PRZYRZĄD DO POKAZU POLA ELEKTRYCZNEGO

I pola magnetycznego prądu

Przyrząd jest przeznaczony dla klasy VIII szkoły podstawowej.Składa się z następujących części: 3 płytek z przewodami do

pokazu linii sił pola magnetycznego, płytki z ramką do pokazulinii   sił   pola  elektrycznego,  kompletu   elektrod  i  metalowego pierścienia.

 

 

 

 

 

Wszystkie części są umieszczone w pudełku drewnianym. Płytki z przewodami i płytkę z ramką wsuwa się w wycięcia boczne pudełka, a elektrody ustawia się na wkładce z otworami. Ten sposób przechowywania części przyrządu zabezpiecza je przed uszkodzeniami mechanicznymi i równocześnie umożliwia łatwy do nich dostęp

 

Przygotowanie    przyrządu   do   pokazów

Potrzebną do doświadczenia płytkę mocujemy na statywie. Może to być zwykły statyw szkolny (podstawa z prętem) lub sta­tyw utworzony z uchwytu przykręconego do stołu i pręta. Do umo­cowania płytki na pręcie statywu służy uchwyt z otworem i śrubą.

 

 

Umocowanie płytki na statywie pokazuje rysunek 1.

I.   Pokazy   linii   sit   pola   magnetycznego

Przepływowi prądu elektrycznego towarzyszy zawsze pole magnetyczne. W celu zademonstrowania linii sił tego pola należy płytkę z przewodami posypać cieniutką, równomierną warstewką drobnych opiłków żelaznych. Następnie należy włączyć przyrząd w obwód elektryczny złożony z baterii akumulatorów o pojemno­ści co najmniej 60 - 200 Ah i. napięciu 2 -H 12 V, klucza do prądu oraz opornicy suwakowej lub korbowej (rys. 2).

Uzyskanie wyraźnych linii sił pola magnetycznego wymaga przepływu prądu o wielkości ca 20 - 50 A. W związku z tym obwód elektryczny należy zamykać impulsowo — jak przy telegrafowaniu kluczem Morse'a — jednocześnie lekko postukując w płytkę (np. ołówkiem).

Zwykle już po kilku impulsach przy równoczesnym lekkim stukaniu w płytkę opiłki ułożą się zgodnie z liniami sił pola.

 

A    Linie   sił   pola   magnetycznego   wokół   prze­wodu   prostoliniowego

Pokaz   przeprowadzamy   na   płytce   z   dwoma   pojedynczymi przewodami.

Włączamy bezpośrednio w obwód jeden z przewodów. W tym celu należy połączyć ze źródłem prądu dowolną parę gniazdek położonych przy krawędziach płytki. Obraz otrzymanych linii sił pola magnetycznego stanowi szereg koncentrycznych, współ-środkowych okręgów (rys. 3). Kierunek linii sił pola można okre­ślić na podstawie reguły korkociągu.

Kierunek linii sił pola magnetycznego można również wyzna­czyć za pomocą igiełki magnetycznej na podstawce z kompletu do doświadczeń z magnetyzmu (Katalog pomocy naukowych str. 105).

Igiełkę ustawiamy na płytce w odległości 20—30 mm od prze­wodu, który łączymy ze źródłem prądu. Kierunek łinii sił pola magnetycznego wyznaczony przez północny (niebieski) biegun igiełki powinien być zgodny z ruchem wskazówek zegara.

Kierunek linii sił pola wokół przewodu można zmienić. Zależy on od kierunku przepływu prądu (rys. 3). Należy, w tym celu gniazdka na płytce połączyć z biegunami źródła prądu o przeciw­nych znakach

 

B.   Linie  sił  pola  magnetycznego  wokół   dwóch prostoliniowych   przewodów   równoległych

Stosujemy tę samą płytkę. Włączamy w obwód dwa przewody, zgodnie ze schematami przedstawionymi na rys. 4. Kierunki prze­pływu prądu w przewodach są zgodne i skierowane do góry lub do dołu, zależnie od rodzaju połączenia. Zarówno w jednym jak i w drugim przypadku linie sił pola wokół przewodników stanowią zamknięte krzywe, ułożone koncentrycznie. Kierunki linii sił pola (podane na schematach) można określić, podobnie jak poprzednio, za pomocą igiełki magnetycznej lub reguły korkociągu.

Jeżeli kierunki przepływu prądów nic są zgodne, linie sił pola ułożą się tak jak to jest przedstawione na rys. 5. Również na tym ysunku   zaznaczono   schematycznie   sposoby   łączenia   płytki   ze źródłem prądu i uzyskane kierunki linii sił pola magnetycznego.

C.   Linie   sił   pola   magnetycznego   wokół   zwojnicy   (s o l e n o i d u)

Do przeprowadzenia doświadczenia stosujemy płytkę ze zwojnicą pojedynczą.

Zwojnicę włączamy w obwód prądu elektrycznego. Stosujemy układ połączeń zgodny ze schematem przedstawionym na rys. 2.

