Л И. АНЦИФЕРОВ

САМОДЕЛЬНЫЕ
ПРИБОРЫ
ДЛЯ ФИЗИЧЕСКОГО
ПРАКТИКУМА
В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ

Л И. АНЦИФЕРОВ
САМОДЕЛЬНЫЕ
ПРИБОРЫ
ДЛЯ ФИЗИЧЕСКОГО
ПРАКТИКУМА
В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ
Пособие для учителя
Рекомендовано
Главным управлением школ
Министерства просвещения СССР
МОСКВА
«ПРОСВЕЩЕНИЕ»
1985
ББК ~74т365тЬ
А74
Рецензент:
Ведущий инженер Управления снабжения МП СССР
Л4. Ф. Колпаков
Леонид Иванович АНЦИФЕРОВ
САМОДЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
ДЛЯ ФИЗИЧЕСКОГО ПРАКТИКУМА
в средней школе
Заведующая редакцией Н. В. Хрусталь
Редактор А. И. Юдина
Младшие редакторы Л. С. Дмитриева, Т. Л. Верпаховская
Художественный редактор В, М, Прокофьев
Художник А. Л. Кашеков и А. Ф. Сысоев
Технический редактор М. М. Широкова
Корректор Л. С. Вайтман
ИБ № 8370
Сдано в набор 12.11.84. Подписано к печати 18.03.85. Формат 60X 90’/ie. Бумага кн.-журн.
отечеств. Гарнит. литер. Печать высокая. Усл. печ. л. 8. Усл. кр.-отт. 8,25. Уч.-изд. л. 8,07.
Тираж 95 000 экз. Заказ № 1076. Цена 20 коп.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Просвещение* Государственного коми-
тета РСФСР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 129846, Москва,
3-й проезд Марьиной рощи, 41.
Областная ордена «Знак Почета» типография им. Смирнова Смоленского облуправления
издательств, полиграфии и книжной торговли, 214000, г. Смоленск, проспект им. Ю. Га-
гарина, 2.
Анциферов Л. И.
А74 Самодельные приборы для физического практикума в
средней школе: Пособие для учителя.— М.: Просвещение,
1985.-128 с., ил.
В пособии описаны комплект самодельных приборов для физического практи-
кума и методика проведения практикума с использованием этого оборудования.
Работы физического практикума соответствуют действующей программе по физике
для средней школы.
Все приборы можно изготовить в условиях школьной мастерской.
ж 4306010000-445
А --------------- 76—85
103(03)—85
ББК 74.265.1
53
© Издательство «Просвещение», 1985 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Изготовление самодельных физических приборов учащимися
в условиях школы способствует глубокому изучению физических
законов, формированию у них конструкторских умений и навы-
ков, прививает интерес к экспериментальным методам изучения.
Этого требует реформа общеобразовательной и профессиональной
школы.
Для самодельного изготовления выбраны приборы по большин-
ству лабораторных работ школьного физического практикума. Все
рекомендуемые приборы согласуются с выпускающимися промыш-
ленностью и в некоторых случаях дублируют их.
Самодельные приборы могут быть применены и при решении
экспериментальных задач, а также для пополнения физических
кабинетов сельских школ.
Суть комплектования состоит в том, что создаются наборы
приборов по разделам: «Механика», «Молекулярная физика»,
«Термодинамика», «Электродинамика», «Оптика».
Каждый набор состоит из блоков, в который входит несколько
приборов и принадлежностей, предназначенных для одной, двух
или трех лабораторных работ. Приборы и принадлежности одного
блока укладывают в специальный ящик. На внешнюю стенку ящика
наносят номера лабораторных работ, для которых предназначено
это оборудование, а внутри помещают перечень приборов. Прибо-
ры общего назначения (блоки питания, измерительные приборы,
штативы, посуда и пр.) хранят отдельно. Такое хранение позво-
ляет более четко организовать расстановку приборов перед прак-
тикумом.
Самодельные приборы в большинстве случаев включают в обо-
рудование лабораторных работ, предусмотренных программой.
Однако приборы можно комплектовать и для выполнения новых
равноценных работ. Например, блок по механике, состоящий из
электродвигателя с принадлежностями, дает возможность поста-
вить не только лабораторную работу «Определение зависимости
мощности на валу электродвигателя от нагрузки», но и работу
по изучению центростремительного ускорения, которая является
3
не менее важной. Кроме того, резерв, заложенный в комплект,
позволяет поставить ряд лабораторных работ на факультативных
занятиях.
Лабораторные работы в пособии описаны с разной степенью
подробности. Общеизвестные работы рассмотрены схематично,
кратко, а новые варианты работ — более подробно.
Рассмотренные в пособии лабораторные работы неодинаковы
и по объему. Менее сложные работы подойдут для одночасового
практикума, а более сложные — для двухчасового. Физический
практикум предполагает выполнение одночасовых работ в конце
первого полугодия или в начале второго, а проведение двухчасо-
вых— в конце года. Приборы большинства блоков подобраны так,
что с ними можно проводить работы как одночасового, так и
двухчасового практикума. Кроме того, те же блоки можно ис-
пользовать и на факультативных занятиях. Так как все самодель-
ные приборы согласованы с промышленными, то в блоки можно
включать как самодельные, так и промышленные приборы.
Описание конструкций отдельных приборов содержит основ-
ные рекомендации и рассчитано на учителя, имеющего слесарные
и монтажные навыки. При изготовлении большинства приборов
следует руководствоваться технологическими картами, где рас-
смотрена последовательность главных операций. В пособии не
уделено внимание технологическим рецептам, ибо цель его состо-
ит в том, чтобы оказать помощь учителю в выборе варианта конст-
рукции приборов для физического практикума.
Форма описания лабораторных работ выбрана такой, чтобы
учителю были понятны основное содержание работы и возмож-
ные результаты. При этом всюду указаны погрешности резуль-
татов.
В пособии не даны рекомендации по организации физического
практикума, методике проведения занятий и составлению руко-
водств (инструкций) для учащихся. Учитель по своему усмотре-
нию может выбрать форму письменных руководств для учащихся,
используя полное или частичное содержание описанной работы.
Конструкции приборов позволяют придавать работам физического
практикума как иллюстративный, так и исследовательский ха-
рактер.
В пособии название лабораторных работ иногда не совпадает
с названием тех же работ в программе. Это сделано по ряду при-
чин. В некоторых случаях одна работа пособия включает содер-
жание двух работ, предусмотренных программой (работы № 5,
13, 25 и др.). Иногда эти работы более насыщены и, следователь-
но, охватывают больший по объему материал. Например, работа
№ 31 предусматривает сборку не только действующей модели ра-
диоприемника, но и усилителя и генератора на триоде и транзи-
сторе.
В программе предложено 56 работ, однако по отведенному вре-
мени на практикум можно затратить не более 38 ч, т. е. выполнить
либо 38 одночасовых, либо 19 двухчасовых, либо 12 одночасовых
4
и 12 двухчасовых лабораторных работ. Данное пособие ориенти-
рует на третий вариант.
Можно следующим образом распределить лабораторные рабо-
ты для одночасового и двухчасового практикума (в скобках ука-
зываются номера работ, под которыми они описаны в пособии).
VIII класс (Ю ч)
Одночасовой практикум
1)	Изучение прямолинейного равноускоренного движения (ра-
бота 1 или 2) или определение ускорения при свободном падении
(работа 3).
2)	Определение дальности полета снаряда при горизонталь-
ной стрельбе (работа 10).
3)	Определение начальной скорости снаряда (работа 13).
4)	Определение центростремительного ускорения (работа 7)’.
Двухчасовой практикум
1)	Изучение второго закона Ньютона (работа 4) или изуче-
ние закона сохранения энергии (работа 5).
2)	Закон сохранения импульса при упругом и неупругом столк-
новении (работа 11).
3)	Определение зависимости мощности на валу электродвига-
теля от нагрузки (работа 8).
IX класс (16 ч)
Одночасовой практикум
1)	Изучение уравнения состояния газа (работа 20).
2)	Определение размеров молекул и постоянной Авогадро
'(работа 17).
3)	Определение молярной массы эфира (работа 19).
4)	Изучение зависимости силы упругости от деформации (ра-
бота 21).
Двухчасовой практикум
1)	Определение электроемкости конденсатора (работа 24) или
определение индуктивности катушки (работа 25).
2)	Снятие вольт-амперной характеристики вакуумного и по-
лупроводникового диода (работа 27).
3)	Изучение транзистора (работа 28).
4)	Снятие температурной характеристики термистора и про-
водника (работа 23).
5
5)	Определение заряда иона водорода (работа 22).
6)	Измерение сопротивления проводника с помощью мостика
Уитстона (работа 34).
X класс (12 ч)
Одночасовой практикум
1)	Изучение колебаний пружинного маятника (работа 15)’.
2)	Изучение устройства и работы трансформатора (работа 26).
3j Изучение резонанса в электрическом колебательном кон-
туре (работа 32).
4)	Определение длины звуковой волны (работа 30).
Двухчасовой практикум
1)	Определение показателя преломления стекла (работа 37).
2)	Определение индуктивности катушки резонансным методом
(работа 33).
3)	Сборка действующей модели радиоприемника (работа 29).
4)	Получение негатива и позитива (работа 38).
ГЛАВА I
ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ
МЕХАНИКА
Лабораторный секундомер
Лабораторный секундомер, внешний вид которого приведен на
рисунке 1, позволяет отсчитывать время с погрешностью 0,02 с.
При подключении зажимов к источнику переменного тока напря-
жением 6,3 В стрелка секундомера делает 1 об/с. Целые секунды
отсчитывают при прохождении стрелкой нуля, а доли секунды
показывает стрелка. Для установки секундомера в исходное со-
стояние необходимо лимб шкалы повернуть до совпадения нуле-
вого деления с направлением стрелки.
Секундомер собирают на основе двигателя ДСД-60 с частотой
вращения 1 об/с. Предварительно необходимо электродвигатель
переделать на напряжение 6,3 В (или 36 В) переменного тока.
Для этого вместо старой обмотки наматывают 200 (или 1500)’
витков провода диаметром 1,0 (или 0,4) мм.
Корпус секундомера можно сделать из листового алюминия
по технологической карте № 1. Он состоит из основания и крыш-
ки. В основании сверлят ряд отверстий: А — для крепления элект-
родвигателя, Б — для крепления шкалы, В — для оси стрелки,
Г — для клемм. К основанию заклепками крепят бруски Д, кото<
рые имеют отверстия с резьбой М3, чтобы
удерживать крышку корпуса винтами М3.
Для стрелки удобно использовать швейную
иглу, которую пропускают через отверстие
в латунной трубке и припаивают оловом
(технологическая карта № 2, операция 4).
В трубку вставляют кусок велосипедного
ниппеля для надежного сцепления оси
стрелки с осью электродвигателя.
В простейшем случае шкалу можно сде-
лать неподвижной, т. е. расположить ее на
лицевой части корпуса. Но при отсчете
времени в этом случае нужно брать раз-
ность показаний стрелки в начале и в кон-
це отсчета. Это иногда вызывает путаницу.
Поэтому шкалу целесообразнее делать под-
7
Технологическая карта Mt
hq изготовление корпуса лабораторного секундомера.
Материал листобой алюминий 52, пластмасса $6
н
on
Операция
Эскиз
Инструмент
/ Разметить,
бырезоть,
опилить
Линейка,
угольник,
чертилка,
слесарная
ножобко,
напильник,
тиски
Разметить,
бырезоть,
опилить,
сберлить,
нарезать
резьбу
Согнуть на
опрабке,
сберлить,
клепать
Тот же и
сберло $2,5,
дрель,
метчик Мб
Опробка,
киянка,
тиски,
дрель,
сберло фЭ,фб,
$12, молоток
вижной. Для изготовления такой шкалы необходимо сделать ци-
линдр, фетровую шайбу, диск со шкалой, металлическую шайбу
и крышку по технологической карте № 2. Цилиндр делают из
пластмассы или металла (операция 1). Фетровая шайба (илишай-
бы) имеет внешний диаметр 46 мм, внутренний — 25 мм. Диск
для шкалы удобно изготовить из оргстекла или любой пластмас-
сы толщиной 4 мм. Он имеет внешний диаметр 76 мм, внутрен-
ний—25 мм. На диск наносят шкалу, содержащую 50 малых и
10 больших делений. Цена большого деления 0,1 с, а малого —
0,2 с. На торце диска сверлят три симметричных отверстия с резь-
бой М2,5, служащих для крепления крышки. Металлическую шай-
бу можно изготовить из латуни толщиной 1 мм. В ней делают два
отверстия диаметром 3 мм так, чтобы они совпадали с отверстия-
ми в цилиндре при осевом совмещении.
Для изготовления крышки предварительно необходимо сделать
цилиндр из дерева или картона с внешним диаметром 76 мм. За-
тем из кинопленки с удаленной эмульсией вырезают ленту шири-
8
Технологическое карта n2
но изготовление циферблата лабораторного секундомера..
Материал: пластмасса зб, кинопленка, трубка латунное рб,
оргстекло s2
ной 12 мм. Ленту в несколько слоев наматывают на цилиндр, од-
новременно смачивая киноклеем (см. операцию 2)’. Полученное
из кинопленки таким образом кольцо после просыхания надевают
на диск диаметром 76 мм и склеивают. В кольце сверлят три сим-
метричных отверстия диаметром 2,5 мм для крепления крышки
к диску шкалы.
Для быстрой остановки электродвигателя после его отключе-
ния необходим тормоз, который делают из упругой стальной про-
волоки диаметром 0,8—1 мм. Один конец проволоки поджимают
под гайку монтажного винта электродвигателя, а другой —оста-
ется свободным, опирающимся на второй монтажный винт. При
этом проволока касается оси электродвигателя. Силу касания ре-
гулируют изгибом проволоки вручную.
При сборке секундомера вначале к лицевой панели корпуса
винтами М3 привинчивают цилиндр А (см. операцию 5) и уста-
навливают электродвигатель. Затем на цилиндр надевают одну
или несколько фетровых шайб Г и диск со шкалой Д. Толщина
9
фетровых шайб и диска должна быть равна высоте цилиндра Л.
К цилиндру винтами М3 привинчивают металлическую шайбу Е,
которая должна удерживать диск с некоторым усилием. После
крепления металлической шайбы устанавливают стрелку, надевая
трубку с ниппелем В на ось двигателя с небольшим усилием. На-
конец, крышку шкалы Б надевают и привинчивают к диску вин-
тами М2,5.
Желоб
Желоб для опытов по механике изготовляют из алюминиево-
го или стального уголка размером 20x20 мм и длиной 1,2 м.
На одном конце желоба крепят электромагнит А (рис. 2), рассчи-
танный на напряжение 36 В. В этом случае обмотка электромаг-
нита содержит 5000 витков провода диаметром 0,3 мм. Концы об-
мотки электромагнита выведены на клеммы.
На другом конце желоба укреплен кронштейн Б с блоком.
Между бортиками кронштейна зажат и закреплен шурупами де-
Технолагическао карта n б
на изготовление кронштейна, блока и стержня Материал:
алюминий листобой s2, пру ток 020, пруток стальной ф Ю
м Операция
1 Разметить,
бырезать,
опилить
Эскиз
2 шт.
Инструмент
Римейка,
игольник,
чертилка,
слесарная
ножобка,
напильник,
тиски
2 Согнать на
опраоке,
сберлить
j Точить,
сберлить,
отрезать
4 Точить,
нарезать
резьбу,
отрезать
Опрабка,
киянка,
тиски,
станок
сберлильный,
сберло ФЭ
Проходной
резец,
отрезной
резец,
сберло Ф10
Проходной
резец,
отрезной
резец,
плашка МВ
10
Рис. 2
ревянный брусок, вдоль которого просверлено	-
отверстие. В опытах по динамике через это от-	/у
верстие пропускают нить. Кронштейн и блок
изготовляют по технологической карте № 3. g лЯЬ-б
В блок впрессовывают шарикоподшипник диа- а-------------Жи
метром 10 мм, а затем с помощью винта М3 I—— ----------jj*
устанавливают его между щечками кронштейна.
Сбоку желоба укрепляют алюминиевую или Рис. 3
стальную направляющую рейку. Она необходи-
ма для удержания контактных датчиков. Рейка А должна от-
стоять от уголка на 4—5 мм (рис. 3). В двух местах крепления
рейки устанавливают кронштейны Б, к которым может привинчи-
ваться стержень В. Стержень в рабочем положении зажимают в
муфте штатива. Его изготовляют по технологической карте № 3
(операция 4).
На рейке вблизи кронштейна с блоком сделана резьба М4 для
винтов Г (см. рис. 2), которые необходимы для крепления ловуш-
ки. Ловушка представляет собой ящик или мешочек, куда падает
шарик в опытах по свободному падению.
Тележка с грузом
Тележку изготовляют из стального стержня диаметром 16 мм
(рис. 4). Шарикоподшипники диаметром 10 мм привинчивают к
стержню винтами М3. Шарикоподшипники при движении по же-
лобу опираются на бортики уголка. В стержень тележки вверты-
вают две стойки.
При изготовлении тележки используют технологическую карту
№ 4 (операция 1 и 2), где указаны размеры (если взять шари-
коподшипники диаметром 10 мм, то отверстие А имеет резьбу
М3, отверстие Б — резьбу М4).
Рис. 4
Рис. 5
11
Технологическая карта nA
на изготовление тележки и кронштейнов контактного дат-'
ника. Материал: пруток стальной Ф16, алюминий листобой 5 2
Операция
1 Точить,
отрезать
Инструмент
Проходной
резец,
отрезной
резец
2 Опилить,
сберлцть,
нарезать
резьву
3 Разметить,
вырезать,
опилить,
согнуть,
сверлить
Тоже что
и on. 3
Напильник,
тиски, сверло
02,5 и ф 3,5,
метчик
М3 и МА
Линейка,
угольник,
чертилка,
слесарная
ножовка,
напильник,
тиски,
киянка,
сберло 03 ие 4
Тот же, что
и 6 оп.З
Груз {рис. 5) изготовляют из стального уголка 20x20 мм.
Масса груза должна быть равна массе тележки. Этого легко до-
биться, склепав два уголка длиной по 70 мм. В корпусе груза
сделаны два отверстия, через которые проходят стойки при уста-
новке груза на тележке.
Контактный датчик
В комплект входит два контактных датчика. Один служит для
размыкания, а другой — для замыкания электрической цепи се-
кундомера при ударе предмета о площадку контактного датчика.
Установка контактного датчика на рейке желоба показана на ри-
сунке 6.
Детали контактного датчика изготовляют по технологическим
картам № 4 (операции 3, 4) и № 5. Назначение отверстий в осно-
вании (см. операцию 1) следующее: Д— для крепления клемм,
й —для крепления ограничителя (операция 2), С — для установки
12
стоек (В и С — отверстия с резь-
бой М3)1. Стойки изготовляют по
технологической карте № 6(опе-
рации 1—4) , однако размеры дли-
ны стоек отличаются от указан-
ных на чертеже (они должны
быть соответственно 5 и 15 мм)1.
Частично собранный контакт-
ный датчик показан на техноло-
гической карте №5 (операция 5)\
Вначале в основание ввертыва-
ют стойки. На ограничителе за-
Рис. 6
крепляют кнопку типа МП9 вин-
тами М2, которые пропускают через отверстия А (см. опера-
цию 2). Пропустив винты с шайбами через пазы Б, привинчивают
ограничитель к основанию. На стойку Ci надевают площадку
(см. операцию 4), а на стойку С%— рычаг, изготовленный по опе-
Технологическао карта и 5
на изготобление деталей контактного датчика Материал:
латунь листобая 5/ и 32, текстолит листобой
н
1
2
5
4
Операция
Эскиз
Инструмент
85
Содрать
Разметить,
Ьырезать,
опилить,
сберлить
То же что
и on. о
Разметить,
вырезать,
опилить,
согнуть,
сберлить,
клепать
Разметить,
бы резать,
опилить,
сберлить,
нарезать
резьбу
Тот же, что и
6 оп1,атакже
киянка, .
опрабка
Плоскогубцы,
отбертка
Тот же, что и
б on . 2
Линейка,
угольник,
чертилка,
слесарная
ножоока,
напильник,
тиски,
сберло Ф2,5,
фЗ и Ф4,
метчик И5
Тот же, что и б
on. 1, а также
киянка,
опрабка,
заклепка,
молоток,
накобальня
13
Технологическая корта нб
но изготовление стойки и гайки на токарном станке.
Материал: стило пруткобая Ф Ю9 ф /2
рации 3. Отпустив винты Б (операция 5), перемещением ограни-
чителя добиваются такого положения, при котором во взведенном
положении площадки (т. е. когда площадка упирается в рычаг)
кнопка срабатывает.
Кнопка МП9 имеет переключающие контакты. Эту кнопку при-
меняют для изготовления как размыкающего контактного датчика,
так и замыкающего. Это осуществляют подключением клемм к со-
ответствующим выводам кнопки.
В последнюю очередь к стойкам основания винтами М3 при-
винчивают кронштейн Б, изготовленный по технологической карте
№ 4 (операция 4). На кронштейне укрепляют два направляющих
винта М3 и один стопорный винт М4. Кронштейн Б обхватывает
направляющую рейку сверху, а кронштейн А, изготовленный по
операции 3,— снизу. Выступающие концы винтов кронштейна Б
пропускают через отверстия кронштейна Л и на центральный
стопорный винт навертывают фасонную гайку. Такое крепление
позволяет перемещать контактный датчик вдоль желоба и за-
креплять его в любом месте.
14
Переключатель
Общий вид переключателя приведен
на рисунке 7, а схема соединения его
контактов — на рисунке 8. Размер ос-
нования переключателя равен 100Х
Х75 мм. Отверстия диаметром 3 мм по
углам служат для стоек, которые гото-
вят по технологической карте № 6 (опе-
рации 1—4). В переключателе удобно
применить кнопку КМ2-1.
Секундомер, желоб, тележка с гру-
зом, размыкающий и замыкающий кон-
тактные датчики, переключатель, ловуш-
ка и шарик образуют прибор по механике пря-
молинейного движения, применяя который мож- о
но выполнить ряд работ практикума по кинема-
тике, динамике и законам сохранения.	°
Рис. 7
Рис. 8
Электродвигатель
Электродвигатель предназначен для установок по изучению
вращательного движения. В конструкции удобно применить дви-
гатель мощностью несколько ватт, рассчитанный на напряжение
20—40 В (ДП-11, ДП-1П и др.). Такой электродвигатель может
работать как от комплекта электроснабжения КЭФ-8, КЭФ-10,
так и от лабораторного блока питания. Электродвигатель (на
рис. 9 электродвигатель ДП-11) смонтирован на пластмассовом
основании размером 120Х100 мм и толщиной 4 мм. На валу элек-
тродвигателя с одной стороны укреплен шкив, изготовленный по
технологической карте № 7 (операция 1), а с другой — постоян-
Рис. 9
15
Технологическая кдрта и 7
на изготовление деталей прибора по вращательному движе-
нию. Материал: пруток алюминиевый ф22, алюминий листовой
з2, текстолит листовой з2
Операция
Зскиз
Инструмент
/ Точить,
сверлить,
отрезать,
нарезать
резьбу
2 Разметить,
вырезать,
опилить,
согнать на
оправке,
сверлить
3 То же, что
и б оп.2
4 То же, что и
в оп.2
5 Разметить,
вырезать,
опилить,
сверлить
Проходной
резец,
отрезной
резец,
сберло ф2,5 и
фЗ, метчик М5
Линейка,
угольник*
чертилка,
слесарная
ножовка,
напильник,
оправка,
киянка,
тиски,
сберло 03 и 04
Тот же, что и
в оп.2
Тот же, что и
в оп.2
Линейка,
угольник,
чертилка,
слесарная
ножовка,
напильник,
сберло фЗ,
04 и фб
ный магнит. На расстоянии 2—3 мм от магнита установлен гер-
кон. При вращении магнита частота замыкания и размыкания
контактов геркона в 2 раза больше частоты вращения якоря
электродвигателя. На рисунке 10 приведена электрическая схема
простого счетчика оборотов, где гальванометр подключен к клем-
мам «+» и «Г». Для отсчета оборотов удобно использовать вольт-
метр М45М на напряжение 3 В. В этом случае цена деления вольт-


Рис. 11
16
метра будет соответствовать 1 об/с. Напряжение вольтметра регу-
лируют перемещением ползунка потенциометра R3.
