest osadzony w pionowym ramieniu (8) kątownika wykonanego z materiału elektroizolacyjnego, zaś w poziomym ramieniu (9) tego kątownika jest osadzony metalowy pręt (10), skierowany pionowo i współosiowo z kapilarą (1) oraz zakończony u dołu stożkowym ostrzem (11), a ponadto łącznik (7) i pręt (10) są przyłączone przewodami w izolacji (12) i (13) do wyjścia zasilacza wysokiego napięcia stałego (14), wyposażonego w pokrętło (15) regulacji wartości tego napięcia, przy czym pionowe ramię kątownika (8) i zasilacz wysokiego napięcia (14) są przymocowane do pionowej płyty (16), w kształcie prostokąta, połączonej od dołu z prostokątną podstawą (17), zaopatrzoną w poziomą listwę (18), mającą szereg otworów z gwintem, w które są wkręcone tulejki (4), przy czym płyta (16), podstawa (17) i listwa (18) są wykonane z materiału elektroizolacyjnego, a naprzeciw każdego z menisków (3) jest przymocowana do listwy (18) lupa w postaci soczewki skupiającej (19), której ogniskowa jest dłuższa, niż odległość środka optycznego tej soczewki od menisku (3), a ponadto wejścia wszystkich zasilaczy wysokiego napięcia (14) są połączone równolegle ze sobą przewodami w izolacji (20) i przyłączone do wyjścia wspólnego zasilacza sieciowego (21), przymocowanego do płyty (16).

2. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że kapilara (1) jest wykonana ze szkła.

3. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że przezroczysta tulejka (4) jest wykonana z poliwęglanu.

4. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że pokrętło (5), płyta (16), podstawa (17) i listwa (18) są wykonane z tekstolitu.

5. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że krawędzie boczne soczewki (19) mają kształt prostokąta.