Uzyskane linie sił pola magnetycznego są podobne do pola magnetycznego magnesu sztabkowego ułożonego wzdłuż osi sole-noidu. Bieguny elektromagnesu można określić na podstawie re­guły prawej ręki.

Na rys. (i są przedstawione linie sił pola magnetycznego oraz schemat połączeń płytki z baterią.

D.   Linie  sił   pola   magnetycznego   wokół   dwóch z w o j n i c

Doświadczenie przeprowadzamy za pomocą płytki z dwiema zwojnicami. Płytkę należy umocować w ten sposób, żeby rowki, przez które przechodzą przewody, znajdowały się na stronie spodniej.

Zwojnice łączymy ze sobą i źródłem prądu tak, aby kierunki

 

Rys. 7

przepływu prądu przez uzwojenia były jednakowe. Linie sil pola będą przebiegały podobnie jak w dwóch stałych magnesach sztab-kowych zwróconych do siebie przeciwnymi biegunami. Schematy połączeń, linie sił pola magnetycznego i ich kierunki są pokazane na rys. 7.

Inny rodzaj połączenia zwojnic ze sobą jest taki, że kierunki przepływu prądu przez uzwojenia są przeciwne.

Linie sił pola będą układały się podobnie jak przy dwóch sta­łych magnesach sztabkowych zwróconych do siebie biegunami jednoimiennymi (rys. 8).

II.   Pokazy   linii   sił   pola   elektrycznego (elektrostatycznego)

Płytkę z ramką i elektrodami mocujemy na statywie. Do ram­ki nalewamy czystego oleju parafinowego, uprzednio odwodnionego przez ogrzanie do 100°C. Elektrody powinny być całkowi­cie zanurzone w oleju; nie mogą dotykać ścianek ani dna płytki. Następnie powierzchnię oleju posypujemy równomiernie drobno pociętymi włosami. Najlepiej nadaje się do tego celu włosie koń­skie. Włosy przed użyciem należy oczyścić przez dokładne wymy­cie w benzynie (lekkiej). Zamiast końskiego włosia można stoso­wać drobne kryształki chininy.

Do wytworzenia pola elektrycznego stosujemy maszynę elek­trostatyczną Whimshursta (Katalog pomocy naukowych str. 95). Należy w tym celu odpowiednio połączyć bieguny maszyny z elektrodami.

A.    Linie   sił   pola   elektrostatycznego   między elektrodami   płaskimi

Pokaz przeprowadzamy w sposób następujący:

Na płytce z ramką umieszczamy dwie płaskie elektrody. Na­stępnie rozwieramy kulki iskiernika maszyny elektrostatycznej i ładujemy jedną elektrodę  ładunkiem dodatnim, a drugą ujem­nym. (Można ładować tylko jedną elektrodę, a drugą uziemić). Linie sił pola (rys. 9) są proste i równoległe względem siebie, a prostopadłe do powierzchni obu płytek. Na końcach płytek linie są wygięte i mają kształt łuków o różnych promieniach.

Na rys. 9 są zaznaczone również kierunki linii sił pola w zależ­ności od rodzaju połączenia ze znakami biegunów maszyny. Jeżeli obie płytki połączymy z tym samym biegunem maszyny elektro­ statycznej to linie sił pola i ich kierunki będą zgodne ze schema­tem przedstawionym na rys, 10

 

 

 

 

 

 

 

B.    Linie   sił   pola   elektrostatycznego   między elektrodami   okrągłymi

 

Postępujemy podobnie jak poprzednio stosując elektrody okrą­głe. Przy połączeniu elektrod z różnoimiennymi znakami maszyny linie sił ułożą się zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 11.

Kierunki linii sił pola przy połączeniu elektrod z jednoimiennymi znakami maszyny są przedstawione na rys. 12.

 

Pokazy linii sil pola elektrostatycznego można urozmaicić wprowadzając zamiast elektrod okrągłych elektrody z ostrzami do kondensacji linii sil w pobliżu ostrzy. Miejscowe zagęszczenia linii sil pola uzyskamy również przez umieszczenie w polu meta­lowego pierścienia.

Można również wykonywać pokazy Unii sil pola stosując rów­nocześnie pary elektrod różnych kształtów jak np. płaską i okrą­głą, płaską i z ostrzeni itp. Można także stosować różnego rodzaju połączenia z biegunami maszyny elektrostatycznej.

Po przeprowadzeniu doświadczeń płytkę z ramką należy sta­rannie umyć i osuszyć, a pozostałe płytki oczyścić z opiłków.

 

Uwagi o przydatności przyrządu w pracy szkolnej, o jego dzia­łaniu, zaletach i ewent. usterkach, a także uwagi o instrukcji pro­simy przysyłać do Zjednoczenia Przemyślu Pomocy Naukowych i Zaopatrzenia Szkól w Warszawie, ul. Widok 5/7/9