Если электродвигатель должен работать от комплекта элект-
роснабжения КЭФ-10, то на входе схемы необходим диод.
Геркон с магнитом можно заменить механическим преобразо-
вателем. На рисунке 11 показан возможный вариант, когда между
контактными пластинами располагается конец оси, имеющей эл-
липсовидное сечение (Л — контакты замкнуты, Б — разомкнуты).
При этом электрическая схема не меняется.
В момент замыкания контактов геркона конденсатор С1 заря-
жается через резистор R1 и диод VI. Переход транзистора эмит-
тер— база включен в обратном направлении. При размыкании
контактов геркона переход транзистора эмиттер — база оказыва-
ется подключенным через резистор R2 к заряженному конденса-
тору в прямом направлении. Через транзистор потечет ток разря-
да конденсатора, который создает на резисторе R3 напряжение,
пропорциональное числу замыканий контактов геркона в единицу
Технологоческао карта
но иъготоблени* деталей пускателя. Материал: алюминий
лис тобой ъ2,	пруток стальной $10
Операция
/ Ра зметитъ,
бырезатъ,
опилить
согнуть на
опробке.
сберлить,
штампобать
То же, что
ь on 1
J Разметить,
бырезать,
опилить,
сберлить
4 Точить,
отрезать,
бырезать,
сберлить,
нарезать
резьбу 1
Инструмент
Линейка,
угольник,
чертилка,
слесарная
ножоока,
напильник,
'киянка,
сберло,
шар стальной,
молоток
Тот же, что и
б on. 1
Тот же, что и
8 on 1
Проходной
резец,
отрезной
резец,
НОжОбкО,
напильник,
сберло ф Т5,
метчик
2 Заказ № 1076
17
времени (т. е. частоте вращения электродвигателя)’. Схема собра-
на на монтажной плате размером 88X48 мм.
Электродвигатель и монтажная плата укреплены с помощью
стоек, изготовленных по технологической карте № 6, однако раз-
меры длины уменьшены (5 и 15 мм). К основанию прибора вин-
тами М4 привинчен стальной стержень, изготовленный по техно-
логической карте № 8 (операция 4), который позволяет укреплять
прибор в муфте штатива.
Крышку клеят из оргстекла дихлорэтаном. (Склеивание ди-
хлорэтаном выполняют в вытяжном шкафу.)
Динамометры
Динамометры монтируют на одном основании (рис. 12). Каж-
дый динамометр рассчитан на 0,5 Н, цена деления 0,02 Н. Осно-
вание динамометров готовят из листового алюминия толщиной
2 мм по технологической карте № 7 (операция 2). Отверстие А
служит для винта М4. Через отверстие Б пропускают винты М3,
имеющие на концах просверленные отверстия. Винты стопорят на
бортике основания с помощью гаек. Отпустив гайки, винты можно
перемещать вдоль оси. Это необходимо для установки указателя
на нулевое деление.
Пружины динамометров готовят из стального провода диамет-
ром 0,4 мм, который наворачивают вплотную (виток к витку) на
пруток диаметром 5 мм (пружину можно изготовить из стального
корда для летающих моделей), число витков — 22. На одном кон-
це пружины делают крючок, на другом (длиной 120 мм) — ука-
затель и крючок. Каждая пружина коротким крючком цепляется
за винт М3. Через отверстия нижнего бортика основания пропу-
скают длинные крючки пружины.
Шкалу наносят либо непосредственно на основание, либо на
ватманскую бумагу, которую затем наклеивают на
основание клеем ПВА.
К винту М4 основания можно привернуть стер-
жень, служащий для установки динамометра в муф-
те штатива. Стержень изготовляют из прутка диа-
метром 10 мм и длиной 160 мм. На одном конце
стержня делают осевое отверстие с резьбой М4, на
другом стержень стачивают до диаметра 5 мм на
длине 7 мм.
Диск с отвесом
Диск с отвесом (рис. 13) используют в опытах
по изучению движения тела по окружности. Диск
диаметром 240 мм делают из фанеры толщиной
8 мм. Вдоль бортика диска протачивают канал для
привода от электродвигателя. На диске с помощью
винтов М4 крепят уголок, изготовленный по техно-
Рие. 12
18
логической карте № 7 (операция 3)'.
В верхнем отверстии уголка уста-
навливают стойку с желобом. На
стойке подвешивают отвес, пред-
ставляющий собой шар со стальной
нитью. Длина отвеса от оси стойки
до центра массы шара составляет
120 мм. Шар должен иметь две
точки подвеса. Угол между ради-
альными направлениями к точкам
подвеса должен составлять 90°.
Подвесы можно сделать следу-
ющим образом. В шаре делают ка-
налы под углом 90° с резьбой М4,
Рис. 13
предварительно нагрев шар до красного каления и медленно ох-
ладив его до комнатной температуры. В каналы шара ввинчивают
винты, имеющие на конце просверленные отверстия диаметром
2 мм. К одному подвесу жестко крепят стальной провод диамет-
ром 0,4 мм, а на другом конце провода делают петлю, которую
набрасывают на стойку. При колебаниях отвеса петля должна
свободно двигаться по желобу стойки.
В рабочем положении диск устанавливают на стержень
(см. динамометры). Устойчивое вращение диска обеспечивается
креплением к нему скобы, которую изготовляют по операции 4
(отверстия Б служат для шурупов, с помощью которых скобу
прикрепляют к диску; через отверстие А диаметром 10 мм в ра-
бочем положении проходит стержень; на рисунке 15 видно креп-
ление скобы к диску).
Реостат
Реостат (рис. 14) служит для изменения скорости вращения
якоря электродвигателя. Верхнее основание изготовляют по тех-
нологической карте № 7 (операция 5). Отверстие А служит для
установки переменного резистора, Б — для клемм. Нижнее осно-
вание имеет те же размеры, но в нем нет отверстий А а Б. Стойки
изготовляют по технологической карте № 6 (операции 1—4).
Электродвигатель, диск с отвесом, динамометры и реостат об-
разуют прибор для изучения вращательного движения (рис. 15).
С помощью этого прибора можно выполнить ряд
лабораторных работ физического практикума:
определение центростремительного ускорения
разными способами, изучение изменения мощ-
ности электродвигателя от нагрузки, определе-
ние коэффициента полезного действия электро-
двигателя, определение момента инерции диска
и др.
Рис. 14
2*
19
Рис. 15
Прибор для изучения
взаимодействия тел
Прибор по взаимодействию тел предназначен для изучения уп-
ругого и неупругого ударов. На рисунке 16 показана лицевая сто-
рона прибора, а на рисунке 17 — тыльная. К прибору относятся
два одинаковых стальных шара диаметром 20 мм, один из кото-
рых имеет канал диаметром 3,5 мм и глубиной 10 мм, и пласт-
массовый шар диаметром 45 мм. В пластмассовом шаре просвер-
лен канал диаметром 22 мм, частично заполненный пластилином.
В рабочем положении прибор устанавливают вертикально на
штативе с помощью стержней. На крючок К надевают стальной
шар с высверленным каналом. На полочку П устанавливают либо
стальной, либо пластмассовый шар. Полочку привинчивают к
штокам Ш, но она может перемещаться на 20 мм вдоль штоков
(см. рис. 17). С другой стороны на штоках укреплена планка, ко-
торая входит в зацепление со спусковым рычагом Р. Конец спу-
скового рычага выступает с лицевой стороны. При ударе крючка
о спусковой рычаг полочка под действием пружины резко опус-
кается вниз.
Ось крючка укреплена на кронштейне, который перемещается
при вращении гайки Г. Перемещение оси крючка необходимо для
20
Рис. 16
Рис. 17
установки центров масс шаров (подвешенного на крючке и уста-
новленного на полочке) на одном уровне.
Детали прибора изготовляют по технологической карте № 9.
Для изготовления крючка применяют стальной провод диаметром
3 мм. На концах двух частей провода нарезают резьбу М3. В муф-
те делают боковые отверстия также с резьбой М3 и в них ввинчи-
вают провод, а место соединения пропаивают.
21
Текуологииескоя карта н9
по изготовлению прибора для изучения взаимодействия тел.
Материал: алюминий листовой s2, пруток стальной фЗ,ф10
Операция
1 Разметить/
вырезать,
опилить,
согнуть но
оправке,
сверлить
2 То желтой
в on. 1
3 Отрезать,
согнуть,
сверлить,
порезать
резьбу
Инструмент
Линейка,
угольник,
чертилка,
слесарная
ножовка,
напильник,
надфиль,
on робка,
киянка,
сверло фЗ, ф5
Тот же, что и
6 оп. 1
Слесарная
ножовка,
Напильник
киянка, сберло
Ф2,5 ифЬ
метчик М3,
плашка М3
Тот же, что и
о оп.1
Тот же, что о
6 on. 1
Пускатель
Пускатель А (см. рис. 16) предназначен для удержания шара,
подвешенного на крючке в исходном положении, и его пуска. Де-
тали пускателя изготовлены по технологической карте № 8.
При сборке пускателя вначале укрепляют кронштейн на стерж-
не, пропустив винты М4 через отверстия Б в кронштейне. Затем
устанавливают полочку, пропустив ось через отверстие А. При
установке полочки на ось надевают спиральную пружину, кото-
рая поворачивает полочку, устанавливая ее перпендикулярно
стержню. Последним устанавливают спусковой рычаг. Во взве-
денном состоянии полочка устанавливается вдоль стержня, а ры-
чаг опирается на полочку. При перемещении рычага в сторону
стержня полочка резко поворачивается вокруг оси. Пускатель
крепят в муфте штатива с помощью стержня.
22
Прибор по взаимодействию тел позволяет поставить следую-
щие лабораторные работы: изучение криволинейного движения,
изучение закона сохранения импульса при упругом и неупругом
столкновениях шаров.
Пружина универсальная
Универсальная пружина предназначена для опытов по изуче-
нию движения тела, брошенного под углом к горизонту. Она со-
стоит из алюминиевого основания О, на котором смонтирована
пружина, укрепленная на бортиках Б (рис. 18). Средний виток
пружины жестко соединен с двойной шайбой, укрепленной на
штоке Ш. При смещении штока шайба может упираться в ползу-
нок П, который фиксирует максимальное сжатие и растяжение
пружины. На одном конце штока имеется гнездо Г для шарика,
на другом — серьга. В штоке имеются отверстия, в которые мож-
но вставлять стопор С и удерживать пружину во взведенном со-
стоянии.
На лицевых бортиках основания имеется шкала с ценой деле-
ния 2 мм. С тыльной стороны основания в средней части при-
креплены шкала для отсчета угла наклона прибора к горизонту
и планка, в которую ввернут стержень, предназначенный для ус-
тановки прибора в муфте штатива.
Шток изготовлен из двух кусков стального провода диаметром
4 мм и длиной 240 мм. На одной половине штока сделана резь-
ба М4 с двух сторон, а на другой — с одной. Детали штока в
средней части соединены муфтой диаметром 6 мм, имеющей осе-
вой канал с резьбой М4. При сборке прибора вначале на первую
половину штока навинчивают гайку М4, затем пропускают наре-
занную часть через двойную шайбу, обхватывающую виток пру-
жины. На вторую половину штока навинчивают муфту и, наконец,
муфту навинчивают до упора на первую половину штока.
Основание изготовляют по технологической карте № 10 (опе-
рации 1 и 2). Операция 3 показывает, как крепить к основанию
планку П, шкалу отсчета угла и стержень С. Изготовить бортик
Рис. 18
23
Технологическая карта n/0
но изготобление деталей универсальной пружинь!. Материал*,'
алюминий лис тобой ь2,ь1г сталь лист обоя Я, Пруток стольной ф10
Операция
Эскиз
Инструмент
1 Разметить,
бырезать,
опилить
Согнуть на
опробке,
сберлить
Собрать
4 Разметить,
бырезать,
опилить,
согнуть на
опробке,
сберлить,
порезать
резьбу
То же, что и
b on. 4
Линейка,
угольник,
чертилка,
слесарная
ножоока,
напильник,
тиски
Опрабка,
киянка,
тиски,
сберло фЗ
Отбертка
Линеика,
угольник,
чертилка,
ножобка,
напильник,
киянка, опрабка,
тиски, сберло
Ф2, Ф2,5иф5,
метчик Мб
Тот же, что и
в on. 4
можно, применив операцию 4. В бортике через отверстие А про-
пускают шток; отверстие Б имеет резьбу М3 и служит для креп-
ления бортика к основанию; через отверстия В пропускают витки
пружины.
Изготовление ползунка показано в операции 5. В паз А пол-
зунка помещают изогнутую стальную или латунную пружинящую
пластинку, за счет трения которой о бортик основания ползунок
может фиксироваться в определенном месте.
Для опытов с универсальной пружиной необходим также сталь-
ной шарик диаметром 16 мм.
С универсальной пружиной в лабораторном практикуме могут
быть выполнены следующие работы: изучение движения тела, бро-
шенного под углом 0, 30, 45, 60, 90° к горизонту, изучение закона
сохранения энергии, изучение упругих свойств пружины, изучение
пружинного маятника.
24
Баллистический маятник
Баллистический маятник предназначен
для изучения закона сохранения импульса.
Его применяют с баллистическим пистоле-
том, выпускающимся промышленностью.
Маятник представляет собой эбонитовое
цилиндрическое тело диаметром 30 мм и
высотой 30 мм, имеющее осевой конусооб-
разный канал на глубину 24 мм (рис. 19)'.
Можно сделать цилиндрический канал, но
в конце его поместить пластилин. Цилиндр
подвешивают на 4 нитях к стержню, кото-
рый можно крепить в муфте штатива. На
стержне монтируют указатель, вращаю-
щийся вокруг оси стержня с небольшим
трением; это достигается путем фетровой
прокладки между обоймой указателя и
осью. Желательно, чтобы стрелка и про-
тивовес указателя были уравновешены.
Рис. 19
Прибор для изучения
деформации растяжения
Прибор служит для опытов по упругой и неупругой деформа-
ции стальной струны. Он состоит из кронштейна с рамкой и ры-
чага (рис. 20). Стержень кронштейна С укрепляют в муфте шта-
тива таким образом, чтобы рамка Р висела в вертикальном по-
ложении. Ниже рамки в другой муфте штатива зажимают ось, на
которую надевают рычаг. Концы исследуемой струны, предвари-
тельно пропущенные через отверстие 1,5 мм в рамке, заправляют
в отверстия 1,5 мм кронштейна и рычага так, как показано на ри-
сунке 21, и стопорят винтами В с фасонной ручкой. Удлинение
струны фиксируют индикатором малых перемещений часового ти-
па, который устанавливают в отверстие О кронштейна и фикси-
руют стопорным винтом.
Детали кронштейна с рамкой изготовляют по технологической
карте № 11. Рычаг изготовляют из прутка длиной 450 мм и диа-
метром 10 мм. На расстоянии 20 мм от одного из концов делают
25
Технологическая корта нМ
на изготовление деталей прибора для изучения деформа-
ции. Материал: пруток стальной $10, у 5, алюминий sJ
к
on
Операция
Эскиз
1 Разметить,
отрезать,
сберлитъ,
нарезать
резьбу
Разметить,
бырезать,
опилить,
с берлить
Согнуть на
опрабке,
клепать,
сберлить,
нарезать
резьбу
Разметить,
отрезать,
сберлить,
нарезать
резьбу
Отрезать,
нарезать
резьбу
Инструмент
Штангенцир-
куль, ножобка
слесарная,
сберло $f,5,
03,5,05 5,
метчик М4
Яинейки,
угольник,
чертилка,
ножобка
слесарная,
напильник,
тиски,
сберло
Опрабка,
киянка,
тиски,
заклепки,
сберло фЗ,
ФЗ, 05,5,
метчик МЬ
Тот же, что и
ti on. /
Ножобка
слесарная,
плошка
отверстие для оси диаметром 6 мм. На расстоянии 40 мм от цент-
ра этого отверстия и перпендикулярно ему сверлят отверстие
1,5 мм для струны. Перпендикулярно оси последнего делают от-
верстие с резьбой М4 для стопора. Затем через каждые 40 мм
протачивают на токарном станке кольцевые канавки.
Ось рычага представляет собой цилиндрик длиной 60 мм и
диаметром 6 мм.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА
Камера с нагревателем
Камера предназначена для работ физического практикума, в
которых изучается зависимость какой-либо физической величины
от температуры. Камера представляет собой толстостенный сосуд,
26
изготовленный из текстолита (рис. 22, 23). Внутри камеры (в
нижней части) расположена спираль от электроплитки мощностью
600 Вт (берут часть спирали сопротивлением 10 Ом). Концы спи-
рали выведены на клеммы, смонтированные с тыльной стороны
прибора. Нагреватель подключают к источнику переменного тока
Эехнологическоя карта н 12
но изготовление комеры с нагревателем 'Материал: текс*
толит листобой 510, оргстекло ъ5, алюминий листовой зв,
латунь листовая 51.
оП Операция
1 Разметить,
вырезать,
опилить,
(.верлита
Эскиз
Инструмент
динеина,
угольник,
чертилка,
слесарная
ножовка,
напильники,
тиски,
сберло 04
2 Разметить,
сверлить,
опилить
в Клеить,
сверлить,
нарезать
резьбу
4 Разметить,
сверлить,
паять,
содрать
Тот же
Эпоксидная
смола,
Сверло ф4,ф},5,
фЮ, ф16,
метчик М4
Тот же, что
и в on. 1t
паяльник,
припой
27
напряжением 27 В (потребляемая мощность 70 Вт). Если нагре-
ватель подключать к источнику напряжением 36 В, т. е. к комп-
лекту электроснабжения КЭФ-10, то спираль должна иметь со-
противление 18 Ом; в этом случае лабораторного блока питания
не требуется. С лицевой стороны камеры имеется смотровое окно.
На бортике смотрового окна нанесены деления, по которым отме-
чают уровень воды в камере. В верхней крышке камеры сделаны
два отверстия диаметром 16 и 10 мм. Сбоку укреплены уголок и
винт для установки принадлежностей. С помощью стержня камеру
можно укреплять в муфте штатива.
Камера состоит из основания и двух крышек: передней и зад-
ней. Крышки привинчивают к основанию стяжными болтами.
Между крышками и основанием устанавливают резиновые про-
кладки. По чертежу технологической карты № 12 (операция 1)
изготовляют четыре детали из текстолита толщиной 10 мм и по
одной детали из оргстекла и алюминия. В деталях из текстолита
делают окно (операция 2), учитывая, что а=20 мм (в детали из
Технологическая карта n16
tfa изготовление камеры с нагревателем. Материал: пруток
стальной Ф4,Ф8, латунь листобая з2.
ап.
Операция
Инструмент
1 Отрезать,
нарезать
резьбу
Разметить,
бы резать,
опилить,
согнуть^
сберлить
б Точить^
отрезать,
нарезать
резьбу
4 Собрато
Ножобка
слесарная,
лцнеика,
тиски,
плашка М4
Линейка,
угольник,
чертилка,
ножобка,
напильник(
тиски, киянка,
сберло Ф4,фв
Проходной
резец,
отрезной
резец,
штангенцир-
куль, тиски,
плашка М4
б К fl	0 П ПИ Р
28
алюминия а=25 мм)'. Три детали из текстолита склеивают эпок-
сидной смолой. Чтобы при склеивании детали не сдвигались, в
отверстия диаметром 4 мм следует вставить свернутые в трубку
кусочки фотопленки. После высыхания клея нужно проверить на-
личие этих отверстий сверлом диаметром 4 мм, а также просвер-
лить другие отверстия по операции 3. На дне основания соосно с
отверстием диаметром 16 мм делают лунку глубиной 1—2 мм, для
этого можно воспользоваться либо длинным сверлом, либо стерж-
нем диаметром 5 мм, сточенным на конце по форме лезвия. Стер-
жень вставляют в сверлильный станок и сверлят по центру отвер-
стия диаметром 16 мм.
На задней крышке камеры винтами М4 привинчивают латун-
ные уголки (операция 4), на которых монтируют спираль. Концы
спирали пропускают через отверстия 1 мм и поджимают под вин-
ты. На выступающие концы винтов завинчивают фасонные гайки.
При сборке камеры детали располагают в порядке, указанном
в операции 4 технологической карты 13, где ЗК — задняя крышка,
П — резиновая прокладка, О — основание, ПК — передняя крыш-
ка из оргстекла, Р — рамка из алюминия. Детали сжимают стяж-
ными винтами, изготовленными по операции 1. Отверстия А с
резьбой М4 служат для крепления уголка, изготовленного по опе-
рации 2, а в отверстие Б (также с резьбой М4) ввинчивают винт,
изготовленный по операции 3. С другой стороны основания дела-
ют отверстие с резьбой М8, в которое вставляют стержень длиной
60 мм, изготовленный по технологической карте № 3 (операция 4).
Прибор механического нагрева
Прибор предназначен для изучения первого закона термоди-
намики, и в частности изучения изменения внутренней энергии си-
стемы при совершении механической работы.
Прибор представляет собой латунную трубку, внутри которой
имеются колодки, упирающиеся в стенки трубки (рис. 24). При
вращении рукоятки колодки трутся о стенки трубки, при этом вы-
деляется тепло.
Для определения силы трения
танавливают в муфте штатива, а
динамометра. Силу трения меж-
ду колодками и трубкой можно
менять вращением винта.
Детали для этого прибора из-
готовляют по технологическим
картам № 14 и 15. Латунную
трубку (операция 1) можно либо
подобрать готовую, либо сделать
из прутка (технологическая кар-
та № 14). При сборке (опера-
ция 4) бортик трубки зажимают
между фланцами, изготовленны-
колодок о трубку стержень ус-
за крючок зацепляют пружину
Рис. 24
29
Технологическая карта nW
на изготобление прибора механического нагреби. Материал;
трубка латунная ф(б, алюминий листобой 5 Л 56
м Операция
1 Сберлить,
точить,
отрезать
I Разметить,
быпилить,
опилить,
сберлить
Зскиз
Инструмент
Сберло $13,5,
проходной
резец,
отрезной
резец
Угольник,
линейка,
чертилка,
ножобка
слесарная,
напильник,
тиски,
сберло 015,0$,
Ф4,0б
i Разметить,
быпилить,
опилить,
сберлить,
нарезать
резьбу
Тот же и
сберло 03,5,
метчик М4
4 Собрать
ми по операции 2. Если использовать готовую трубку, то малый
фланец нужно сделать из латуни и, пропустив конец трубки через
отверстие фланца, пропаять место соединения. Брусок, изготов-
ленный по операции 3, притягивают к большому фланцу винтами
М4 длиной 25 мм.
Ось прибора готовят по технологической карте 15 (операция 1).
Вначале делают осевое отверстие диаметром 5 мм на глубину
50 мм, вытачивают и отрезают деталь. Затем сверлом 3 мм свер-
лят поперечные отверстия для окна, рассверливают их до диамет-
ра 5 мм и вытачивают окно. В последнюю очередь нарезают резь-
бу Мб.
В операции 2 показано изготовление колодок и клина из тек-
столита толщиной 5 мм. Из упругой стальной полосы длиной
40 мм и шириной 5 мм изготовляют дугообразные пружины (мож-
но использовать пружину от часов). Собранный механизм трения
показан на чертеже в операции 3. При вращении оси О колод-
30
Технологическое карта н /5
tfO изготовление прибора механического на г ре да Матери-
ал пруток стальной ФЮ, 0^,920, текстолит $5, стало упругое
Операция
1 СОерлить.
точить,
отрезать,
опилить,
нарезать
резьбу
2 Разметить,
Оснре зато,
опилить
3 Собрать
Инструмент
Сберло Ф$,
проходной
резей,
отрезной
резец,
напильник,
тиски,
метчик мб,
плошка мб
Угольник,
чертилка,
номобка,
напильник,
тиски
4 Сберлить,
точить,
отрезать,
нарезать
резьбу
Проходной
резец,
отрезной
резец,
сберло 06,08,
метчик Мб,
плашка Мб
ки К трутся о трубку Т. Если ввинчивать винт В, то клин КЛ
будет раздвигать пружины П, что приводит к увеличению силы,
действующей со стороны колодок на трубку, т. е. к увеличению
силы трения между колодками и трубкой.
При нормальном положении оси в трубке из отверстия флан-
ца выступает конец оси длиной 25 мм. На него надевают муфту
со стержнем (см. операцию 4) и укрепляют ручку. Детали ручки
можно изготовить из разных материалов. Ручка представляет
собой рычаг и рукоятку. Рычаг делают из бруска размером 80х
Х10Х8 мм, в котором сверлят два отверстия и нарезают резьбу
Мб на расстоянии 5—10 мм от концов. Одно отверстие служит
для крепления рукоятки на винте Мб, а с помощью другого ручку
насаживают на ось. Рукоятку можно сделать в форме цилиндра
диаметром 12 мм с каналом 6 мм и длиной 30 мм.
81
Кронштейн и стержни
Кронштейн и стержни
(рис. 25) применяют в опытах по
линейному расширению твердых
тел. Кронштейн служит для креп-
ления индикатора часового типа.
В рабочем положении стержень
кронштейна пропускают через от-
Рис. 25
верстие в уголке камеры и сто-
порят на винте фасонной гайкой.
Кронштейн представляет собой Г-образную деталь, состоящую
из стального стержня и планки. Один конец стержня длиной
200 мм и диаметром 8 мм стачивают до диаметра 6 мм на длине
10 мм и на нем нарезают резьбу Мб. На расстоянии 8 мм от дру-
гого конца сверлят отверстие диаметром 4 мм. Планку можно
изготовить из любого прочного материала толщиной 8—10 мм,
выпилив брусок размером 48X15 мм. Ее можно и согнуть из ли-
стовой латуни (стали, алюминия) толщиной 2—3 мм. В планке
на расстоянии 8 мм от края с одной стороны делают резьбу Мб,
а с другой — отверстие диаметром 8 мм, служащее для установки
индикатора. Перпендикулярно оси этого отверстия нарезают резь-
бу М4 для стопорного винта.
Стержни длиной 165 мм и диаметром 5 мм делают из разных
материалов. Один конец стержня имеет полусферическую поверх-
ность, другой — плоскую. Для фиксации стержня в отверстии ка-
меры служит пробка, имеющая канал диаметром 6 мм.
Микропипетка
Микропипетка (ГОСТ 1770—59, цена деления 0,01 мл, макси-
мальный объем 1 мл) может быть использована для ряда работ
физического практикума. Для большего удобства пользования
микропипеткой конец, не содержащий шкалы, целесообразно от-
резать до деления 0,7 мл. На нерабочий конец микропипетки А
(рис. 26) надевают резиновую трубку длиной 6—8 см, закрытую
металлической или пластмассовой заглушкой (шарик, цилиндр).
Рис. 26
Дозировку жидкости удобно осу-
ществлять с помощью зажима
Гофмана, надетого на резиновую
трубку.
В некоторых опытах необхо-
димо создавать герметичность
между сосудом, в который встав-
ляют микропипетку, и окружаю-
щей средой. С этой целью мик-
ропипетку пропускают через ре-
зиновую пробку диаметром 10 мм.
Следует иметь в виду, что
32
выпускающиеся промышленностью пипетки имеют разный объем.
Поэтому применяемую в опытах микропипетку следует тщательно
проверить.
Баллон
Баллон Б (см. рис. 26) предназначен для опытов по определе-
нию молярной массы легкоиспаряющихся жидкостей (эфир, спирт,
гексан, ацетон и др.). Баллон представляет собой стеклянную
литровую банку с герметически закрывающейся крышкой. Крыш-
ку изготовляют из текстолита толщиной 5 мм. Вначале нужно
изготовить диск диаметром 72 мм и пластину, а затем их склеить
эпоксидной смолой. В выступающих концах крышки делают от-
верстия диаметром 4 мм, а в средней части — два отверстия диа-
метром 10 мм. Для удержания крышки в фиксированном поло-
жении служат два винта М4. Винты на концах имеют поперечные
отверстия диаметром 3 мм, с помощью которых их монтируют на
металлических скобах. Между стеклянной банкой и скобами про-
кладывают резиновое кольцо. Плотное прилегание крышки к
банке обеспечивается резиновыми кольцами, проложенными меж-
ду крышкой и банкой, и пружинящей пластиной, которая поджи-
мается под фасонные гайки.
В другом варианте изготовления баллона используют хозяй-
ственную железную крышку. В железной крышке делают два от-
верстия диаметром 10 мм. С внутренней стороны соосно с отвер-
стиями припаивают латунные шайбы. Затем крышку с резиновой
прокладкой привинчивают к банке хозяйственным закупорочным
ключом для закатывания банок при консервировании. Предвари-
тельно целесообразно измерить емкость банки и записать на бал-
лоне значение его объема.
Манометр
Жидкостный манометр В (см. рис. 26) монтируют на алюми-
ниевой (пластмассовой, фанерной) планке размером 350X30 мм.
Стеклянные трубки длиной 30 и 27 см и диаметром 3—5 мм уста-
навливают в двух брусках из оргстекла, имеющих каналы по диа-
метру трубки. Трубки крепят клеем. Бруски привинчивают к
планке винтами М3. Нижний брусок имеет два канала для стек-
лянных трубок и поперечный канал, закрывающийся резиновой
пробкой. Последний обеспечивает удобное заполнение манометра
водой. Вверху к планке прикрепляют стержень, служащий для
установки манометра на штативе. От одного колена манометра
отходит резиновая трубка, оканчивающаяся стеклянной трубкой,
пропущенной через резиновую пробку диаметром 10 мм.
Жидкостный манометр можно изготовить и в другом варианте:
U-образную трубку изготовляют из стеклянной трубки длиной
600 мм и диаметром 4—5 мм. Ее изгибают над пламенем газовой
горелки и с помощью металлических полос винтами М3 притяги-
вают к планке. (Вместо одной можно взять две трубки длиной по
300 мм и соединить их резиновой трубочкой длиной 30—40 мм.)’
3 Заказ № 1076
33
Прибор для изучения
свойств газов
Общий вид прибора, установленного на штативе в рабочем
положении, показан на рисунке 27 (вид спереди) и на рисунке 28
(вид сбоку). Прибор представляет собой прозрачную ванну, вну-
три которой укреплена латунная тонкостенная камера объемом
200—220 см3. В передней (лицевой) стенке ванны сделаны два ка-
нала, сообщающиеся внизу и закрывающиеся сверху пробками.
Калиброванный канал КК проградуирован в единицах объема
(цена большого деления 1 см3, малого — 0,1 см3). В верхней ча-
сти калиброванного канала имеется сообщение с камерой (тонкая
латунная трубка припаяна к камере и пропущена через резино-
вую пробку, которая вставлена в отверстие, ведущее в калибро-
ванный канал). Манометрический канал МК можно наращивать
с помощью стеклянной трубки Т, вставленной в резиновую проб-
ку. В нижней части передней стенки имеется поперечный канал,
сообщающийся с одной стороны с калиброванным и манометри-
ческим каналами, а с другой — через компенсационную трубку с
Рис. 27
Рис. 28
М
резиновой грушей Г. Компенсационная трубка перекрывается за-
жимом Гофмана. Внизу в боковой стенке ванны имеется сливное
отверстие, от которого отходит трубка для слива воды.
Прибор изготовлен по технологическим картам № 16 и 17*
В технологической карте № 16 приведены эскизы и указаны опе-
рации по изготовлению калиброванной латунной камеры объемом
220 см3, а технологическая карта № 17 содержит эскизы по из-
готовлению ванны. При изготовлении ванны вначале дихлорэтаном
(или другим клеем) склеивают корпус (операция 1). (Напомина-
ем, что склеивать дихлорэтаном можно только в вытяжном шка-
фу.) Затем с лицевой стороны наклеивают пластины размером
200X25, 195X10, 200X8 и 60X10 мм, причем между пластинами
200X25 и 195X10 мм должно быть выдержано расстояние 10 мм.
Этот паз предназначен для калиброванного канала. В верхней
части паза делают отверстие диаметром 8 мм. Оно необходимо
для сообщения с камерой. Лицевую пластину размером 210X
Х60 мм наклеивают в последнюю очередь, после чего в передней
Технологическая карта н1в
на изготовление прибора для изучения свойств газов.
Материал: латунь листовая sf
Операция
Эскиз
Разметить,
вырезать,
опилите,
сберлить,
согнуто
Разметить,
бы ре за то,
опилить,
сберлить,
согнуть
Разметить,
вырезать,
опилить,
сберлить
Паять
Инструмент
fl иней ко,
угольник,
чертилка,
слесарная
ножобка t
напильник,
тиски,
сверло фЗ,
станок
сверлильный,
опрабка,
киянка
Тот же
Тот же
Паяльник,
припои,
бумага
наждачная
3*
35
Технологическая ко pro о n17
но изготовление прибора для изучения свойств газов. Мате*
риал: оргстекло $5
Операция
Эскиз
Инструмент
1 Разметить,
вырезать,
опилить,
склеить
Склеить,
сверлить
Содрать,
разметить,
сверлить
210*70-2 шт.
210*60 - Зшт
200 *25 ’1шт
195 *10 - 1шт.
200*8 -1шт.
100*70 ’ 1шт.
Линги к at
угольник,
чертилка,
слесарная
ножовка,
напильник,
тиски,
Станок
сверлильный,
сберло о О
Станок
'сверлильный,
сверло ФЗ,
сверло 08,
болты Мб,
гайки М3
плоскогубцы,
отвертка
стенке делают отверстия диаметром 8 мм (операция 2J вдоль ма-
нометрического и калиброванного каналов, а также поперечный
канал для компенсационной трубки. В нижней части бортика ван-
ны сверлят отверстие для слива воды.
При монтаже прибора на тонкую латунную трубку надевают
пробку диаметром 8 мм, которую вставляют в отверстие, выходя-
щее в калиброванный канал. Камеру крепят к бортикам ванны
двумя винтами М3. С тыльной стороны к ванне привинчивают
стальной стержень, с помощью которого прибор можно укреплять
на штативе.
Для изготовления компенсационной и отливной трубок через
резиновую пробку диаметром 8 мм пропускают стеклянную труб-
ку длиной 3—4 см, на которую надевают резиновую трубку дли-
ной 10—15 см. В компенсационную трубку вставляют резиновую
грушу. Обе резиновые трубки перекрываются зажимами Гофмана.
При измерении давлений, превышающих 200 мм вод. ст., мано-
метрический канал наращивают манометрической трубкой (одной
36
или несколькими), которая представляет собой стеклянную труб-
ку, пропущенную через резиновую пробку диаметром 8 мм.
Приборы по молекулярной физике и термодинамике целесооб-
разно хранить в наборах (блоках), хранящихся в ящиках, обес-
печивающих оптимальную организацию проведения практикума.
Можно составить пять блоков:
1.	Камера с нагревателем, кронштейн, стержни, прибор меха-
нического нагрева, проводники.
II.	Камера с нагревателем, проводник медный, терморезистор,
проводники.
III.	Микропипетка, манометр, баллон, сосуды с жидкостями.
IV.	Прибор для изучения свойств газов.
V.	Прибор для изучения деформации растяжения.
Все приборы могут быть использованы в лабораторных рабо-
тах факультативного практикума.
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
Проводник медный
Проводник медный А (рис. 29) служит для изучения зависи-
мости сопротивления проводника от температуры. При изготовле-
нии прибора в алюминиевой трубке длиной 160 мм и диаметром
10 мм на расстоянии 50 мм от одного из концов сверлят отверстия
диаметром 3—4 мм, в которые вклеивают эпоксидной смолой
пластмассовые пробки. Перпендикулярно оси, проходящей через
пробки, в трубке делают продольные окна размером 10X4 мм,
служащие для конвекционных потоков воды. Трубку пропускают
через отверстие в резиновой пробке диаметром 16 мм. Из тексто-
лита толщиной 5 мм вырезают две пластины размером 60X25 мм.
В одной из них делают центральное отверстие диаметром 10 мм
и по два боковых диаметром 4 мм, в другой — только два боко-
вых отверстия для клемм. Сложив пластины, между ними сверлят
продольный канал. Конец алюминиевой трубки, выступающий из
пробки, пропускают через отверстие 10 мм, сделанное в пластине,
предварительно покрыв детали эпоксидной смолой. После просы-
хания смолы (через сутки) в
пластмассовых пробках делают
отверстия диаметром 1—1,5 мм,
через которые пропускают зачи-
щенные концы провода и пропа-
ивают их. Другие концы прово-
дов, пропустив по каналу и че-
рез отверстия, подводят под шай-
бы клемм. К выводам на пласт-
массовых пробках припаивают	Рис. 29
37
концы медного эмалированного провода диаметром 0,35 мм, кото-
рый наматывают на трубку виток к витку в два ряда. В этом
случае сопротивление проводника будет 3—3,5 Ом.
Терморезистор
Терморезистор Б (см. рис. 29)' предназначен для изучения за-
висимости сопротивления полупроводника от температуры. Тер-
морезистор (ММТ-4, ММТ-1) монтируют внутри алюминиевой
трубки диаметром 10 мм и длиной 140 мм. На расстоянии 30 мм
от одного из концов трубки делают отверстие размером 25x5 мм,
служащее для прохождения конвекционных потоков воды и яв-
ляющееся смотровым окном. Другой конец трубки приклеивают
эпоксидной смолой к пластине, аналогичной пластине для медно-
го проводника (см. рис. 29,Л). Терморезистор ММТ-4 имеет два
вывода. К выводу, не соединенному с корпусом, припаивают про-
вод в хлорвиниловой изоляции, место соединения и вывод покры-
вают эпоксидной смолой и сверху надевают хлорвиниловую труб-
ку. Ко второму выводу терморезистора припаивают любой жест-
кий проводник. Оба проводника соединяют с клеммами.
Сопротивление терморезистора в диапазоне температур 20—
80 °C изменяется ~ от 10 до 2 кОм, а сопротивление медного
проводника в том же диапазоне меняется ~ от 3,5 до 4,2 Ом.
Прибор по электролизу
Прибор по электролизу состоит из блока каналов, трех элект-
родов, двух трубок для сбора газа и компенсационного цилиндра
(рис. 30). В блоке каналов сделаны три канала, сообщающиеся
Рис. 30
38
между собой. В каналы А снизу мож-
но вставлять электроды Б (рис. 31),
а сверху — трубки В для сбора газа.
Каналы А с лицевой стороны в сред-
ней части имеют шкалу. С тыльной
стороны прибор имеет стержень для
укрепления блока каналов на штати-
ве, а сбоку — отверстие для слива
электролита.
Блок каналов изготовляют по тех-
нологической карте № 18. В бруске из
оргстекла размером 170x90x30 мм
сверлят каналы диаметром 9 мм, а
затем рассверливают их до диаметра
11,2 мм и делают гнезда диаметром
23 мм. Из оргстекла толщиной 5 мм
изготовляют две рамки, а из оргстек-
ла толщиной 3 мм — две пластинки
(операция 3). Рамки наклеивают на
лицевую и тыльную сторону блока.
Затем сверлят отверстия диаметром
6 мм (операция 4), после чего пла-
стинки толщиной 3 мм приклеивают
с двух сторон. Сбоку делают отвер-
стие диаметром 8 мм для слива элект-
ролита. В это отверстие вставляют ре-
зиновую пробку с отводной трубкой,
закрывающейся зажимом Гофмана.
С тыльной стороны нарезают резьбу
и укрепляют скобу, к которой привин-
чивают стержень. Стержень и скобу
изготовляют по технологической кар-
те № 19 (операции 3, 4). На лицевой
стороне против каналов диаметром
11,2 мм наносят вдоль канала шкалу
(масштаб: 1 см соответствует объему
1 см3).
В комплект прибора должны вхо-
дить один медный или латунный и два
стальных электрода. Электроды выта-
чивают по технологической карте №19
(операция 1). На электрод надевают
резиновую пробку диаметром 23 мм
и навинчивают клемму.
При изготовлении трубки для сбо-
Рис. 31
ра газа наконечник лабораторного стеклянного крана пропускают
через резиновую пробку, которую с усилием вставляют в стеклян-
ную трубку диаметром 12—14 мм. Чтобы отрезать кусок трубки
объемом 20 см3, поступают следующим образом. Трубку устанав-
39
1Ъ*"Мог&/ескао карта н/8‘
но иэготобление прибора по электролизу. Мотеоиал: орг-
стекло $10, $5t 5J.
One рацио
Зскиз
Инструмент
Разметить,
бырезать,
опилито
сберлить
Разметить,
сберлить
Разметить,
быпезоть,
опилить
Склеить,
сберлить^
склеить
Линейка,
угольник,
чертилка,
станок
фрезерный,
напильник-,
тиски,
сберло ф9,
сберлильный
станок
Штанген-
циркуль,
сберло ф25,
Сберло фн,2
станок
сберлильный
Линейка,
чертилка,
угольник,
ножобка
слесарная,
напильник,
тиски
Сберло еб,
сберло о 8,
станок
сберлильный
ливают вертикально, краном вниз и вливают в нее 20 см3 воды.
Отметив уровень воды и вылив ее, на трубке надфилем делают
кольцевое надпиливание, а затем некоторым усилием (на излом)
отделяют часть трубки с краном. Конец этой трубки пропускают
через резиновую пробку диаметром 23 мм. Таким образом, трубка
для сбора газа оказывается калиброванным сосудом объемом
20 см3.
Для изготовления компенсационного цилиндра Г (см. рис. 30)
берут стеклянную трубку длиной 30 см и внутренним диаметром
23 мм. В эту трубку с усилием вставляют резиновую пробку, име-
ющую вдоль оси отверстие диаметром Ю—12 мм.
Генератор высокочастотных колебаний
Генератор высокочастотных колебаний ГВЧ (рис. 32) собран
по трехточечной схеме на высокочастотном транзисторе П701АВП
или П701ВП, электрическая схема которого приведена на рисун-
40
Технологическая карта н /9
но изготовление прибора по электролизу. Материал: пруток
стальной и латунный фМ, трубка стеклянная, пробка резиновая
т Операция
Эскиз
Инструмент
1 Разметить,
точить,
нарезать
резьбу
Сберлить,
смонтиро-
вать
Точить',
нарезать
резьбу
4 Разметить,
бырезать,
опилить,
согнуть,
сберлить
5 Сберлить,
отрезать
Станок
токарный,
резец
проходной,
резец
отрезной,
плашка М4,
тиски
Сберло
пробочные
То же. что и
б оп.1,
плашка Мб
Линейка,
угольник,
чертилка,
ножобка,
напильник,
тиски,
сберло фЗ,фб
Сберло
пробочные,
надфиль
ке 33. Катушку наматывают на каркас прямоугольного сечения
50X30 мм длиной 80 мм; она содержит 58 витков провода
ПЭЛ-1,0, отвод от 26—28-го витка. Конденсатор С1 переменной
емкости имеет пределы 50—500 пФ. Можно использовать конден-
сатор с воздушным и твердым диэлектриком. Удобны малогаба-
ритные конденсаторы типа КПЕ. Высоко-
частотный дроссель Др наматывают внавал
на пластинку из текстолита размером 70Х
Х20Х5 мм; он содержит 350—400 витков
провода ПЭЛ-0,3.
К гнездам И подключают ультразвуко-
вой излучатель, а к гнездам П — измери-
тельный прибор, фиксирующий изменение
мощности, отдаваемой генератором излуча-
телю; V2 — диод, блокирующий неверное
включение источника тока; V3 — высокоча-
стотный выпрямительный диод. Генератор
Рис. 32
41
Рис. 33
может работать непосредственно от
комплекта электроснабжения КЭФ-10.
Генератор перекрывает диапазон
0,7—1,3 МГц. Градуировку генератора
можно выполнить разными способами:
с помощью частотомера (гетеродин-
ного, резонансного и др.), осцилло-
графическими методами (по фигурам
Лиссажу и др.). При более грубой
градуировке можно применить радио-
приемник, имеющий оцифрованную
шкалу в диапазоне 0,7—1,3 МГц (сред-
ние волны). Сигнал генератора про-
слушивается по характерному шуму.
Самый простой способ градуиров-
ки (но менее точный) можно осуще-
ствить с помощью колебательного кон-
тура.
По формуле L = подсчиты-
вают индуктивность катушки. В ус-
тановке для опыта сначала подключают конденсатор извест-
ной емкости С, вращением ручки генератора добиваются резонан-
са, который фиксируется по загоранию неоновой лампы. В этом
случае частота генератора может быть найдена из формулы
у = 2тс|<£С1
Меняя конденсаторы, находят несколько реперных точек, которые
позволяют заполнить всю шкалу.
При градуировке генератора высокочастотных колебаний гнез-
да И нужно закоротить конденсатором, емкость которого равна
емкости ультразвукового излучателя, или подключить к ним ульт-
развуковой излучатель. Можно поставить проволочную перемыч-
ку, при этом сдвиг по частоте будет несущественным.
Корпус и крышку генератора изготовляют по технологической
карте № 20 (операции 1—3). Согнув корпус (операция 2), сле-
дует закрепить бортики. Это можно сделать либо с помощью
уголков, которые крепят заклепками, либо путем проклеивания
углов эпоксидной смолой.
Из оргстекла (текстолита) толщиной 4—6 мм вытачивают
шкалу в форме диска диаметром 50 мм, который одновременно
служит ручкой поворота ротора конденсатора. Расположение ос-
новных деталей в корпусе показано в операции 4, где L — катуш-
ка, С — конденсатор переменной емкости, Ш — шкала, Т — тран-
зистор (обязательно с теплоотводом), Г — гнезда, К. — клеммы
(зажимы). На выходе генератора высокой частоты вместо гнезд
Г можно поставить клеммы.
42
Технологическая корта к20
но изготобление генератора бысокой частоты. Мате*
риал: алюминий \2, текстолит листобой з2, $5
Операция
Эскиз
Разметить*
Ьырезотъ,
опилиту
Согнуть на
опрабке,
клеить,
сберлить
Разметить,
бырезать,
опилить,
сберлить
Содрать
Инструмент
Линейка,
угольник,
чертилка,
ножобка
слесарная,
напильник,
тиски
Опрабке,
киянка,
эпоксидная
смола,
сберло о 6
Тот же, что
и б 0П.1,Ц
сберло Ф5,ф9
Для удобства эксплуатации на дне корпуса целесообразно по-
местить принципиальную схему генератора. (Эта рекомендация
относится ко всем приборам по электродинамике.) Схему можно
нанести либо на фотобумагу, либо на фотопленку малой чувстви-
тельности.
Рассмотренный генератор по параметрам существенно не отли-
чается от генератора ГК 4820, входящего в комплект № 1 для
физического практикума.
Контур колебательный
Контур колебательный А (рис. 34) предназначен для опытов
по изучению резонанса и определения физических величин резо-
нансным методом. Он может быть также составной частью про-
стейшего радиоприемника.
В колебательном контуре, электрическая схема которого пред-
ставлена на рисунке 35, катушку наматывают на каркас диамет-
43
Рис. 34
ром 17 мм и длиной 150 мм; она содержит 180 витков провода
ПЭЛ-0,7. Каркас должен иметь канал диаметром не менее 10 мм.
Конденсатор переменной емкости может быть любого типа (как
и для ГВЧ). Гнезда 1, 2, 3, 4 служат для короткозамкнутой пе-
ремычки Б и вилки В с неоновой лампой ТН-0,3 или лампой на-
каливания (на 2,5 В).
Градуировку шкалы конденсатора можно выполнить с помо-
щью фарадометра, методом замещения и по мостовой схеме. По-
следние два метода не требуют сложных приборов, но конденса-
торы должны быть порядка сотен пикофарад с малым отклоне-
нием по параметрам.
Если в колебательном контуре используют конденсатор типа
КПЕ, то его можно смонтировать между двумя текстолитовыми
пластинами размером 150x70 мм и толщиной 2—3 мм, которые
скрепляют стойками, изготовленными по технологической карте
№ 6. Катушку крепят к верхней части пластины винтами М3, про-
пущенными через концы корпуса этой катушки.
Для шкалы изготовляют диск диаметром 50 мм из оргстекла
или текстолита толщиной 4—6 мм. Диск одновременно служит и
ручкой для ротора конденсатора.
Вместо гнезд 1, 2, 3, 4 в контуре можно использовать клеммы.
Конденсатор с кюветой
Конденсатор с кюветой (рис. 36) служит для опытов по опре-
делению емкости конденсатора и диэлектрической проницаемости
жидкости.
Конденсатор состоит из шести алюминиевых пластин толщи-
ной 1 мм и размером 90X60 мм, имеющих прямоугольные высту-
пы 10x10 мм на одном из углов. Расстояние между пластинами
1 мм; оно выдерживается с помощью шайб толщиной 1 мм, изго-
товленных из оргстекла или текстолита и нанизанных на три вин-
та М2 с изолирующими муфтами диаметром 3 мм. Винты прохо-
дят через отверстия 3 мм, сделанные в пластинах. Между пласти-
нами располагают шайбы.
44
Пластины соединены парал-
лельно по три (через одну). Кон-
такт между соответствующими
пластинами осуществляется вин-
тами клемм, пропущенными че-
рез отверстия диаметром 4 мм,
которые сделаны в выступах.
Между пластинами прокладыва-
ют алюминиевые шайбы толщи-
Рис. 36
ной 3 мм, которые нанизывают на винты клемм. Для придания
конструкции жесткости и сохранения пластин целесообразно свер-
ху и снизу конденсатора поставить пластмассовые пластины раз-
мером 100x60 мм.
Конденсатор помещают в кювету, которую можно либо подо-
брать готовую, либо склеить из оргстекла.
Излучатель ультразвуковой
Ультразвуковой излучатель А (рис. 37) состоит из корпуса,
излучающей пластины, контактных пластин, винтов с фасонными
гайками (клеммами). В качестве излучающей пластины применя-
ют пьезокерамическую пластину диаметром 20 мм и толщиной
1,8 мм.
Корпус и контактные пластины изготовляют по технологиче-
ской карте № 21. Из оргстекла толщиной 5 мм изготовляют три
детали, а из оргстекла толщиной 2 мм — одну деталь (опера-
ция 1). Кроме того, из оргстекла толщиной 5 мм делают кольцо
с внешним диаметром 40 мм и внутренним 30 мм. В одной из де-
талей, изготовленной по операции 1, делают отверстие диаметром
8 мм, а в другой — отверстие диаметром 30 мм с центром в точ-
ке О. В третьей детали делают отверстие диаметром 21 мм с тем
же центром и вытачивают пазы (операция 2). Детали склеивают
в порядке, указанном в операции 4, и после просыхания клея
сверлят отверстия диаметром 1,5 мм.
Контактные пластины вырезают из латунной фольги толщи-
ной 0,1—0,15 мм. К отводам пластин припаивают проводники,
которые пропускают через от-
верстия диаметром 1,5 мм и под-
жимают под шайбы клемм.
Из резины толщиной 1—Змм
изготовляют шайбы диаметром
20 мм.
Разрез собранного излучате-
ля показан на эскизе, приведен-
ном в операции 5, где И—излу-
чающая пластина, П1 и П2 —
контактные пластины, Р — рези-
новые амортизирующие шайбы.
При сборке ультразвукового из-
Рис. 37
45
Технологическая карта н21
но изготодлеиие излучатся ульлшазбукобоеа Мате ртах
оргстекло $5, ^2, латунь листооая ?оЛ1
м Операция
f Разметит^
бы резать,
опилить,
сберлитъ
Сберлитъ,
опилите
Разметить,
б&резать
4 Склеить,
сберлить
б Собрать
Эскиз
Инструмент
Линейка,
угольник,,
чертилка,
ножобка,
напильник,
тиски,
сберло ф4
Сберло,
насильник
полукруглый,
штангенцир-
куль, тиски
Штангенцир*
куль, линейка,
угольник,
чертилка,
ножницы
Сберло фЦ
лучателя с одной и другой стороны пластин П1 необходимо кап-
нуть 1—2 капли машинного масла (или другой вязкой жидкости)
для обеспечения звукового контакта.
Для визуального наблюдения стоячих волн изготовляют стек-
лянную трубку длиной 100—120 мм и диаметром 6—10 мм, пропу-
щенную через резиновую пробку, которую плотно вставляют в
стакан излучателя Б (см. рис. 37).
Генератор звуковой
Звуковой генератор (рис. 38) собран по электрической схеме
с индуктивной связью (рис. 39); он генерирует колебания часто-
той 2—3 кГц, близкие к синусоидальным.
Звуковой генератор можно собрать на любом транзисторе типа
МП41, МП 14, МП 15 и т. д. Для питания звукового генератора
можно использовать лабораторный источник питания ЛИП-90,
46
Рис. 38
Рис. 39
выпускающийся промышленностью для
фронтальных лабораторных работ. В ка-
честве источника питания могут быть
применены также аккумуляторы или ба-
тарея элементов напряжением 4—5 В.
Для подключения звукового генератора
к источнику питания ЛИП-90 целесооб-
разно сделать вилки, которые стацио-
нарно крепят под клеммы питания.
Детали звукового генератора изготовляют по технологической
карте № 22. В операции 1 показан эскиз детали корпуса катуш-
ки для изготовления трансформатора. Между этими деталями
катушки вставляют ферритовый стержень типа М400НН прямо-
угольной формы размером 60X10x4 мм. Сверху наматывают
2—3 слоя лакоткани. Катушка L1 содержит 260 витков провода
МП15	МП15	МП14А	MIWA
Рис. 40
47
ПЭЛ-0,4, катушка L2 — 130 витков, L3 — 70 витков того же про-
вода.
Монтажную плату можно изготовить по операции 2, а детали
расположить по эскизу операции 3.
Крышки корпуса имеют размер 150X70 мм. По углам крышек
сделаны отверстия для стоек. Верхнюю крышку целесообразно
изготовить из оргстекла. В ней делают отверстия для винтов с
фасонными гайками, которые жестко соединены с монтажной пла-
той и служат входными и выходными клеммами. С помощью этих
же винтов монтажную плату крепят к верхней крышке, а сами
крышки укрепляют с помощью стоек, изготовленных по техноло-
гической карте № 6.
Электрическая схема звукового генератора, позволяющего
плавно менять частоту колебаний, приведена на рисунке 40. Схе-
му можно изменить, если вместо спаренного конденсатора пере-
менной емкости С1—С2 поставить конденсаторы емкостью по
300 пФ, а частоту генератора менять спаренными потенциометра-
ми R1 и R2.
TeuHMoeuvecmn карта н22
на изготовление деталей звукового генератора о дсилитеео
низкой частоты. Материал: текстолит з2,фольгированный тексто-
лит
48
Усилитель низкой частоты
Усилитель низкой частоты УНЧ (рис. 41) используют при
изучении звука, усилительных свойств лампы (транзистора) и
при определении физических величин мостовым методом.
В электрической схеме усилителя низкой частоты (УНЧ)’
(рис. 42) могут быть применены любые транзисторы типа МП14А
.'(МП15, МП41 и т. д.). На выходе УНЧ ставят готовый трансфор-
матор с сечением сердечника 0,5 см2, обмотки которого L1 и L2
имеют сопротивления по 70 Ом.
Усилитель низкой частоты питается от лабораторного источни-
ка питания ЛИП-90. Для его питания можно использовать также
либо аккумуляторы, либо сухие элементы напряжением 4—5 В.
Если монтажную плату УНЧ изготовить по технологической
карте № 22 (операция 4), то расположить детали на ней можно
так, как показано в операции 5. Крышки корпуса для усилителя
имеют размер 150x70 мм, на их углах сделаны отверстия для
стоек диаметром 3 мм. В верхней прозрачной крышке, кроме того,
делают отверстия для винтов, укрепленных на монтажной плате,
а также отверстия для гнезда выхода. Крышки крепят стойками,
изготовленными по технологической карте № 6.
Под клеммы, служащие для подключения блока питания, це-
лесообразно стационарно установить латунные вилки, с помощью
которых УНЧ удобно подключать к лабораторному источнику
питания ЛИП-90.
Громкоговоритель и микрофон
Громкоговоритель ГД и микрофон МД (рис. 43)' применяют
в опытах по изучению звука.
Громкоговоритель ГД, имеющий динамическую головку типа
0,1 ГД, и динамический микрофон (например, МД-47) монтируют
в одинаковых корпусах, изготовленных по технологической карте
Рис. 41	Рис. 42
49
4 Заказ № 1076
Рис. 43
№ 23. Задние крышки корпусов де-
лают из оргстекла (операция I).
Из оргстекла также делают и не-
обходимые детали размером 23X
Х8 мм (8 шт.) и основания — 80Х
Х60 мм (2 шт.). Изготовленные
детали склеивают. Эскиз склеенно-
го корпуса показан в операции 2.
Из алюминия толщиной 2 мм
изготовляют передние стенки раз-
мером 90X80 мм, а из алюминия
толщиной 0,5 мм — рупор. Заготовку рупора делают по опера-
ции 3. Затем заготовку изгибают на оправке так, чтобы концы пе-
рекрывались на 8—10 мм. Перекрывающиеся концы можно либо
склепать, либо склеить эпоксидной смолой. Изготовленный ру-
пор приклеивают эпоксидной смолой к передней стенке так, чтобы
Технологическая карта ы 23
но изготобление деталей громкоговорителя и микрофона.
Материал, оргстекло $5, текстолит листобой з 2, алюминий
листобой $2. iOS
Операция
Зскиз
Разметить,
бырезать,
опилить,
сберлить
Склеить
Разметить,
бы резать
Согнуть. .
склеить,
сберлить
Инструмент
Линейка,
угольник^
чертилка,
ножобка,
напильник,
сберло
тиски
Циркуль,
линейка,
ножницы
Зпоксидная
смола,
сберло 03
50
его ось отстояла от верхнего края на 30 мм. После просыхания
клея в передней стенке делают отверстия для прохождения звука
и для крепления стенки к корпусу (операция 4).
Для крепления динамических элементов из текстолита толщи-
ной 2—3 мм изготовляют пластины размером 90X80 мм с отвер-
стиями по углам диаметром 3 мм. Крепление элементов зависит
от их конструкции. Например, динамическую головку 0,1 ГД ус-
танавливают между передней стенкой и текстолитовой пластиной,
имеющей отверстие диаметром 43 мм.
При сборке приборов в отверстиях диаметром 4 мм задних
стенок укрепляют клеммы, к которым припаивают выводы от ди-
намических элементов. Передние крышки крепят с помощью стоек
длиной 23 мм, изготовленных по технологической карте № 6.
Трансформатор разборный
Трансформатор А (рис. 44)' входит в оборудование ряда работ
физического практикума IX и X классов. Он состоит из сердечни-
Текнологическаа карта л/2ь
на Ъзборюбление одоимы для сердечника трансформатора
Материал: стаЛь листобсю ' s 1,5 - 2
Операция
1 Разметить,
Вырезать,
опалить
Инструмент
Линейка,
угольник,
чертилка,
спесарнаа
ножобка,
напильник,
тиски
Опрабка,
к и анка ,
молоток,
тиски
Линейка,
угольник,
чертилка,
спесарнаа
ножобка,
напильник,
тиски
Опрабка,
KU0HKQ,
молоток,
тиски
4*
51
Рис. 44
ка Б, ярма В, корпуса Г с обмотками, концы которых выводятся
на клеммы.
Сердечник сечением б см2 собирают из Ш-образного железа.
Обоймы сердечника изготовляют по технологической карте № 24.
(В технологических картах № 24 и 25 даны размеры для случая,
если Ш-образные пластины имеют размеры, указанные на рисун-
ке 45, однако такие пластины могут иметь и другие размеры.)
После укладки в обоймы сердечник и ярмо следует обжать в ти-
сках.
Технологическая карта я 25
на изготовление каркаса для обмоток лабораторного транс-
форматора. Материал, текстолит яистобой s2
52
При изготовлении каркаса для обмоток трансформатора по
технологической карте № 25 катушку делят на две части прибли-
зительно в отношении 1:2. На большую часть внавал наматыва-
ют стационарную (первичную) обмотку, содержащую 1000 витков
провода ПЭВ-0,25. Секцию для вторичной обмотки заполняют в
процессе выполнения лабораторной работы.
Магазин сопротивлений,
батарея конденсаторов
Магазин сопротивлений А (MCI и МС2) и батарея конден-
саторов Б (рис. 46) входят в оборудование разных работ физи-
ческого практикума'
Магазин сопротивлений состоит из переключателя и резисто-
ров. Переключатели резисторов магазина сопротивления MCI по-
зволяют получать сопротивления 2, 5, 7, 10, 20 Ом. В магазине
сопротивлений МС2 предусмотрено положение переключателя со
значением неизвестного сопротивления X порядка 16 кОм. Схема
включения резистора магазина сопротивлений MCI показана на
рисунке 47, а МС2 — на рисунке 48.
Переключение конденсаторов позволяет получить емкости 50,
150, 250 мкФ, а также емкость 200 мкФ, обозначаемую X. Схема
включения конденсаторов приведена на рисунке 49. Для батареи
конденсаторов можно применить любые электролитические кон-
денсаторы, рассчитанные на напряжение не менее 40 В. Наиболее
подходящими являются конденсаторы типа ЭТО.
Каждый прибор монтируют между двумя основаниями, кото-
рые изготовляют по технологической карте № 26 (опера-
Рис. 46
2 Ом I 5 Ом 2 Ом 13 Ом I 5 Ом I 5 0/*
2 0м 5 0м 7 Ом 10 Ом 15 0м 200м
Рис. 47
50,0 100,0 200.0

^кОм 9,7кОм
4,7к0м 2к0пт1к0г}
V /4,4 19,1
Рис. 48
50,0 150,0 250,0 2
Рис. 49
53
Технологическая карта м26
на изготовление оснований для магазина сопротивлений,
переключателя и потенциометра. Материал: текстолит листовой 523
Операция
Эскиз
Инструмент
1 Разметить,
вырезать,
опилить,
сверлить
То же
} Разметить,
вырезать,
опилить,
сверлить
Линейка,
угольник,
чертилка,
слесарная
ножобка,
напильник,
тиски,
сберло
ФЗ, 010,
станок
сберлильный
Тот же
Тот же
ции 1—2). Переключатель и клеммы крепят на верхнем основа-
нии, изготовленном по операции 1. Нижнее основание крепят к
верхнему с помощью стоек длиной 35 мм, изготовленных по тех-
нологической карте К» 6.
Радиодетали на панелях
Для разных работ физического практикума удобно монтиро-
вать на панелях лампу триод 6Н15П, тиратрон ТГЗ-0,1/1,3, по-
тенциометр со шкалой 60 Ом, потенциометр 1 кОм (3 шт.), пере-
ключатель однополюсный, транзистор П16 (или П14, П15 и др.),
набор конденсаторов емкостью 1, 2, 4, 6 мкФ, 270 пФ, блок кон-
денсаторов емкостью 0,05 и 0,025 мкФ, диод Д226Д (или Д202,
Д203 и др.)’, блок диода высокочастотного Д9Д и резисторы со-
противлением 1 МОм, 1 кОм и 10 Ом.
Детали монтируют на панелях разных размеров с учетом фор-
мы, размера детали и числа выводов. Часть радиодеталей крепят
54
Рис. 50
на панелях, имеющих два одина-
ковых основания, скрепленных
стойками. Для триода и тиратро-
на основания имеют размер
70X70 мм (рис. 50). Верхнее ос-
нование изготовляют из текстоли-
та '(гетинакса, оргстекла), а
нижнее — из листового материа-
ла (текстолита, алюминия и пр.).
По углам оснований на расстоя-
нии 6 мм от бортиков делают
отверстия диаметром 3 мм для стоек длиной 45 мм, которые изго-
товляют по технологической карте № 6. В центральной части
верхнего основания делают отверстие диаметром 19 мм для бал-
лона лампы (триода или тиратрона). Ламповую панель подве-
шивают к верхнему основанию на двух стойках длиной 25 мм.
Таким образом, вставленная в панель лампа лишь немного вы-
ступает из верхнего основания. Такой монтаж создает опре-
деленные удобства в работе с лампой и предохраняет ее от
механических повреждений. На верхнем основании монтируют
клеммы, под винты которых поджимают выводы от лампо-
вых панелей. Расположение клемм и выводов, а также их соеди-
нение показаны на рисунках 51 и 52. Расположение клемм лампы
6Н15П (рис. 51) несколько необычно; это сделано для того, чтобы
провода накала не пересекали провода других цепей. При мон-
таже тиратрона между сеткой и анодом сразу впаивают резистор
сопротивлением 30—35 кОм, а вторую сетку соединяют с катодом.
В предлагаемом варианте тиратрон применяют как двухэлектрод-
ный ионный прибор с самостоятельным разрядом, потенциал за-
жигания которого около 20 В.
Проволочный потенциометр со шкалой и переключатель мон-
тируют на панелях со стойками высотой 30 мм (рис. 53). Верхнее
основание, к которому крепят потенциометр и клеммы, можно из-
готовить по технологической карте № 26 (операция 3). Потенцио-
метр типа ППБ применяют как реохорд, поэтому необходимо,
чтобы ручка точно фиксировалась на оси, соединенной с подвиж-
ным контактом. Шкалу потенциометра можно сделать в двух ва-
риантах: либо нанести отвлеченные деления от 0 до 100, либо
проградуировать ее в омах.
Рис. 52
55
Потенциометры сопротивлением 1 кОм и транзистор монтиру-
ют на панелях с основанием 70x50 мм, между которыми уста-
навливают стойку высотой 20 мм (рис. 54). На верхнем пластмас-
совом основании укрепляют и клеммы, которые у транзистора
обозначены: К (коллектор), Б (база), Э (эмиттер).
Технологическая картам27
на изготовление подстобок для малых деталей. Мате*
риал текстолит листовой 5 5, оргстекло листовое $ 2
Операция
Эскиз
Инструмент
1 Разметить,
бьфезать,
опилить,
сверлить
Линейка,
угольник,
чертилка,
слесарная
ножовка,
напильник,
тиски,
сберло ф4,
сберлильный
станок
Зенкобатп
2
Сберло Ф В,
станок
сберлильный

Конденсатор емкостью 270 пФ,
резисторы сопротивлением 1 кОм
и 10 Ом, диод с резистором, со-
единенные параллельно, монти-
руют на панелях, изготовленных
по технологической карте № 27.
Через отверстия нижнего осно-
вания пропускают винты М4,
под шайбы которых поджимают
выводы радиодеталей. Затем на
винты навинчивают гайки до оп-
ределенного уровня и устанавли-
вают верхнее основание, изготов-	Рис. 55
ленное из оргстекла, которое кре-
пят гайками М4. На выступающие концы винтов навинчивают
фасонные гайки. Блок конденсаторов емкостью 0,05 и 0,025 мкФ
монтируют также, но основания берут размером 70x50 мм. Одни
концы конденсаторов соединены, а другие выведены на отдельные
клеммы (рис. 55).
Набор конденсаторов (1, 2, 4, 6 мкФ) укрепляют на текстоли-
товых панелях размером 100X70 мм. Характер монтажа зависит
от типа применяемых конденсаторов. Доступными и удобными
являются конденсаторы типа ОМГБ. Если нет подходящих значе-
ний емкости, то можно собрать батареи параллельно включенных
конденсаторов.
На корпусах радиодеталей целесообразно нанести их условные
обозначения и значения физических величин.
Оборудование к работам по электродинамике представляет
собой комплект взаимосвязанных приборов. Для оптимальной ор-
ганизации физического практикума приборы целесообразно хра-
нить блоками, обеспечивающими 2—3 лабораторные работы. Ни-
же приводится возможный вариант.
I.	Генератор высокочастотных колебаний, колебательный кон-
тур, конденсатор с кюветой, конденсатор емкостью 270 пФ.
II.	Генератор высокочастотных колебаний, излучатель ультра-
звука.
III.	Набор конденсаторов, трансформатор разборный, переклю-
чатель, магазин сопротивлений MCI.
IV.	Триод вакуумный, транзистор, диод Д226, потенциометр
сопротивлением 1 кОм (2 шт.), конденсаторы емкостью 0,05 и
0,025 мкФ, резистор сопротивлениями 1 кОм и 10 Ом, диод Д9Д
с резистором.
V.	Генератор звуковой, усилитель низкой частоты, микрофон,
громкоговоритель, реохорд, телефоны головные.
VI.	Тиратрон, магазин сопротивлений МС2, батарея конденса-
торов, потенциометр сопротивлением 1 кОм.
VII.	Прибор по электролизу.
ОПТИКА
в
Рис. 56
Рефрактометр
Рефрактометр (рис. 56) со-
стоит из коллиматора К и визир-
ного приспособления В, смонти-
рованных на одном основании О.
Коллиматор представляет собой
щель, образованную двумя ме-
таллическими плоскими парал-
лельными рейками, находящими-
ся на расстоянии 1 мм друг от
друга. Свет, проходя через щель,
падает на трехгранную призму,
которую устанавливают в гнездо Г. В зависимости от коэффици-
ента преломления материала, из которого сделана призма, свет
Технологическая карта м28
но изготовление деталей рефрактометра. Материал:
алюминий листовой $1,5
Операция
Эскиз
Инструмент
1 Разметить,
вырезать,
опилить,
сверлить
Разметить,
вырезать,
опилить
Линейка,
угольник,
чертилка,
слесарная
ножовка,
напильник,
тиски,
сберло
Ф2,5. ФЬ
Тот же, что и
в on 1
кианка,
тиски
4 Отпилить,
опилить,
сверлить
Тот же, что и
в on 1, и
транспортир
58
проходит в одном из возможных направлений в области шкалы
визирного приспособления. Шкала имеет пределы от 1,3 до 1,7.
Вдоль шкалы может перемещаться визир. Перед щелью смонти-
рован бортик Б, позволяющий удерживать фильтр (красный, жел-
тый и т. д.). Используемые в приборе фильтры для школ выпу-
скает промышленность. В рефрактометре применяют школьные
призмы «крон» и «флинт». Для определения коэффициента пре-
ломления жидкости необходима наливная призма, которую изго-
товляют из оргстекла. В рабочем положении прибор устанавли-
вают в муфте штатива с помощью стержня С.
Рефрактометр изготовляют по технологическим картам
№ 28—30. Из листового алюминия толщиной 1,5—2 мм вырезают
основание (операция 1). Отверстия диаметром 2,5 мм предназна-
чены для заклепок, соединяющих детали (основание, коллиматор,
гнездо, бортик), а отверстия диаметром 4 мм служат для крепле-
ния стержня С, необходимого при установке прибора на штативе.
Коллиматор делают из алюминия (операции 2 и 3). Заготовку
Технологическая карта ы 29
на изготобление деталей рефрактометра. Материал*,
алюминий листобой si,5
Операция
дскиз
У Разметить,
бырезать,
опилить
Согнуть,
пилить,
сберлить
Сберлить,
клепать
Инструмент
Линейка,
угольник,
чертилка*
слесарная
ножоока,
напильник,
тиски,
транспортир
Киянки,
тиски,
ножобка*
сберло Ф2,5
Сберло,
заклепки
<62,5,	.
молоток
Разметить,
бырезать,
опилить,
согнуть,
сберлить
Разметить,
бырезать.
опилить,
сберлить.
нанести
шкалу
Тот же, что и
б on. 1, и сберло
ф2,5, киянка
Тот же, что и
б on. 1* и сберло
Ф 5
59
Текнологическая корта n50
на изготобление бизира и налобной призма» Материал'
уголок алюминиедый, оргстекло s 8, s5, if
Операций
1 Разметить,
бырезоть.
опилить,
сверлить
Эскиз
Инструмент
Линейка,
угольник,
чертилка,
ножобка,
напильник,
сберло Ф5
2 Собрато
J Разметить,
бы ре зато,
опилить,
сберлить
4 Склеить
Тот же, что и
б on 1, и сбер
ло ф 6
размером 150X50 мм сначала изгибают в средней части, зало-
жив полоску из стали толщиной 1 мм и шириной 15 мм, а затем
бортики отгибают под прямым углом (операция 3). По опера-
ции 4 делают срез под углом 30° одного конца детали и отверстия
в бортиках для крепления детали к основанию.
Гнездо для призмы изготовляют по технологической карте № 29
(операции 1 и 2). После гибки детали щель А пропиливают сле-
сарной ножовкой по направлению щели коллиматора. Затем из
листового алюминия вырезают полоску размером 40x20 мм, ко-
торую изгибают под углом 120° и, сделав два отверстия, прикле-
пывают к ранее изготовленной по операции 3 детали. Изготовля-
ют бортик (операция 4). Изготовленные детали (коллиматор,
гнездо, бортик) скрепляют либо заклепками диаметром 2,5 мм,
либо винтами М2,5. После покрытия прибора нитрокраской дно
и бортики гнезда оклеивают тканью (фетром).
Шкалу вырезают из алюминия (операция 5). Штрихи шкалы
можно нанести ножовочным полотном, остро заточенным в форме
60
клина. Для крепления шкалы делают две планки, которые при-
клепывают к углам основания. После определения контрольной
точки на выступающих концах планок делают отверстия, служа-
щие для крепления шкалы.
Для нахождения контрольной точки в гнездо прибора уста-
навливают призму с известным коэффициентом преломления (на-
пример, «крон»), а перед щелью помещают фильтр с известным
коэффициентом преломления. Находят направление преломленно-
го луча и перемещением визира находят соответствующее деление
шкалы. Затем делают отверстия в планках и укрепляют шкалу
винтами М3.
Визир изготовляют из алюминиевого уголка по технологиче-
ской карте We 30 (операция 1). В заготовке вначале ножовкой
прорезают щель, а затем квадратным напильником вдоль щели
вытачивают канавку так, чтобы образовалась щель в форме двух
клиньев. Из алюминия толщиной 3—4 мм делают пластину раз-
мером 20x15 мм с отверстиями, соответствующими отверстиям
визира, и нарезают в них резьбу М3. Крепление визира показано
на эскизе в операции 2 в разрезе, где В — визир, Ш — шкала,
О — основание, П — прокладки из фетра, М— муфта, М3 — винт,
А — пластина.
Возможен другой вариант изготовления шкалы, когда полоску,
изготовленную по технологической карте № 29 (операция 5), сра-
зу же крепят к планкам. Затем на листе бумаги делают чертеж
хода лучей, падающих под углом 30° на трехгранную призму
(угол падения 60°), имеющую разные коэффициенты преломле-
ния. В таблице приведены приближенные значения углов прелом-
ления призмы, имеющей коэффициент преломления п от 1,3 до 1,7
(рис. 57):
п	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7
₽.°	48	38	35	33	31
“1.°	24	31 1	39	47	57
Сделав чертеж по размерам прибора, легко полученные на-
правления лучей перенести на основание прибора и таким обра-
зом получить пять штрихов шкалы, соответствующих коэффици-
ентам преломления 1,3—1,7, а затем нанести более мелкие штрихи.
Рис. 58
61
Наливную призму делают из оргстекла (рис. 58). Вначале из
оргстекла толщиной 8—10 и 5 мм вытачивают два основания
,(операция 3). В основании толщиной 5 мм стачивают угол и де-
лают отверстие диаметром 6 мм. Из оргстекла толщиной 1 мм
выпиливают три пластины размером 27X24 мм, которые приклеи-
вают к основаниям. В начале приклеивают только одну пластину
(операция 4). После высыхания клея стачивают выступающие
концы пластины и приклеивают следующую. Аналогичным обра-
зом приклеивают последнюю. При изготовлении наливной призмы
следует помнить, что клеем нужно смачивать только те части по-
верхности боковых пластин, к которым непосредственно будут
прилегать основания.
Настольная фотокабина
Настольная фотокабина (рис. 59) предназначена для получе-
ния малоформатных негативов и позитивов в освещенных поме-
щениях.
Фотокабина представляет собой ящик без дна, снабженный
двумя нарукавниками А и маской Б. Внутри кабины размещены
фонарь с красным стеклом и приспособление для контактной фо-
топечати. Кабину можно устанавливать на поддон В с ванночками
для фотореактивов. При установке кабины на поддон ванночки
оказываются внутри кабины.
Каркас фотокабины можно сделать из алюминиевого уголка
размером 25X25 мм. Вначале изготовляют две рамки по техно-
логической карте К» 31 (операция 1). Затем к рамкам винтами
М3 прикрепляют стенки из листового алюминия размером 320Х
Х200 мм и 320x100 мм, а также частично закрывают дно пласти-
ной размером 320x80 мм. Последняя служит основанием для
крепления фотофонаря и приспособления для контактной печати.
Для кабины удобно применить фотофонарь, светящимися элемен-
тами которого являются неоновые лампы (например, 2.424.020 ТУ).
В этом случае подставка фонаря может быть привинчена к осно-
ванию двумя винтами М3.
Возможный вариант приспособления для контактной печати
приведен в технологической карте № 31 (операция 3). Каркас
приспособления изготовляют по
технологической карте № 32.
С левой стороны каркаса, согну-
того по операции 2, приклепыва-
ют бортик Б из листового алю-
миния размером 40X20 мм. Вну-
три каркаса укрепляют пластину
из текстолита, на которой осуще-
ствляют электромонтаж. На Г-об-
разном кронштейне в отверстии О
монтируют патрон с электриче-
ской лампой. Удобно использо-
Рис. 59
62
Технологическая карта м 51
на изготобление деталей настольной фоток aS ины.
Материал, уголок алюминиебый, алюминий листобой $1,5
Операция
Эскиз
Инструмент
У Разметить,
опилить,
согнуть,
клепать
Аинейка,
угольник,
чертилка,
ножобка
слесарная,
напильник,
сберло 05,
заклепки,
молоток
Разметить,
сберлить,
собрать
Линейка,
чертилка,
сперло рД
бинты м3,
гайки М3 .
j Собрать
вать маломощную лампу, рассчитанную, например, на напряжение
28 В и силу тока 0,05—0,1 А. В этом случае лампу к сети под-
ключают через выключатель и два резистора сопротивлением по
2 кОм. Резисторы монтируют на текстолитовой пластине, укреп-
ленной в каркасе. Там же должны быть жестко подпаяны сете-
вые проводники, а сетевой кабель, кроме того, необходимо укре-
пить скобой. Выключатель монтируют в отверстии К (см. техно-
логическую карту № 31, операция 3).
На горизонтальной площадке укрепляют пластмассовые опо-
ры О (см. технологическую карту № 31)' либо винтами М2,5, либо
заклепками. Размер опор 40Х10 мм, их высота должна быть не
больше толщины стекла С, имеющего размер 48X40 мм.
Из листового алюминия изготовляют рамку Р размером 70Х
Х40 мм, в средней части которой делают окно 35x24 мм. К Г-об-
разному кронштейну приклепывают две прижимные пластины П,
изготовленные из упругой латуни или стали.
Нарукавники делают из черной ткани. Длина нарукавников
63
Технологическая карта ы 52
на изготовление приспособления для контактной Фотопеча-
ти, Материал, алюминий листовой j 1.5
30—40 см, причем дальняя от экспериментатора сторона должна
иметь длину на 10 см больше передней.
Заготовку для маски также делают из черной ткани в форме
усеченного конуса. Для изготовления смотрового окна вначале
алюминиевый или медный провод диаметром 4 мм пропускают че-
рез резиновую трубку, а затем изгибают его в форме горнолыж-
ных очков. К краю каркаса полученной маски прикрепляют ткань.
Затем для удержания маски на голове экспериментатора приши-
вают резинку. Нарукавники и маску крепят к корпусу фотокаби-
ны с помощью планок. Ткань зажимают между корпусом и план-
кой, которые скрепляются винтами М3.
Поддон изготовляют из фанеры или другого листового мате-
риала. По краям поддона укрепляют бортики высотой 10—20 мм.
Размеры поддона должны немного превышать размеры дна ка-
меры. На поддоне целесообразно смонтировать два уголка, кото-
рые смогут фиксировать положение ванночек. Ванночки размером
70x60x40 мм можно подобрать готовые или изготовить. (Внутри
кабины целесообразно предусмотреть место для пинцета.)
ГЛАВА II
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
ФИЗИЧЕСКОГО ПРАКТИКУМА
МЕХАНИКА
1. Изучение прямолинейного
равноускоренного движения
Оборудование: лабораторный блок питания ЛБП или комплект элект-
роснабжения КЭФ *, прибор по механике прямолинейного движения, лента из-
мерительная, проводники, штатив лабораторный.
Цель работы: экспериментально подтвердить отношение
путей, пройденных телом за последовательные равные промежут-
ки времени, и определить ускорение.
Для изучения этой закономерности установку собирают по ри-
сунку 60, а электрическую цепь — по рисунку 61, где ЭМ — элект-
ромагнит, П — переключатель, РКД — размыкающий контактный
датчик, ЛС — лабораторный секундомер, ЛБП — лабораторный
блок питания. На схеме даны две цепи: цепь электромагнита и
цепь секундомера. При нажатии на кнопку переключателя цепь
электромагнита замыкается, а секундомера размыкается. Цепь се-
кундомера также размыкается и при срабатывании размыкающего
контактного датчика.
Для данной лабораторной работы можно использовать либо
Рис. 60
1 Если в кабинете физики имеется комплект электроснабжения КЭФ-8 или
КЭФ-10, то во многих лабораторных работах его можно использовать вместо
блока питания.
5 Заказ № 1076
65
стальной шарик, либо тележку.
Высоту наклонной плоскости же-
лоба меняют перемещением муф-
ты штатива,в которой закреплен
стержень желоба. Высоту подби-
рают так, чтобы тело скатыва-
лось приблизительно за 2 с. Рас-
стояние вдоль желоба измеряют
рис	измерительной лентой, при этом
на бортике желоба делают штри-
хи карандашом. Например, в данной лабораторной работе можно
карандашом нанести штрихи на расстоянии 20 и 80 см или на
расстоянии 10, 40 и 90 см. Нанесенные штрихи легко стираются
резинкой.
Для установки в нужном месте размыкающего контактного
датчика поступают следующим образом. Датчик приводят в ис-
ходное состояние, т. е. нажав на рычаг, площадку поворачивают
до упора и отпускают рычаг. В этом положении площадка будет
перпендикулярна желобу. Отпустив стопорную гайку, датчик пе-
ремещают вдоль рейки до совпадения площадки со штрихом,
нанесенным карандашом. После чего завинчивают стопорную гай-
ку. Чтобы отсчитать время движения шарика от электромагнита
до площадки датчика, поступают следующим образом: датчик
устанавливают в исходное состояние, нажимают на кнопку пере-
ключателя, подводят шарик к электромагниту, поворотом лимба
шкалы секундомера нулевое деление шкалы совмещают со стрел-
кой, отпускают кнопку и снимают показания по секундомеру. Це-
лесообразно отсчитать не менее 10 показаний и записать их.
Лабораторную работу проводят в такой последовательности.
Отмечают карандашом расстояния $1 = 20 см и $ = 80 см. Устанав-
ливают датчик у штриха 20 см и определяют время t\ движения
шарика на пути 20 см. Затем датчик перемещают к отметке 80 см
и находят время t движения на этом пути. Данные заносят в
таблицу.
По полученным данным находят среднее значение времени дви-
жения тела и /) и их абсолютную погрешность L
Время /2 движения тела на втором участке (от 20 до 80 см)'
равно:
12 ==	•
Сравнивают значения времени t\ и /2 и подтверждают законо-
мерность, что Si : s2: $з= 1 : 3 : 5.
По полученным данным определяют ускорение по формуле
1 Среднее значение искомой величины и ее абсолютную погрешность под-
считывают во всех лабораторных работах.
Возможные значения средней величины и абсолютной погрешности приве-
дены в примерах каждой лабораторной работы.
66
В качестве примера приведем возможные результаты, полу
ченные в лабораторной работе:
при $ = 20 см
1,13	1,20	1.13	1,17	1,20	1,15	1,16	1,17	1,16
при s = 80 см
4, с	2,35	2,34	2,36	2,31	2,32	2,29	2,33	2,29	2,32	2,33
£1ср=(1,16 ±0,02) с,	/ср=(2,32±0,02) с.
/2=(1,16±0,04) с,
а ==(0,300 ±0,009) м/с2.
2.	Изучение характера изменения
скорости при равноускоренном движении
Оборудование: прибор по механике прямолинейного движения, лабо-
раторный блок питания, лента измерительная, проводники, штатив лабора-
торный.
Цель работы: экспериментально подтвердить, что скорость
за равные промежутки времени изменяется на одну и ту же ве-
личину.
Установку собирают по рисунку 62, а электрическую цепь —
по рисунку 63, где ЭМ — электромагнит, П — переключатель,
ЗКД— замыкающий контактный датчик, РКД— размыкающий
контактный датчик, ЛС — лабораторный секундомер, ЛБП — ла-
бораторный блок питания. Замыкающий контактный датчик ЗКД
в исходном положении размыкает цепь секундомера ЛС, а раз-
мыкающий контактный датчик РКД замыкает. Тележка '(или
шар) при движении по желобу вначале ударяет по площадке за-
мыкающего контактного датчика ЗКД, а затем — по площадке
размыкающего контактного датчика РКД. При этом цепь секун-
Рис. 62
5*
67
Рис. 63
домера ЛС замыкается на время
движения тележки между кон-
тактными датчиками.
На лабораторной работе оп-
ределяют скорость тележки (или
шара) через равные промежутки
времени по формуле
где As — расстояние между дат-
чиками, А/ — время движения тележки между ними.
Скорость целесообразно определить на расстояниях 20 и 80 см,
причем эти расстояния отмечают от тележки, приставленной к
электромагниту, до средней точки между датчиками. Участки
0—20 см и 20—80 см тележка будет проходить за равные проме-
жутки времени, при этом скорость на этих участках будет возра-
стать на одну и ту же величину.
Ниже приведем возможные результаты лабораторной работы:
при Sj = 20 см
М,с	0,27	0,29	0,30	0,27	0,27	0,30	0,28	0,27	0,26
при s2=80 см
А/,, с	0,17	0,14	0,15	0,13	0,14	0,13	0,14	0,13	0,15	0,14
St = (20,0±0,3) см, As = (10,0+0,2) см,
Л*1ср = (0,27+ 0,01) с,
тц = (0,36 + 0,03) м/с,
st = (80,0+0,3) см, As = (10,0+0,2) см.
Д/2 = (0,14+0,01) с,
^2 = (0,71 + 0,05) м/с,
3.	Определение ускорения
свободного падения
Оборудование: прибор по механике прямолинейного движения, лабо-
раторный блок питания, лента измерительная, проводники, штатив лабора-
торный.
Цель работы: установить опытным путем, что свободное
падение является равноускоренным движением, а также рассчи-
тать ускорение свободного падения.
Установку собирают по рисунку 64, электрическую цепь — по
рисунку 61. В нижней части желоба винтами крепят ловушку.
68
Размыкающий контактный датчик
устанавливают на расстоянии 20 см от
шарика, подвешенного к электромаг-
ниту. Для отсчета времени движения
шарика между электромагнитом и
площадкой датчика его устанавлива-
ют в исходное состояние, нажимают
на кнопку переключателя, подносят
шарик к электромагниту до сцепле-
ния, совмещают нулевое деление шка-
лы секундомера со стрелкой, отпуска-
ют кнопку и отсчитывают время t\.
Данный опыт повторяют не менее
10 раз.
Затем измерения времени t повто-
ряют для случая, когда размыкающий
контактный датчик установлен на рас-
стоянии 80 см от шарика.
По полученным данным убежда-
ются, что свободное падение является
равноускоренным движением, так как
s,: s2: ...= 1 :3 :а Л = <2> а также
определяют ускорение свободного па-
дения по формуле
2s
& ft ‘
В качестве примера приведем воз-
можные результаты:
при s, = 20 см
Л. с	0,22	0,21	0,19	0,18	0,21	0,22	0,19	0,18	0,20	0,21
при s = 80 см
f, с	0,40	0,42	0,39	0,40	0,40	0,40	0,39	0,41	0,40	0,42
st= (20,0 + 0,3) см,	s2 = s—= (60,0+0,3) см,
/1ср= (0,20±0,02) с,	/2 = t-ti = (0,20±0,03) с,
s = (80,0±0,3) см,	/ср = (0,40±0,01) с.
g = (9,8 ±0,2) м/с2,
4.	Изучение второго закона Ньютона
Оборудование: прибор по механике прямолинейного движения, лабо-
раторный блок питания, лента измерительная, проводники, штатив лабора-
торный, весы учебные, набор гирь, нить.
69
Рис. 65
Цель работы: подтвердить зависимость ускорения тела от
его массы и силы, действующей на это тело.
Установку собирают по рисунку 65, а электрическую цепь —
по рисунку 61. Желоб устанавливают с небольшим наклоном так,
чтобы после небольшого толчка тележка по нему двигалась прак-
тически равномерно. Размыкающий контактный датчик устанав-
ливают на расстоянии 80 см от тележки, упирающейся в электро-
магнит.
Движение тележки осуществляется под действием нити, пере-
кинутой через блок, который расположен в кронштейне желоба.
На концах нити длиной 1,3 м делают петли. Одну петлю набра-
сывают на стойку тележки, а ко второй подвешивают перегрузки
(гири).
Ускорение тележки можно определить двумя способами: 1) по
второму закону Ньютона и 2) с применением законов кинематики.
В первом случае ускорение определяют по формуле
где М и т — соответственно масса тележки и перегрузка.
Во втором случае ускорение равно:
Для подтверждения второго закона Ньютона меняют массу
тележки с грузом или массу перегрузка.
Вычисляют ускорения сначала по формуле (1), а затем по
формуле (2) и находят их отношение:
#2 „ (Mj-HKl) ffl2	(3)
(М^т2)тх
В лабораторной работе возможны следующие результаты:
1)	7И1==(230±1) г, mt = 20 г, t, = (1,46±0,01) с,
70
2)	Ж2 = (230+1) г,	т2 = 10 г.	Л = (2,00 + 0,01) с,
3)	М3 = (115+1) г,	m3 = 20r,	t3 = (1,10+0,01) с.
Находим отношение ускорений:
из 1) и 2):
тх — 2т2, а) — = 0,52 + 0,01 (по формуле (3)),
«1
Ж, =Л42, б) — = 0,53+0,01 (по формуле (4)),
а\
из 1) и 3):
Mt = 2Ж3, а) =0,56 + 0,01 (по формуле (3)),
а3
б) — = 0,57 + 0,01 (по формуле (4)).
аз
5. Изучение закона сохранения
энергии с помощью прибора
по механике прямолинейного движения
Оборудование: прибор по механике прямолинейного движения, шта-
тив лабораторный, лабораторный блок питания, лента измерительная, угольник,
проводники.
Цель работы: сравнить значение скорости тележки, полу-
ченное двумя методами, применив закон сохранения энергии и
законы кинематики.
Установку собирают по рисунку 60, электрическую цепь — по
рисунку 61. Наклон желоба подбирают так, чтобы после неболь-
шого толчка тележка двигалась практически равномерно. Изме-
ряют высоту желоба над столом: Н\—у переднего края тележки,
приставленной к электромагниту, Н2— в точке расположения дат-
чика. Затем начало желоба поднимают на 10—15 см и вновь
делают измерения высоты в тех же точках: Н3 — у переднего края
тележки, fit — в точке расположения датчика.
Полученные значения позволяют подсчитать высоту наклонной
плоскости, с которой скатывается тележка с учетом силы трения:
Й=(Я3-Я4)-(Ht-H2).
Из закона сохранения энергии
mv2
2
находим скорость движения тележки:
o=y2gft.
Эту же скорость тележки можно определить из законов рав-
ноускоренного движения
s= —, vi = at9
2
71
откуда
В лабораторной работе возможны следующие результаты:
1) //,=(10,0+0,1) см, Я3 = (22,0±0,1) см,
= (8,2+0,1) см, Я4 = (11,3±0,1) см,
h г= (10,2 ±0,4) с.м,	v = (1,41 ±0,02) м/с,
2) s = (80,0±0,5) см,	/ = (1,16±0,02) с,
*4 = (1,39 ±0,03) м/с.
6.	Определение момента инерции шара
Оборудование и установка те же, что и в работе 5.
Лабораторную работу выполняют на факультативных занятиях
в форме экспериментальной задачи, в основу решения которой
положен закон сохранения энергии с учетом энергии, идущей на
вращение шара. Пуская с высоты h шар и тележку, легко заме-
тить, что тележка проходит путь s быстрее, чем шар, так как
для тележки
(1)
для шара
(2)
Z л
где и т — соответственно масса тележки и шара, ui(u) — ско-
рость тележки (шара} в конце наклонной плоскости, /—момент
инерции шара, w — угловая скорость шара в конце наклонной
плоскости.
Уравнение (2J позволяет определить момент инерции шара.
Шар, двигаясь по желобу, опирается на две точки; отрезок, со-
единяющий эти точки, отстоит от центра шара на расстоянии г=
= (R — радиус шара).
уз
Линейная скорость шара равна:
Момент инерции шара равен:
l=kmR\	(4)
где k — коэффициент пропорциональности, который нужно опре-
делить.
Решая систему уравнений (2) — (4), получим:
k = 2gft—va
2t»2	’
где h=H\ — Hz (Hi — высота желоба над столом в начальной точ-
72
ке движения, Н2 — высота желоба над столом в месте располо-
жения контактного датчика).
Возможны следующие результаты:
s = (80,0 ±0,3) см, / = (1,55±0,01) с,
//i = (21,0±0,l) см,	Н2 =(11,1 ±0,1) см,
k = (0,41 ±0,02), -п = (1,03±0,01) м/с,
теоретически й = 0,4.
7.	Определение центростремительного
ускорения
Оборудование: прибор для изучения вращательного движения, лабо-
раторный блок питания, проводники, штатив лабораторный, секундомер, нить,
весы учебные, набор гирь.
Цель работы: определить центростремительное ускорение
двумя способами.
В первом случае установку собирают по рисунку 66, а элект-
рическую цепь — по рисунку 67, где зажимы Д— для подключе-
ния электродвигателя. При включении электродвигателя диск вра-
щается с частотой в несколько оборотов в секунду. В зависимости
от скорости вращения диска отвес может отклоняться от верти-
кали на разный угол а. Меняя частоту вращения диска, можно
добиться такого положения, когда отвес расположится под уг-
лом 45°, при этом центростремительное ускорение должно рав-
няться ускорению свободного падения. Это легко установить как
из кинематических, так и из динамических законов.
Центростремительное ускорение
а = w2R,
Рис. 66
73
Рис. 67
Рис. 68
где иу = 2ля (п — число оборотов в секунду), /? —радиус окруж-
ности, по которой вращается шар отвеса. Из рисунка 68 видно,
что R = c + b.
Для определения числа оборотов и находят время, например,
20 оборотов. Тогда
а центростремительное ускорение
В одном из вариантов получено следующее: /=(16,0±0,1) с,
с=(7,5±0,1) см, Ь=(8,5±0,1) см, а=(9,8±0,2) м/с2.
Для определения центростремительного ускорения с примене-
нием законов динамики установку собирают по рисунку 69. Дина-
мометры крепят к уголку диска с помощью винта М4 и фасонной
гайки. Крючок нижнего динамометра цепляют за боковую петлю
шарика отвеса. При определенной скорости вращения диска отвес
устанавливается вертикально. В этом случае центростремитель-
Рис. 69
74
ное ускорение создается только силон упругости пружины дина-
мометра. Это ускорение можно подсчитать двумя способами:
1) fli== — и 2) a2 = w2R,
т
где F— сила, которую показывает динамометр при вращении,
т— масса шара отвеса, w— частота вращения, при которой от-
вес устанавливается вертикально, R— радиус, по которому дви-
жется шарик (/? = с, см. рис. 68). Силу F отсчитывают при отклю-
ченном электродвигателе.
Установив отвес вертикально, отсчитывают показание дина-
мометра. Массу шара определяют взвешиванием, центростреми-
тельное ускорение находят так же, как и в первом случае:
Экспериментальные результаты могут быть следующими:
/"=(0,30 ±0,01)//, /и = (58 ±0,5) г,
а. =(5,2 ±0,2) м/с2;
/=(14,5±0,2) с, R = (7,5±0,2) см,
а2 = (5,4 ±0,2) м/с2.
8.	Изучение зависимости мощности
на валу электродвигателя
от нагрузки
Оборудование: прибор по враща-
тельному движению, лабораторный блок
питания, вольтметр М45М, штангенцир-
куль, штатив лабораторный, проводники.
Цель работы: построить гра-
фик зависимости механической мощ-
ности электродвигателя от на-
грузки.
Установку собирают по рисун-
ку 70, а электрическую цепь — по
рисунку 71. В качестве индикатора
применяют вольтметр М45М со
шкалой на 3 В. Индикатор (галь-
ванометр) служит спидометром, ко-
Рис. 70
75
торый проградуирован так, что цена одного деления соот-
ветствует 1 об/с.
Лабораторную работу проводят по известной методике. Диа-
метр шкива D измеряют штангенциркулем, частоту вращения
шкива отсчитывают по вольтметру, силу — по динамометрам, мощ-
ность подсчитывают по формуле
7V == ™DnF,
где F — разность показаний динамометров.
В качестве примера приведем возможные результаты: D =
= (19,0±0,1) мм.
Полученные данные записывают в таблицу.
По данным таблицы строят график зависимости мощности
электродвигателя N от силы F, приложенной к шкиву.
Fi, Н	0,07	0,10	0,15	0,20	0,25	0,30	0,35	0,40	0,44
л2, н	0,01	0,03	0,05	0,06	0,08	0,11	.0,13	0,16	0,16
п, об/с	75	70	60	47	37	25	15	7	3
л н	0,06	| 0,07 1	0,10	0,14	0,17	0,19	0,22	0,24	0,28
М Вт	0,27	0,32	0,39	0,39	0,37	0,29	0,20	0,10	0,05
Из таблицы видно, что вначале мощность увеличивается, а за-
тем уменьшается.
9.	Изучение уравнения динамики
вращательного движения
Оборудование: прибор по вращательному движению, лабораторный
блок питания, штатив лабораторный, набор гирь, лента измерительная, нить,
секундомер, линейка ученическая, штангенциркуль.
Цель работы: определить момент инерции диска двумя
способами.
Эту работу можно выполнить на факультативных занятиях.
Диск устанавливают на горизонтальном стержне, который ук-
репляют в муфте штатива (см. рис. 69). На желоб в диске накру-
чивают нить длиной 2 м, на конце которой делают петлю. К петле
подвешивают гири. Вначале подбирают такую гирю, под действи-
ем которой диск практически вращается равномерно. Затем цеп-
ляют гирю массой /и, создающей момент силы F/?, который вра-
щает диск с угловым ускорением е.
76
По основному закону вращательного движения
FR=le,
где I — момент инерции диска, который можно определить экспе-
риментально.
Выразим F и в через величины, которые можно измерить не-
посредственно. Линейное ускорение на ободе диска а=е/?. Если
гиря опускалась с высоты ft, то
, аР
где t — время движения гири.
По второму закону Ньютона для гири mg—F=tna, откуда
Зная значение F, можно найти момент инерции диска
В качестве примера приведем результаты одного из вариантов;
т = (8,0+0,2) г,	R = (0,118 + 0,002) м,
А = (1,40±0,01) м,	<=(2,4+0,1) с,
/ = (2,3+0,!)• 10-3 кг-м2.
Из теории следует, что момент инерции диска равен;
/, = 0,5 т,/?2,
где т\ — масса диска, R — радиус диска.
Находим эти данные экспериментально:
т,= (310±1) г,
/= (2,2±0,1) • IO-3 кг-м2.
10.	Изучение законов криволинейного движения
Оборудование: прибор для изучения взаимодействия тел, штатив ла-
бораторный (2 шт.), лента измерительная, пускатель, лист чистой и копиро-
вальной бумаги, лента липкая.
Цель работы: определить скорость тела, подвешенного на
стержне, в момент прохождения положения равновесия.
Пусть тело, подвешенное на нити длиной /, укреплено в точ-
ке О и поднято до уровня подвеса А (рис. 72). После отпускания
оно начнет двигаться по окружности. В точке В тело будет иметь
скорость v в горизонтальном направлении. Определим модуль
скорости теоретически.
77
Допустим, что тело скатывается по
Тогда скорость тела в точке В равна:
наклонной плоскости АВ.
v = }2as,
где s=AB, а — ускорение тела на пути $. Учитывая, что а =
= gsina, найдем ускорение тела:
1
a=gT’
где I — высота наклонной плоскости.
Зная ускорение тела, можно найти его скорость:
v=^2gl.
Если предположить, что тело скатывалось сначала по участ-
ку АС, а затем по СВ (рис. 73), то скорость тела в точке С равна:
vi=l/2ghi,
а скорость тела в точке В находим из уравнения
y2-vi=2gh2,
следовательно, ________________
y = V2g-(fti+A2), или v = ^2gh.
Таким образом, модуль скорости v зависит только от высоты,
с которой скатывается тело. Дугу АС В можно представить как
переходящие друг в друга бесконечно малые наклонные плоско-
сти. Тогда, очевидно, при скатывании с высоты h по этой дуге
скорость тела в точке В окажется равной u = V2g/i. (Этот резуль-
тат следует и из закона сохранения энергии.)
Чтобы проверить этот вывод экспериментально, можно вос-
пользоваться прибором для изучения взаимодействия тел, позво-
ляющим телу двигаться свободно от точки В. До точки В тело
движется по окружности, а после этой точки движется по пара-
боле с начальной скоростью v в горизонтальном направлении
(рис. 74). Зная высоту Л2 и дальность полета $, легко найти ско-
рость с/1 и сравнить ее с ранее полученным значением и. В самом
деле, s = tM, Л2=-— » тогда vt=sy —.
78
Установку собирают по рисунку 75. Измеряют длину крюч-
ка А. Прибор на штативе закрепляют так, чтобы расстояние h
от подвешенного шарика до стола было 20 см. Подвешенный на
крючок шарик устанавливают на взведенный пускатель, закреп-
ленный в муфте штатива так, чтобы стержень крючка распола-
гался горизонтально. После пробного пуска замечают ориентиро-
вочно место падения шарика на стол, где кладут лист чистой бу-
маги и укрепляют его липкой лентой. Сверху накладывают лист
копировальной бумаги. Для ограничения движения шара за бу-
магой устанавливают ящик, в котором хранится прибор.
Выполняют 10—15 пусков шарика. После каждого пуска сни-
мают копировальную бумагу и крестиком отмечают место паде-
ния шарика, а черточкой — возможный след от повторного уда-
ра (этот след меньше размером). По густоте следов падения
шарика находят среднюю точку падения.
Вдоль свободно висящего крючка под подвешенным шариком
отмечают на столе точку. Находят расстояние от этой точки до
средней точки падения шарика, т. е. дальность полета s.
В качестве примера приведем возможные результаты:
I = (30,0±0,5) см,	v == (2,42 ±0,02) м/с,
А= (20,0±0,5) см, V. = (2,50±0,07) м/с.
$=(50±1) см,
11.	Изучение взаимодействия тел
Оборудование: прибор для
изучения взаимодействия тел, лабора-
торный штатив (2 шт.), лента измери-
тельная, лист чистой и копировальной
бумаги, лента липкая.
Цель работы: уяснить за-
коны упругого и неупругого
столкновения шаров.
Установку собирают по ри-
сунку 76. Поднимают полочку П
вверх и стопорят спусковым ры-
79
чагом Р. На полочку в лунку устанавливают шар (при упругом
ударе — стальной, при неупругсм — пластмассовый с каналом, за-
полненным пластилином). Вращением регулировочного винта В
перемещают по вертикали кронштейн с осью крючка до тех пор,
пока центры масс шаров (подвешенного на крючке и установлен-
ного на полочке) окажутся на одном уровне, и затем кронштейн
закрепляют стопорным винтом. Взводят пускатель и устанавлива-
ют на нем шар, подвешенный на крючке. (Перед началом опыта
пускатель закрепляют так, чтобы при установке на него шара
крючок располагался горизонтально.) После пуска шара крючок
ударяет о спусковой рычаг и полочка резко опускается. Первый
шар (слетевший с крючка) ударяет о второй (бывший на полоч-
ке) , который падает с начальной горизонтальной скоростью. Место
падения второго шара фиксируется на бумаге (под копиркой).
При изучении упругого удара опыт проводят с двумя шарами
одинаковой массы. После взаимодействия второй шар должен
приобрести скорость v, которую первый имел к моменту взаимо-
действия. В самом деле, при центральном ударе
mv = mu + m^Vt,
mv2___ mu2 .
~2	~	2~~ ’
где m и v — соответственно масса и скорость первого шара до
удара, и — скорость первого шара после удара, mi и v2—масса
и скорость второго шара после удара. Решая систему уравнений
относительно vt, получим:
v, =——— v	(для т = тх fi = v).
Скорость v можно определить из закона сохранения энергии
mgh =	:
v = V2gh,
где й=/— длина крючка.
Скорость второго шара находят из законов кинематики
рассматривая движение шара как движение тела, брошенного го-
ризонтально:
откуда
VA = S
где s — дальность полета в горизонтальном направлении, hi — вы-
сота, с которой шар брошен горизонтально.
Работа сводится к сравнению скоростей v и
В лабораторной работе нужно проделать не менее 15 пусков
шара. Целесообразно после каждого пуска снимать копироваль-
80
ную бумагу и отмечать крестиком основной след от удара, а чер-
точкой— повторный (более слабый). По густоте падений шара
находят среднюю точку.
В случае упругого удара (со стальными шарами) возможны
следующие результаты:
h = (30,0+0,4) см,	v = (2,42±0,02) м/с,
$ = (48 + 1) см,	vt = (2,40+0,07) м/с.
hx = (20,0+0,2) см,
В случае неупругого удара стальной шар влетает в канал
пластмассового шара и остается в нем. Тогда
mv= (т+т\) v',
где т и v — соответственно масса и скорость стального шара до
взаимодействия, mi — масса пластмассового шара, v' — скорость
шаров после взаимодействия. Находим скорость шаров после
взаимодействия:
г»' = —-— К 2gh.
С другой стороны, эту же скорость можно определить по даль-
ности полета при горизонтальном бросании, обозначая ее в этом
случае через th:	____
1 У 2hx
В случае неупругого
удара возможны следующие результаты:
А = (30,0±0,4) см,
hx = (20,0 ±0,2) см,
s = (31,0±0,5) см,
г»'= (1,54 ±0,02) м/с,
/и = (65,7 ±0,1) г,
/П1 = (39,7±0,1) г,
п, =(1,55 ±0,02) м/с
12.	Определение скорости бросания шара
Оборудование: прибор для изучения взаимодействия тел, лента изме-
рительная, штатив лабораторный (2 шт.), лист чистой и копировальной бумаги,
лента липкая.
Цель работы: определить скорость бросания шара с уче-
том момента инерции стержня.
Данная работа может проводиться только на факультативных
занятиях.
Установку собирают по рисунку 76. В исходном состоянии
(когда шар находится на полочке пускателя) система шар — крю-
чок обладает энергией
mgl-\-mxg
гм т — масса шара, I — длина стержня, т\ — масса крючка,
6 Заказ № 1076
81
— —высота, на которую поднят центр масс крючка (будем счи-
тать, что крючок представляет собой однородный стержень дли-
ной /).
После пуска шара потенциальная энергия системы шар — стер-
жень переходит в энергию вращения. По закону сохранения
энергии
... , I I Iw2 , f,w2
mgl + mig— ~ —+ -^,
где /(/=m/2)—момент инерции шара, /1	—момент
инерции стержня (моменты инерции берут относительно точки
(V \
1—угловая скорость стержня в вер-
тикальном положении (v — линейная скорость конца стержня).
Подставляя значения /, /1 и w в уравнение закона сохранения
энергии и решая его относительно и, получим:

(1)
Если пренебречь кинетической энергией стержня, т. е. допу-
стить, что /П] = 0, то v=^2gl. Подсчитывая скорость по этой фор-
муле, получим:
с/= (2,42 ±0,02) м/с.
Оценим возможность такого допущения, учитывая, что /п =
= (65,7±0,1) г, /И!= (33,5±0,1) г.
Подсчитаем скорость шара по формуле (1): v= (2,52±0,02) м/с.
Таким образом, пренебрежение энергией стержня приводит к
ошибке в определении скорости на 0,1 м/с, что превышает по-
грешность 0,02 м/с.
13.	Изучение движения тела,
брошенного под углом к горизонту
Оборудование: пружина универсальная, штатив лабораторный, лента
измерительная, лист чистой и копировальной бумаги, лента липкая.
Цель работы: закрепить знания по движению тела в поле
силы тяжести.
Универсальную пружину укрепляют на штативе, стоящем на
подставке так, чтобы тело находилось на уровне стола (рис. 77).
Тело бросают под углом 30, 45, 60 и 90°. При бросании тела го-
ризонтально штатив ставят на стол. Лабораторную работу про-
водят по известной методике.
Рассмотрим в качестве примера определение начальной ско-
82
Рис. 77
рости тела и высоты его подъема при стрельбе под углом 45°.
Из уравнений движения можно определить скорость бросания
v = ]/"gs
и наибольшую высоту полета тела
где g— ускорение свободного падения, s — дальность полета шара.
Лабораторную работу проводят в следующей последователь-
ности. Универсальную пружину устанавливают под углом 45° к
горизонту, тело опускают в лунку штока. Отпустив винт муфты
штатива, находят такое положение универсальной пружины, при
котором тело оказывается на уровне крышки стола. Производят
пробный выстрел. В месте падения тела помещают лист чистой
бумаги и закрепляют ее липкой лентой. На чистую бумагу накла-
дывают лист копировальной бумаги. Для ограничения движения
тела за бумагой устанавливают бортик (ящик, в котором хранит-
ся универсальная пружина).
Производят 15 выстрелов. По следам от падения тела находят
среднюю точку. Измерительной лентой определяют дальность по-
лета s, т. е. расстояние от центра опущенного в лунку шарика до
средней точки падения.
В лабораторной работе возможны такие результаты: s =
= (55±1) см.
С учетом погрешности отсчета угла v = (2,3±0,1) м/с; Л =
= (14±1) см.
6’
83
Для проверки правильности расчета h на штативе закрепляют
кольцо, которое располагают в предполагаемом месте наивысшей
точки траектории. Пущенное с помощью универсальной пружины
тело должно пролететь через кольцо.
14.	Изучение закона сохранения энергии
с помощью универсальной пружины
Оборудование: пружина универсальная, штатив лабораторный, лента
измерительная, весы учебные, набор гирь, лист чистой и копировальной бумаги,
лента липкая.
Цель работы: изучить переход энергии деформированной
пружины в энергию движущихся тел.
В связи с тем что работа сложная, ее целесообразно выпол-
нять на факультативных занятиях.
Для изучения закона сохранения энергии с помощью универ-
сальной пружины установку собирают по рисунку 77. В лабора-
торной работе сравнивают энергию деформированной пружины Е\
и энергию Еъ полученную шаром, штоком и пружиной после бро-
сания шара.
Если сжать универсальную пружину, то ее энергия будет
равна:
= (1)
где k — жесткость пружины, х — смещение, которое фиксируется
движком.
При бросании шара под углом к горизонту пружина распрям-
ляется и ее энергия переходит в кинетическую энергию шара
^21= в потенциальную энергию штока E^^rn^gh и энер-
р __
^23- 2
гию деформации пружины
, обусловленную движением
штока по инерции, где т — масса шара, v — приобретаемая ша-
ром скорость, mi — масса штока, h — высота, на которую подни-
мается шток, Xi — смещение пружины от 0 в сторону движения
штока по инерции.
Жесткость пружины k определяется экспериментально. С этой
целью универсальную пружину устанавливают вертикально.
К штоку подвешивают груз известной массы /н0 и по шкале от-
считывают растяжение пружины х0. Тогда

(2)
Опыт выполняют в такой последовательности. Универсальную
пружину устанавливают под углом а=45°. Оттянув шток вниз,
сжимают пружину на величину х, что фиксируется положением
нижнего движка. Верхний движок перемещают к положению
равновесия. Производят выстрел шаром, который приобретает
84
скорость v. Одновременно шток, двигаясь по инерции после по-
ложения равновесия, толкает верхний движок и сам перемещается
вверх на величину Х\ (что и фиксируется верхним движком).
Чтобы уменьшить влияние трения верхнего движка, опыт про-
водят 5—6 раз.
Вычисления выполняют в такой последовательности: сначала
определяют жесткость пружины по формуле (2), а затем подсчи-
тывают энергию Et деформированной пружины при смещении х
по формуле (1). Энергию Ег, равную сумме энергий шара и што-
ка (Е2—Е21+Е22+Е23), подсчитывают почленно. При этом ско-
рость_шара при бросании под углом 45° находят по формуле
и=У#$ ($ — дальность полета); высоту поднятия штока — по
формуле ft=/sina (Z — расстояние между движками); массу сна-
ряда tn и массу штока определяют взвешиванием.
В конце работы сравнивают энергии Ei и Е2, которые в пре-
делах допустимых ошибок должны быть равны.
В лабораторной работе возможны следующие результаты: при
определении жесткости пружины под действием груза 700 г она
растянулась на 52 мм, k= (130 + 3) Н/м;
а=(45±2)°, т = (16,7±0,1) г, т!=(75±1) г,
/=(115+1) мм, х=(65±1) мм, xi=(50+l) мм,
Е,= (0,27 ±0,01) Дж,
— =	= (0,045 + 0,002) Дж,
2	2
^ = (0,162 ±0,003) Дж,
m{gh = ^- = (0,061 ±0,006) Дж,
У2
+	+/nig/i=(0,27±0,01) Дж.
Второй вариант, рассматривающий растяжение пружины под
действием привязанного к ней падающего груза, общеизвестен.
В этом случае пружину укрепляют на штативе в вертикальном
положении. К серьге штока подвешивают на нити груз (достаточ-
но тяжелый). Деформация пружины после пуска груза фиксиру-
ется нижним движком.
15.	Изучение упругих свойств пружины
Оборудование: пружина универсальная, штатив лабораторный, грузы
с крючками, секундомер.
Цель работы: сравнить периоды колебаний пружинного
маятника, полученные теоретически из формулы Т = 2п~^/~—
и экспериментально.
85
Рис. 78
Установку собирают по рисунку 78. Нижнюю
половину штока и нижний бортик универсаль-
ной пружины отвинчивают и к штоку подвеши-
вают груз. Для определения жесткости пружины
подвешивают груз такой массы т, чтобы растя-
жение универсальной пружины было в пределах
ее шкалы.
В качестве примера приведем возможные ре-
зультаты:
теоретические экспериментальные
/п1 = (200 ±2) г,	х = (58±1) мм,
т = (600±6) г,	k = (34,0±0,7) Н/м,
7'=2«j/-”, Т= (0,82±0,01) с;
время 10 колебаний t— (8,30±0,05) с.
Л = у,	1\ = (0,830 ± 0,005) с.
16.	Изучение закона
сохранения импульса
Оборудование: пистолет баллистический, маят-
ник баллистический, штатив лабораторный, лента измери-
тельная.
Цель работы: определить высоту отклонения баллистиче-
ского маятника после упругого взаимодействия с шариком бал-
листического пистолета.
Лабораторную работу целесообразно проводить в виде экспе-
риментальной задачи.
Пусть скорость шарика после выстрела из баллистического
пистолета его масса ть масса маятника m2, скорость после
удара v2, а скорость шарика после удара о маятник v12. На осно-
вании закона сохранения импульса и закона сохранения и пре-
вращения энергии можно записать:
tnivi = m2v2 +	,
/И1У? m2v% . т&Ъ
2	2	2 ’	V 7
где скорость и12 может быть как положительной, так и отрица-
тельной. После преобразований найдем скорость маятника после
удара:
г,2= -2^ .	(2)
/И1±т2
Запишем закон сохранения и превращения энергии:
m2v% »,
—— = m2gn,
86
где h — высота, на которую поднимается центр масс маятника
после удара. Следовательно,
Подставляя значение и2 из уравнения (2), получим:
/г = —	.	(3)
Массу находят взвешиванием, а скорость шарика после вы-
стрела определяют известными методами: по дальности полета
при горизонтальной стрельбе или по высоте подъема при верти-
кальной.
При кинематическом способе определения скорости могут быть
следующие результаты: и!=(3,5±0,1) м/с.
Высота отклонения баллистического маятника h= (0,22±0,01) м.
Для экспериментальной проверки полученного теоретически
результата установку собирают по рисунку 79. Регулируя муфты
штатива, добиваются приблизительного совмещения оси пистоле-
та и маятника. Выполняют 5—6 выстрелов, не возвращая указа-
тель. При этом шарик упруго ударяется о дно маятника. Измеря-
ют высоту h[ центра масс маятника над столом при свободном
подвесе и высоту h2 центра масс при максимальном отклонении.
Находят:
A = ft2 — Ai= (0,21 ±0,01) м.
Рис. 79
Рис. 80
87
Для определения скорости снаряда с помощью баллистическо-
го маятника установку собирают по рисунку 80. После выстрела
шарик влетает в канал маятника и застревает в нем. Запишем
закон сохранения импульса:
^1^1= (mi + m2)v,	(4)
где т\ — масса шарика, uj — его скорость после выстрела, т%—
масса маятника, v — скорость маятника с застрявшим в нем ша-
риком. Для определения скорости v воспользуемся законом со-
хранения и превращения энергии:
_(т,+та)^.	(5)
где h = h2—Ль
Найдя скорость v из уравнения (5) и подставив ее значение в
уравнение (4), получим:
Возможен результат oi=(3,6±0,2) м/с, который хорошо со-
гласуется с кинематическим способом определения скорости ша-
рика: о1=(3,5±0,1) м/с.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА
17.	Определение диаметра молекулы
и постоянной Авогадро
Оборудование: микропипетка со шкалой, ванна размером 40X30 см,
раствор жидкости в спирте с концентрацией 1 : 400 (олеиновая кислота и Др-),
тальк (ликоподий, пудра, порошок мела), линейка измерительная, лист бумаги.
Цель работы: определить приблизительно диаметр моле-
кулы и постоянную Авогадро.
Исследуемая жидкость должна растворяться в спирте (эфире)
и быть легче воды, не растворяясь в ней. При попадании капли
раствора на поверхность воды спирт растворяется в воде, а ис-
следуемая жидкость образует пятно площадью S и толщиной d
(порядка диаметра молекул).
Если допустить, что молекула имеет форму шара, то объем
одной молекулы равен:
а молярная масса
Ж = р—TVA
г 2 А >
88
где р — плотность жидкости, d — диаметр молекулы, МА—посто-
янная Авогадро. Отсюда легко найти Na'

2М
В лабораторной работе необходимо определить диаметр моле-
кулы d. В микропипетку набирают 0,5 мл раствора и, расположив
ее над сосудом, отсчитывают число капель п, содержащихся в
этом объеме. Проделав опыт несколько раз, находят среднее значе-
ние числа капель в объеме 0,5 мл, а затем подсчитывают объем
исследуемой жидкости в капле:
где п — число капель в объеме 0,5 мл, 1 :400 — концентрация рас-
твора.
В ванну наливают воду толщиной 1—2 см. Насыпают тальк
тонким слоем на лист бумаги, ударяя слегка пальцем по коро-
бочке. Расположив лист бумаги выше и сбоку от ванны на рас-
стоянии 10—20 см, тальк сдувают с бумаги. На поверхность воды
в ванне из пипетки капают одну каплю раствора. Линейкой изме-
ряют средний диаметр образовавшегося пятна D и подсчитывают
его площадь. Опыт повторяют 2—3 раза, а затем подсчитывают
диаметр молекул d и постоянную Авогадро.
При выполнении лабораторной работы следует иметь в виду,
что иногда вода из городской сети имеет примеси, затрудняющие
растекание капли. В этом случае необходимо тщательно промыть
ванну и использовать дистиллированную воду.
Спирт, имеющий примеси, может легко растекаться по поверх-
ности воды, поэтому для раствора необходим чистый этиловый
спирт.
Для приготовления раствора необходимой концентрации нуж-
но отмерить 0,5 мл жидкости и добавить в нее 4,5 мл спирта, за-
тем в 0,5 мл полученного раствора с концентрацией 1 :10 доба-
вить 4,5 мл спирта; в 0,5 мл полученного раствора с концентра-
цией 1 : 100 добавить 1,5 мл спирта. Получившийся раствор будет
иметь концентрацию 1 :400. Если применять раствор большей
концентрации, то необходимо иметь ванну больших размеров.
В лабораторной работе можно использовать олеиновую кис-
лоту. В этом случае возможны следующие результаты:
Л4 = 282-10“3 кг/моль, р = 890 кг/м3, п = 38,
£)=(22±2) см — диаметр пятна масла на поверхности воды,
d = 9-10“10 м, Wa=8-1023 моль-1.
18.	Изучение первого закона термодинамики
Оборудование: камера с нагревателем, прибор механического нагрева,
лабораторный блок питания, термометр, динамометр учебный, авометр, штатив
лабораторный, нить, стакан.
89
Цель работы: сравнить изменение внутренней энергии си-
стемы (камера, вода, прибор механического нагрева, окружающая
среда), осуществляемое за счет теплопередачи и совершения ра-
боты.
Внутренняя энергия системы может изменяться двумя спосо-
бами: 1) за счет совершения работы над системой и 2) при теп-
лопередаче.
Работа над системой может совершаться при вращении ручки
прибора механического нагрева, а теплопередача — за счет элект-
рической энергии, потребляемой спиралью камеры.
Запишем первый закон термодинамики:
LU=A + Q,
где AU— изменение внутренней энергии, А — механическая рабо-
та, совершаемая над системой, Q — количество теплоты, передан-
ное системе от нагревателя.
В первом случае ДУ=Л, во втором A(/=Q.
В лабораторной работе нужно сравнить А и Q для одного и
того же изменения внутренней энергии АС/. Изменение внутренней
энергии можно фиксировать по изменению температуры А/ (на-
пример, воды в камере). Если за то же время системе передать
количество теплоты Q=A, то внутренняя энергия тоже должна
измениться на АГ/ и тогда Q = AU.
Для определения силы, действующей на рычаг при вращении
ручки прибора механического нагрева, установку собирают по
рисунку 81. Во время снятия показаний силы по динамометру ры-
Рис. 81
Рис. 82
90
чаг должен располагаться под прямым углом к направлению си-
лы со стороны динамометра. Длина рычага г, следовательно, за
п оборотов ручки совершается работа
А = 2nrnF.	(1)
Для определения изменения температуры, обусловленного со-
вершением работы, установку собирают по рисунку 82. В камеру
наливают воду до нижнего штриха, нанесенного на смотровом
окне, измеряют температуру воды а затем делают п оборотов
ручкой прибора механического нагрева. Тепло, выделяющееся
при трении, идет на изменение внутренней энергии системы, что
вызывает повышение температуры воды до t2. (Экспериментатор
за 7 мин делает 1000 об.)
Затем из камеры выливают нагретую воду и заполняют ее до
того же уровня водой с температурой // (приблизительно равной
(лучше равной) температуре Нагреватель камеры подключают
к источнику переменного тока напряжением 6,3 В. Необходимо
предварительно рассчитать время, в течение которого должен
быть включен электрический нагреватель, чтобы выделившееся
количество теплоты было равно ранее произведенной работе. Для
этого по формуле (1) подсчитывают работу, совершенную за
1000 об. Кроме того, известно, что количество теплоты, выде-
ляющееся в проводнике
Но Q = A, приравняв правые части равенства, найдем время т,
в течение которого должен быть включен нагреватель:
AR
где /?= 10 Ом — сопротивление спирали нагревателя, U — напря-
жение источника тока, которое замеряют авометром.
По истечении времени т нагреватель отключают и снимают по-
казание термометра t*. Сравнивают показания
Д/ = t2 — и Д/' = i2 — t\.
В лабораторной работе возможны следующие результаты:
г=(0,100±0,001) м, F=(3,2±0,2) Н, и-1000, Д/= (5,6±0,6) °C.
Работа силы трения А «2000 Дж.
С7=(6,9±0,1) В, /?= (10,0±0,1) Ом.
Для выделения энергии 2000 Дж необходимо 7 мин 6 с.
М' = (6,0 + 0,3) ° С.
Повторный опыт с изменением температуры системы путем
теплопередачи от электронагревателя всегда дает один и тот же
результат: Af=6°C.
91
19.	Определение молярной массы эфира
Оборудование: баллон, лабораторный манометр, микропипетка, ли-
нейка измерительная, лабораторный штатив, исследуемая жидкость (эфир,
спирт и др.), термометр, мензурка.
Цель работы: определить молярную и относительную моле-
кулярную массу жидкости.
Если небольшое количество легкоиспаряющейся жидкости, на-
пример эфира, ввести в закрытый сосуд, то эфир легко испарится
и создаст дополнительное давление. Пары эфира будут подчи-
няться уравнению Менделеева — Клапейрона, из которого можно
получить значение молярной массы:
м = -^,
рУ
где т — масса паров эфира, R — универсальная газовая постоян-
ная, Т — температура газообразного эфира, р — дополнительное
давление, созданное парами эфира, V — объем газообразного эфи-
ра. Следовательно, для определения молярной массы М нужно
определить массу жидкого эфира /п = рУж (где р = 730кг/м3—плот-
ность эфира, — объем жидкого эфира, в малых количествах его
можно отмерить с помощью микропипетки) и температуру Т газо-
образного эфира (она равна температуре окружающего воздуха
и легко измеряется термомет-
Рис. 83
ром).
Собирают установку по ри-
сунку 83. В микропипетку наби-
рают 0,1 мл эфира, пробку мик-
ропипетки плотно вставляют в
отверстие крышки баллона и
эфир вводят в баллон. Можно
предварительно определить чис-
ло капель эфира в 1 см3, а затем
ввести число капель, соответст-
вующее 0,1 см3 (в нашем вари-
анте 9 капель). Когда показа-
ние манометра достигнет мак-
симального значения, отсчиты-
вают давление р, измеряя ли-
нейкой разность уровней воды
в манометре. Вынимают пробку
с микропипеткой и повторяют
измерения несколько раз.
Определяют объем баллона,
наполнив его водой, которую за-
тем переливают в мензурку.
Для работы с другой жид-
костью необходимо баллон тща-
тельно промыть.
92
Увеличить точность результата можно за счет увеличения ем-
кости баллона. Например, если использовать трехлитровую стек-
лянную банку, то вводимый объем жидкости можно увеличить
в 3 раза.
В конце работы подсчитывают молярную массу эфира
[(С2Н5)2О].
Для определения молярной массы эфира можно использовать
и прибор по изучению свойств газов.
В лабораторной работе для эфира возможны следующие ре-
зультаты:
уж = (ОД00±0,005) см3,	/? = 8,31 Дж/(мольЖ),
h = (21,3±0,3) см,	р = 710 кг/м3,
Уг=(1040±10) см3,
t = (20,0±0,5)°С,	М = (77 + 6)-10-3 кг/моль.
20.	Определение температурного коэффициента
давления и температурного коэффициента
объемного расширения газа
Оборудование: прибор для изу-
чения свойств газов, термометр, шта-
тив лабораторный, линейка измеритель-
ная на 50 см, сосуды с холодной и го-
рячей водой, пипетка, сосуд с машин-
ным маслом, барометр.
Цель работы: уяснить га-
зовые законы.
Установку собирают по ри-
сунку 84. Грушу наполняют во-
дой и вставляют в компенсаци-
онную трубку прибора для изу-
чения свойств газов. Отпустив
винт зажима Гофмана и медлен-
но нажимая на грушу, воду впус-
кают в калиброванный и мано-
метрический каналы приблизи-
тельно до третьего большого де-
ления шкалы и вновь зажимают
зажимом. Через верхнее отвер-
стие калиброванного канала пи-
петкой вводят 0,5—1 см3 машин-
ного масла. В ванну наливают
холодную (комнатную) воду и
измеряют ее температуру Ре-
зиновой пробкой закрывают ка-
либрованный канал и замечают
деление шкалы, у которого рас-
положен верхний уровень масля-
ной пробки. Записывают объем
Рис. 84
93
газа (воздуха) Vt в камере при температуре Л- По барометру
отсчитывают давление pt газа.
Дальше работу можно проводить разными способами.
Можно, например, заменить холодную воду теплой и записать
новые параметры газа р2 и V2 при температуре t2, а затем
Р\ V1	Ра Vo т т
сравнить соотношения -  — и —	. Но так как изменение пара-
метров оказывается незначительным, то этот способ не очень убе-
дителен. Поэтому целесообразнее найти отдельно температурный
коэффициент объемного расширения а и температурный коэффи-
циент давления у.
Для этого после измерения температуры холодной воды Л и
снятия показания шкалы калиброванного канала в отдельный
сосуд наливают воду, температура которой t2 (~ на 10 °C выше
температуры ti). Открыв зажим на сливной трубке, холодную во-
ду выпускают, а ванну наполняют теплой водой. При нагревании
газа в камере его давление возрастает, а объем увеличивается.
При определении температурного коэффициента давления объем
газа доводят до первоначального значения, открыв немного за-
жим и одновременно нажимая на грушу. Воду в каналы впускают
до тех пор, пока уровень масляной пробки достигнет первоначаль-
ного деления, а затем измеряют температуру воды t2 и разность
уровней жидкости в калиброванном канале и манометрической
трубке. Разность уровней жидкостей есть давление Др в сан-
тиметрах водяного столба. Полученные данные заносят в таб-
лицу.
В качестве примера приведем данные, полученные в лабора-
торной работе.
№ измерения	Физическая величина	Л, °C	fj, °C	Др, см вод. ст.	Т. К-1
1		14	23	32	0,0037
2		15,5	27	40	0,0037
3		19	30	38	0,0037
pi=(103±l) см вод. ст. (начальное давление, определяемое по
барометру), Р2=Р1 + Др,
1_s^’',=(0’0037 ± 0’0001)l<’''
Учитывая, что pi мало отличается от р2, температурный коэф-
фициент давления грубо можно подсчитать по формуле
7 = -^-.
*
94
Если определяют температурный коэффициент объемного рас-
ширения газа, то после заполнения ванны теплой водой работу
проводят следующим образом. Отпустив слегка зажим компенса-
ционной трубки, наблюдают за медленным опусканием воды в
манометрической трубке и калиброванном канале. Когда уровни
жидкости в каналах сравняются, зажим перекрывают. По шкале
калиброванного канала отмечают объем газа при нагревании.
В таблице приведены возможные результаты:
№ измерения	Физическая величина	°C	/а, °C	ДУ. см9	а, К-1
1		19	29	8,3	0,0039
2		19	28	6,9	0,0039
3 L			14	22	6,7	0,0039
Vi=(222±l) см3 (объем камеры), V2=Vi + AV:
ДУ	,
а = и/ Л/Г> а = (0.0039 ± 0,0002)К-1.
— V2T1
Используя прибор для изучения свойств газов, можно выпол-
нить опыты по подтверждению закона Бойля—Мариотта. При
этом измерения сводятся к тем, которые были рассмотрены
выше.
Прибор для изучения свойств газов позволяет также изучить
характер зависимости давления насыщенных паров воды от тем-
пературы. В этом случае в калиброванный канал не вводят масло.
Следовательно, в камере будут содержаться насыщенные пары
воды. Нажимая на грушу, в каналы впускают воду до пятого де-
ления шкалы и перекрывают зажимом Гофмана. В ванну налива-
ют холодную воду и закрывают пробкой калиброванный канал.
Измеряют температуру холодной воды Затем холодную воду
заменяют теплой, температура которой на 2—3°С выше t\. При
слегка открытом зажиме нажатием на грушу доводят уровень
воды в калиброванном канале до пятого деления и линейкой из-
меряют разность уровней воды в калиброванном и манометриче-
ском каналах, т. е. находят давление Др (в см вод. ст.). Не-
сколько раз заменяют воду более горячей. Полученные данные
заносят в таблицу. По данным таблицы строят график.
В таблице приведены возможные результаты лабораторной
работы, где Др — экспериментально найденное изменение давле-
ния насыщенного пара воды, Др] — теоретически рассчитанное из-
менение давления газа, которое соответствовало бы изменению
температуры Д/, если бы в камере находился газ:
95
№ измерения	Физическая величина	6 °C	At °C	Ар, СМ ВОД, ст.	Apt, см вод. ст.
3 4 5 6		14 16,5 19 21,5 22 24	0 2,5 5 7,5 8 10	0 11,5 26 35 41 51	0 9,2 18,2 27 29 32
«А	21. Изучение линейного растяжения стали
я jB	Оборудование: прибор для изучения деформа-
dm	ции растяжения, штатив лабораторный, индикатор малых
*	перемещений, гири массой 500 г и 1 кг, стальной провод
диаметром 0,3 мм и длиной 0,15 м (корд для летающих
моделей), микрометр.
Цель работы: изучить характер измене-
ния удлинения стальной струны при изменении
силы растяжения; определить модуль Юнга.
Установку собирают по рисунку 85. Микро-
метром измеряют диаметр стальной струны.
Один конец струны в форме петли заправляют
gr 5$ в отверстие 1,5 мм кронштейна и зажимают
струну стопорным винтом, а второй пропускают
через отверстие 1,5 мм в рамке и закрепляют
на рычаге так, как в кронштейне. Перемещени-
ем муфты штатива добиваются такого положе-
ния, ЧТобы рычаг располагался в горизонталь-
Рис. 85 ном положении. К концу рычага подвешивают
гирю массой 500 г, снимают ее и вновь коррек-
тируют положение рычага. Рамку поднимают на 10—12 мм и сто-
порят винтом на струне. На кронштейне укрепляют индикатор.
Если применить стальной провод диаметром 0,3 мм (корд)',
то при нагрузках до 50 Н наблюдается упругая деформация. По-
казание индикатора можно снимать через 5 или 10 Н при измене-
нии нагрузки (принимаем £=10 м/с2). При больших нагрузках
появляется остаточная деформация. Полученные данные заносят
в таблицу, строят график и определяют модуль Юнга по формуле
Ь S Д/
В лабораторной работе возможны следующие результаты:
Сила, действую- щая на стру- ну, н	0	10	20	30	40	50	60	70	80
96
Показание инди- катора,* Ю~2 мм	60	90	120	150	180	210	249	294	336
Удлинение Д/, • 10-2ММ	0	30	60	90	120	150	189	234	276
Если к концу рычага подвесить гирю массой 1 кг, то струна
медленно растягивается и рвется.
Из таблицы видно, что до силы 50 Н наблюдается упругая
деформация. Это позволяет определить модуль Юнга по любым
данным до 50 Н:
F=(50±l) Н,
d= (0,30±0,01) мм,
/=(41,5±0,5) см,
Д/= (1,50±0,01) мм,
Е= (20±2) • 1010 Н/м2.
22.	Определение постоянной Фарадея
и молярной массы с помощью
прибора по электролизу
Оборудование: прибор по электролизу, амперметр со шкалой 0,5 А,
лабораторный блок питания, реостат сопротивлением 100 Ом, 5%-ный раствор
серной кислоты, раствор медного купороса, весы учебные, набор гнрь, часы с
секундной стрелкой, штатив лабораторный, термометр, барометр, проводники.
С прибором по электролизу можно выполнить разные работы:
определить постоянную Фарадея двумя методами — по массе от-
ложившейся на катоде меди или по объему выделившегося газа;
подсчитать элементарный заряд и определить молярную массу
меди.
На лабораторных занятиях, применяя прибор по электролизу,
можно выполнить наблюдения, подтверждающие разную способ-
ность веществ отдавать и приобретать электроны. Для этих целей
можно использовать слабые растворы серной и соляной кислот,
растворы медного купороса, поваренной соли и пр. в сочетании
с разными электродами. В процессе выполнения лабораторных
работ можно изучать следующие закономерности:
т = kit, т — — — It, т. — — — It
nF	neN
^~-±-It.
RT	2neN
Применяя прибор по электролизу (см. рис. 31), можно изме-
рить следующие физические величины: т, I, t, п, р, V, Т. Значе-
ния же величин k, М, F, N, е, R можно найти на основе косвенных
измерений. Рассмотрим для примера определение постоянной Фа-
радея F и молярной массы меди М.
7 Заказ № 1076
97
В гнезда блока каналов плотно вставляют снизу стальные
электроды и стопорят их, а сверху устанавливают трубки для
сбора газа и компенсационный цилиндр. Прибор укрепляют на
штативе. Электроды через амперметр, реостат и ключ подключают
к источнику постоянного тока напряжением 36 В. Открыв краны,
через компенсационный цилиндр заливают электролит до уровня
кранов. Включают электрическую цепь на 0,5—1 мин и наблюда-
ют выделение пузырьков газа на электродах. Устанавливают силу
тока 0,3 А. Затем ключ размыкают, а краны перекрывают. Заме-
тив время начала эксперимента, ключ замыкают и в течение
10 мин с помощью реостата поддерживают силу тока 0,3 А. Через
10 мин цепь размыкают и после того, как пузырьки газа переста-
нут всплывать, замечают объем выделившегося водорода. (В рас-
сматриваемом режиме водород займет 20 см3 в трубке для сбора
газа и несколько кубических сантиметров в калиброванном ка-
нале.)
Для повторных измерений краны открывают, медленно выпу-
ская газ, а затем повторяют эксперимент.
В качестве примера приведем возможные результаты экспери-
мента:
/ = (0,30 + 0,01) A,
/=(600 ±2) с,	Р
У= (24,0+0,5) см3, Г= (94 000+ 5000) Кл/моль.
р = (9,9+0,1)-105 Па,
7= (294 + 1) К,
п = 2,
Этот прибор можно применить и для определения молярной
массы меди. В этом случае работу выполняют в такой последова-
тельности. Вначале взвешивают медный электрод. Затем в гнезда
блока каналов снизу вставляют медный и стальной электроды,
которые через амперметр, реостат и ключ подключают к источни-
ку постоянного тока так, чтобы медный электрод был соединен
с отрицательным полюсом. Через центральный канал заливают
раствор медного купороса. Быстро устанавливают силу тока 0,3 А.
Эту силу тока поддерживают с помощью реостата в течение
15 мин. По окончании эксперимента электролит сливают через
отливную трубку. Медный электрод смывают водой, просушивают
и взвешивают. Определяют молярную массу меди.
Возможны такие результаты:
т, = (60,400 ± 0,003) г, М =	,
/ = (0,30±0,01) А,
/=(900 + 2) с,
zn2 = (60,490 ± 0,003) г, М = (0,066 ± 0,007) кг/моль.
т = (0,090± 0,006) г,
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
23.	Изучение зависимости сопротивления
проводника и полупроводника
от температуры
Оборудование: камера с нагревателем, проводник медный, терморе-
зистор ММТ-4, малый мост Витстона ММВ, термометр, лабораторный блок
питания, проводники.
Цель работы: построить графики зависимости сопротивле-
ния медного проводника и полупроводника от температуры и оп-
ределить температурный коэффициент сопротивления меди.
Установку собирают по рисунку 86. В камеру наливают воду
до верхнего штриха, нанесенного на лицевой стороне. Нагреватель
подключают к источнику переменного тока напряжением 27 В.
Малый мост Витстона подключают к зажимам медного провод-
ника. Измеряют начальную температуру воды и соответствующее
сопротивление проводника. Вклю-
чают лабораторный блок питания
и наблюдают за изменением тем-
пературы. Отмечают сопротивле-
ние проводника через каждые 20°С.
Чтобы определение сопротивления
было более точным, отсчет следует
производить следующим образом.
В начале температуру воды доводят
до более высокого значения, чем
температура, которую надо опреде-
лить. Например, чтобы снять пока-
зания при температуре 60°С, ее
доводят до 61—62°С, затем отклю-
чают блок питания и следят за по-
нижением температуры. В нужный
момент (в нашем примере при
60рС) измеряют сопротивление про-
водника.
Для изучения зависимости со-
Рис. 86
7*
99
противления полупроводника от температуры вместо медного про-
водника в камеру вводят терморезистор, а работу проводят так
же, как и в предыдущем случае. Полученные данные заносят в
таблицы, а затем строят графики зависимости сопротивления про-
водника (рис. 87) и полупроводника (рис. 88) от температуры.
В данной работе возможны следующие данные:
Температура Г, °C .... Сопротивление проводника /?, Ом	 Сопротивление полупровод- ника 7?, кОм		22 3,4 12	40 3,6 7	60 3,85 4	80 4,15 2,5
Температурный коэффициент меди подсчитывают по формуле
« =	“ = (0,0038 + 0,0003) К-1.
24.	Определение электроемкости конденсатора
Оборудование: набор конденсаторов, лабораторный блок питания, пе-
реключатель, потенциометр сопротивлением 1 кОм, авометр, вольтметр М45М,
проводники.
Цель работы: изучить характер зависимости отброса
стрелки гальванометра от емкости и напряжения, ознакомиться с
простейшими способами определения емкости.
Собирают установку по электрической схеме, приведенной на
рисунке 89. Для измерения напряжения применяют авометр, ин-
дикатором же служит вольтметр М45М со шкалой 3 В.
Рассматривают зависимость отброса стрелки от емкости кон-
денсатора. Установив напряжение 30 В при подключенном кон-
денсаторе емкостью 1 мкФ, замечают значение отброса стрелки
при переключениях тумблера. Измерения повторяют для емко-
стей 2, 4, 6 и 8 мкФ и данные записывают в таблицу:
Емкость С, мкФ . .	1	2	3	4	6	8
Отброс стрелки . . .	7	14	20	27	39	53
Заряд qt • 105 Кл . . .	3	6	9	12	18	24
По данным таблицы строят график зависимости отброса
стрелки от емкости конденсатора (рис. 90).
Пользуясь графиком, определяют ем-
кость неизвестного конденсатора. Для этой
цели соединяют последовательно два кон-
денсатора емкостью, например,6 и 2 мкФ
и определяют полученную емкость. Затем
эту же емкость подсчитывают по формуле
Рис. 89
100
•10W
25:
Полученные результаты сравнивают.
Из графика (рис. 90) видно, что число делений п отброса
стрелки пропорционально емкости. Поскольку q = CU> то и заряд,
прошедший через гальванометр, будет пропорционален емкости,
т. е. отброс стрелки пропорционален прошедшему заряду (рис. 91).
Для изучения зависимости отброса стрелки от напряжения на
конденсаторе в установке (см. рис. 89) с емкостью 6 мкФ потен-
циометром меняют напряжение и подсчитывают число делений
отброса стрелки при некоторых фиксированных значениях напря-
жения. Подсчитывают заряд, прошедший через гальванометр, по
формуле q=CU. Данные измерений и вычислений заносят в таб-
лицу:
Напряжение 4/, В . .	10	15	20	25	30	35	40
Отброс стрелки . . .	13	19	26	33	39	46	53
Заряд ^,*105 Кл . . *	6	9	12	15	18	21	24
По данным таблицы строят график зависимости отброса
стрелки от заряда (рис. 91).
Полученный график зависимости отброса стрелки от заряда
используют в работе по определению индуктивности катушки.
Оборудование к данной работе позволяет определить емкость
конденсатора по его сопротивлению в цепи переменного тока.
В этом случае конденсатор подключают к зажимам переменного
тока блока питания (27 или 6,3 В). Силу тока и напряжение из-
меряют авометром, а затем подсчитывают емкость:
*
В данной работе возможны результаты?
t/ = 6 В,
/ = 0,011 А, С = (6,0±0,3) мкФ.
101
25.	Определение индуктивности катушки
Оборудование: лабораторный блок питания, трансформатор разбор-
ный, диод, реостат сопротивлением 1 кОм, набор конденсаторов, авометр, вольт-
метр М45М, ключ, проводники.
Цель работы: ознакомить с разными способами определе-
ния индуктивности катушки.
В качестве катушки индуктивности применяют первичную об-
мотку разборного трансформатора.
Индуктивность катушки можно определить по отбросу стрел-
ки гальванометра, если собрать электрическую цепь по рисун-
ку 92. При замкнутом ключе через катушку течет ток, который
создает магнитный поток Ф = Ы (через гальванометр ток не те-
чет, так как диод включен в обратном направлении). При размы-
кании ключа за счет изменения магнитного потока Ф возникает
ЭДС индукции, имеющая направление, совпадающее с током.
Это приводит к тому, что через гальванометр пройдет определен-
ный заряд, вызывающий определенный отброс стрелки.
Подсчитаем индуктивность катушки по формуле
В нашем случае сопротивление контура R складывается из со-
противления катушки /?ь сопротивления гальванометра /?2 и со-
противления диода /?з- Сопротивлением диода можно пренебречь.
Замеряют сопротивления Z?i= 100 Ом и /?2=1000 Ом.
/ = (0,150 ±0,005) А,	По графику (см. рис. 91) находят
тг = 45±1,	для п = 45 значение <7 = 21 -10~5 Кл;
Я = (1100±10) Ом.
L = (1,5±0,1) Гн.
При определении индуктивности катушки по индуктивному со-
противлению в цепи переменного тока первичную обмотку транс-
форматора подключают к зажимам переменного тока ЛБП (27 или
6,3 В). Силу тока и напряжение измеряют авометром.
Из закона Ома для цепи переменного тока запишем индуктив-
ность катушки: 
Рис. 92
Рис. 93
102
Возможны такие значения:
/== (0,0140 ± 0,0005) А,
f/==(6,0±0,l) В,	£=-(1,4±0Д) Гн.
R = (100±5) Ом,
Оборудование к работе позво-
ляет определить индуктивность
катушки другим—резонансным —
способом. Для этого электричес-
кую цепь собирают по рисунку 93.
В качестве измерительного при-
бора берут авометр с пределом
шкалы 50 мА. Значение емкости
меняют путем параллельного
включения разных конденсато-
ров из набора. Показания при-
бора при разных значениях ем-
кости заносят в таблицу:
С, мкФ .
/, мА . .
6	7	8	9	10
31 -	37	38	36	34
По данным таблицы строят резонансную кривую (рис. 94).
По максимуму на кривой находят значение емкости при резонан-
се. (В нашем случае Cpe3=7,5 мкФ.)
Индуктивность находят из формулы Томсона:
£ =----1—~ .
4tc2v2C
26.	Изучение устройства
и работы трансформатора
Оборудование: лабораторный блок питания, трансформатор разбор-
ный, авометр, магазин сопротивлений MCI, проводники, провод ПЭЛ-0,3, бу-
мага наждачная.
Цель работы: изучить характер зависимости КПД транс-
форматора от нагрузки.
Освободив каркас трансформатора от сердечника, на свобод-
ную секцию наматывают 100 витков провода ПЭЛ-0,3. Наждачной
бумагой очищают от лака концы вторичной обмотки и заправля-
ют их под свободные зажимы (клеммы), а затем вводят сердеч-
ник и ставят на место перемычку.
Собирают электрическую цепь (рис. 95). Авометром измеря-
ют напряжение на первичной обмотке и напряжение на вторичной
обмотке при разомкнутой цепи на выходе трансформатора, т. е.
определяют ЭДС на вторичной обмотке. Находят отношение вит-
103
о-
т
о—
Рис. 95
ков И1/л2 и отношение напряжений СЛ/СЛ- Сравнивают полученные
результаты и записывают коэффициент трансформации.
Устанавливают авометр на измерение переменного тока с пре-
делом 500 мА, включают его в разрыв первичной цепи и наблю-
дают изменения силы тока, когда снимают и вновь возвращают
на место перемычку.
Меняя с помощью магазина сопротивлений ступенчато сопро-
тивление во вторичной цепи от 2 до 20 Ом, следят за показания-
ми стрелки прибора. Значения силы тока при разных сопротивле-
ниях заносят в таблицу.
Переключают авометр на измерение напряжения переменного
тока с пределом шкалы 50 В и измеряют напряжение на первич-
ной обмотке при разных нагрузках.
Затем авометром снимают показания силы тока и напряжения
во вторичной цепи при тех же нагрузках. Данные измерений вно-
сят в таблицу.
Подсчитывают мощность в первичной и вторичной цепи, на-
ходят КПД при разных нагрузках. По данным таблицы строят
график зависимости КПД трансформатора от нагрузки во вто-
ричной цепи (рис. 96). По графику определяют, при каком сопро-
тивлении КПД трансформатора оказывается наибольшим. (В на-
шем случае приблизительно 8 Ом.) Теоретически подсчитывают
сопротивление вторичной обмотки:
6 = t/+/r,
где <g—ЭДС на вторичной обмотке, / — сила тока во вторичной
цепи при внешнем сопротивлении /?, г — сопротивление вторичной
обмотки, U — напряжение на сопротивлении во вторичной цепи.
Для двух значений сопротивлений во вторичной цепи можно
записать:
V\ + /|Г= {/г+Лг,
откуда
г__
Ir-h
На основании полученных данных легко сделать вывод, что
КПД трансформатора будет наибольшим при равенстве сопротив-
лений нагрузки и вторичной обмотки трансформатора.
104
В качестве примера приведем возможные результаты:
/?, Ом	71, А	Vi, в	ий, в	/2, А	Pi, Вт	Р3. Вт	%
2	0,09	31,5	1,7	0,27	2,85	0,46	16
5	0,07	32	2,4	0,22	2,3	0,53	23
7	0,06	32	2,6	0,19	2,1	0,5	24
10	0,06	32	2,8	0,16	1,9	0,45	23,5
15	0,06	32	2,9	0,12	1,9	0,35	18,5
20	0,06	32	3	0,1	1,9	0,3	16
27.	Снятие вольт-амперной
характеристики диода
Оборудование: лабораторный блок питания, триод на панели, диод
на панели, потенциометр сопротивлением 1 кОм, аккумулятор, миллиамперметр
М45М (7,5 мА), вольтметр М45М (3 и 30 В), резистор сопротивлением 10 Ом,
ключ, проводники.
Цель работы: уяснить принцип действия вакуумного и по-
лупроводникового диода и построить вольт-амперную характери-
стику.
В качестве вакуумного диода можно взять триод 6Н15П, уп-
равляющая сетка которого соединяется с катодом. Собрав уста-
новку, электрическая схема которой приведена на рисунке 97,
наблюдают одностороннюю проводимость диода, а также измене-
ние тока через диод при изменении анодного напряжения. Снима-
ют показания приборов при изменении напряжения от 0 до 20 В
через 4 В и данные заносят в таблицу 1:
Таблица 1
иа, в	—1	0	4	8	12	16	20	24	28
/а, мЛ	0	0,05	0,25	0,45	0,75	1,1	1,45	1,85	2,3
По данным таблицы строят график
(рис. 98). Если в цепь накала вклю-
чить сопротивление 10 Ом, то можно
снять другую вольт-амперную харак-
теристику.
Рис. 98
105
Рис. 99
Рис. 100
Для снятия вольт-амперной харак-
теристики полупроводникового диода,
например Д226Б, электрическую цепь
собирают по рисункам 99 и 100. Ла-
бораторную работу проводят по изве-
стной методике. Снимают показания
приборов и данные заносят в табли-
цу 2:
Таблица 2
ut в	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0.6	0,65	0,7
/, мА	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,6	1.4	3	6,8
По данным таблицы строят график (рис. 101).
При обратном напряжении миллиамперметр тока почти не
обнаруживает.
28.	Изучение вакуумного триода
и транзистора
Оборудование: лабораторный блок питания, триод 6Н15П на панели,
транзистор П16А на панели, потенциометр сопротивлением 1 кОм (2 шт.), ак-
кумулятор напряжением 4 В, миллиамперметр М45М (7,5 мА), вольтметр
М45М (30 В), вольтметр лабораторный (6 В), проводники.
Цель работы: построить сеточную характеристику триода
и вольт-амперную коллекторную статическую характеристику
транзистора.
Для получения сеточной характеристики триода электрическую
цепь собирают по рисунку 102. Снимают показания приборов при
анодном напряжении 20 В, а затем 28 В. Данные заносят в таб-
лицу:
106
при (7 = 20 В
ие, в /, мА	-1,4 0	-0,8 0,1	— 0,4 0,5	0 1,5	0,4 3,2	0,8 4,8	1,2 6,5
при (7 = 28 В
ис, в	—1,8	-1,2	—0,6	0	0,4	0,8	1
/, мА	0	0,1	0,6	2,3	4,3	6,1	7
По данным таблицы строят график (рис. 103).
Для получения характеристик транзистора электрическую цепь
собирают по рисунку 104. При силе тока базы 0,05 и 0,1 мА по-
лучают значения силы тока коллектора при разных напряжениях
на участке коллектор — эмиттер. Данные заносят в таблицу и
строят график (рис, 105):
при /б=0,05 мА
U,.B	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1.6	2	2,4	2,8
/ к,м А	0	0,9	1,8	2,8	3,6	3,9	4,2	4,5	4,9	5,2	5,5
107
при /б = 0,1 мА
УК,В	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,6	2	2,4	2,8
/к, мА	0	1	2	3,1	4,1	5,0	5,3	5,7	6	6,3	6,8
29.	Сборка приемника, усилителя
и генератора на триоде и транзисторе
Оборудование: лабораторный блок питания, триод 6Н15П на панели,
транзистор П16А на панели, диод Д9Д с резистором сопротивлением 1 МОм,
блок конденсаторов емкостью 0,05 и 0,025 мкФ, резистор сопротивлением
J кОм, потенциометр сопротивлением 1 кОм, трансформатор разборный, гене-
ратор звуковой, усилитель низкой частоты, громкоговоритель, лабораторный
источник питания ЛИП-90 (2 шт.), контур колебательный, авометр, телефон
головной, аккумулятор, проводники.
Цель работы: формировать умение собирать и изучать
простейшие радиотехнические цепи.
Для изучения усилительных свойств триода электрическую
цепь собирают по рисунку 106. Звуковой генератор ГЗ может ра-
ботать как от лабораторного источника питания ЛИП-90, так и
от аккумулятора напряжением 4—5 В. Усиление триода обнару-
живают с помощью авометра (либо с помощью головного теле-
фона), который вначале подключают к точкам АБ, а затем — к
точкам ВГ и сравнивают сигналы. Если пользоваться авометром,
то можно определить коэффициент усиления триода по напряже-
нию. Например, на участке АБ может быть получено напряжение
0,8 В, а на участке ВГ — 3 В.
Рис. 106
✓ с 6Н15П	т-т 0,05 > z4P ТТ?! «2 >KK:7-R1 Т~Ч \	10	6,3В /к Рис. 107	Простейший приемник можно I	собрать по электрической схеме, А	приведенной на рисунке 107. При 56В	подключении антенны и заземле- _	ния хорошо прослушиваются ме- ?	стные радиостанции. Приемник с —1	усилителем собирают по элект- рической схеме, приведенной на рисунке 108, где выходной сигнал
108
Рис. 108
Рис. 110
Рис. 109
может прослушиваться и при подключении к выходу громкогово-
рителя.
Звуковой генератор на триоде собирают по электрической схе-
ме (рис. 109), используя для катушек индуктивности L1 и L2
обмотки разборного трансформатора (L1 — стационарная обмот-
ка, содержащая 1000 витков, L2 содержит 100 витков). Если ге-
нератор не работает после подключения источника питания, не-
обходимо поменять местами концы катушек (либо у L1, либо у
L2). Частота генератора зависит от индуктивности катушки L и
от емкости конденсатора С. Меняя емкость (т. е. подключая кон-
денсатор емкостью 0,05 или 0,025 мкФ), можно скачком менять
частоту колебаний генератора. В определенных пределах можно
плавно менять частоту, снимая и устанавливая на место пере-
мычку разборного трансформатора. Вместо громкоговорителя
можно включить головные телефоны.
Усилитель и генератор можно собрать на транзисторе
(рис. ПО и 111). При измерении сигналов могут быть получены
следующие значения напряжения: на участке АБ — 0,4 В, на уча-
стке В Г — 2 В.
109
На факультативных занятиях можно изучать напряжения на
различных участках цепей с помощью осциллографа. На экране
осциллографа можно получить и характеристики триода (транзи-
стора), форму сигнала при разных емкостях в колебательном
контуре генератора и т. д. Например, р—n-переходы транзистора
можно проверить по вольт-амперным характеристикам, получен-
ным на экране осциллографа (рис. 112).
30.	Определение длины звуковой волны
и частоты колебаний звукового генератора
Оборудование: генератор звуковой ГЗ, усилитель низкой частоты
УНЧ, громкоговоритель ГД, микрофон МД, экран, лабораторный источник пи-
тания ЛИП-90 (2 шт.) или аккумулятор напряжением 5 В, авометр, лента из-
мерительная, проводники.
Цель работы: уяснить простые способы определения дли-
ны звуковой волны и связанной с ней частоты колебаний.
С данным оборудованием длину звуковой волны можно опре-
делять разными способами.
Если собрать установку, электрическая схема которой приве-
дена на рисунке 113, то микрофон будет принимать звук непо-
средственно от громкоговорителя и звук, отраженный от экрана.
Очевидно, эти два сигнала проходят разный путь, прежде чем
достигнуть микрофона. Следовательно, возникает разность хода
волн. Пусть в какой-то момент звуковые сигналы от громкогово-
рителя и экрана достигнут микрофона в одинаковой фазе, тогда
гальванометр (авометр со шкалой 0,5 мА) покажет максималь-
ное значение. При перемещении экрана от микрофона на расстоя-
ние —
2
разность хода волн изменится на к. При перемещении же
экрана на четверть волны разность хода волн изменится на пол-
волны, рассматриваемые сигналы придут к микрофону в противо-
фазе и гальванометр покажет минимальное значение. Например,
если экран переместить на расстояние /=6 —, то, очевидно,
Рис. 113
ДЮ
стрелка прибора 6 раз отклонится до максимума, отсюда длина
волны X——.
3
При выполнении лабораторной работы громкоговоритель и
микрофон устанавливают рядом рупорами в направлении к экра-
ну. Вблизи микрофона и громкоговорителя находят такое поло-
жение экрана, при котором стрелка гальванометра показывает
максимум (или минимум). В работе можно использовать либо
готовый экран размером 160X100 мм на подставке, либо книгу
с плотной обложкой. Измерительной лентой измеряют расстояние
от экрана так, чтобы его край совпадал с началом отсчета. По
мере удаления экрана замечают положения, при которых стрелка
прибора показывает максимумы (минимумы), т. е. замечают рас-
стояния Z, на которых укладываются 6 длин полуволн, а затем
подсчитывают среднее его значение и среднее значение длины
волны. По справочнику находят скорость звука при данной тем-
пературе и определяют частоту звукового генератора по формуле
v
V =--- .
X
В качестве примера приводим возможные результаты.
При температуре 20 °C скорость звука и = 343 м/с. В процессе
эксперимента отсчитывалось 6 минимумов (или максимумов) по-
казаний авометра со шкалой 0,5 мА переменного тока:
Zj = 50 см, Zcp= (49,4±0,5) см,
Z2 = 49 см, Х = (16,5 ±0,2) см,
/3 = 45 см, = (2,08 ±0,03) кГц.
/4 = 50 см,
/5 = 49 см;
Определить длину волны можно и другим способом, собрав
установку, электрическая схема которой приведена на рисун-
ке 114. Рупоры микрофона и громкоговорителя располагают на-
встречу друг другу.
При некотором расстоянии между громкоговорителем и мик-
рофоном может оказаться, что сигналы от звукового генератора
Рис. 114
111
Рис. 115
и микрофона (после усилителя) находятся в противофазе, тогда
гальванометр покажет минимум. По мере перемещения любого
прибора вдоль прямой, соединяющей эти приборы, разность фаз
будет меняться, и при перемещении на полволны сигналы ока-
жутся в фазе — гальванометр покажет максимум. Продолжая
движение в прежнем направлении, можно вновь добиться мини-
мального показания гальванометра после перемещения на пол-
волны. Так можно отсчитывать расстояния, равные длине волны
(или нескольким длинам волн).
При выполнении эксперимента целесообразно двигать громко-
говоритель, исключая лишние толчки микрофона.
В лабораторной работе возможны следующие данные:
число минимумов п=3:
^ср= (49,4 ±0,3) см,
1=(16,5±0,1) см,
v=(2,08±0,02) кГц.
Третий способ определения длины волны основан на фиксиро-
вании узлов (или пучностей) стоячих волн, которые можно полу-
чить, если на некотором расстоянии от громкоговорителя поме-
стить экран (рис. 115). Перемещая микрофон между громкогово-
рителем и экраном, можно наблюдать минимумы и максимумы
показаний гальванометра. Максимальные показания будут тогда,
когда микрофон попадает в область пучности. Если перемещение
микрофона начать с момента минимума показания гальваномет-
ра, то при перемещении на расстояние, равное длине волны, при-
бор покажет два минимума.
Из опыта можно получить Х=(16,7±0,3) см.
31.	Определение скорости ультразвука
Оборудование: генератор высокочастотных колебаний ГВЧ, лаборатор-
ный блок питания, излучатель ультразвуковой, микрометр, вольтметр М45М со
шкалой 3 В, штатив лабораторный, исследуемая жидкость (спирт, вода и др.),
алюминиевый порошок в спирте, проводники.
112
Цель работы: уяснить интерферометрический способ изме-
рения скорости механических волн.
Если на некотором расстоянии от колеблющейся кварцевой
пластины расположить плавно перемещающийся рефлектор (от-
ражатель) с плоской поверхностью, параллельной поверхности
излучающей пластины, то ультразвуковая волна, отражаясь от
рефлектора, вновь попадет на излучающую плаетину. Таким об-
разом, между пластиной и рефлектором устанавливаются стоячие
волны. Если расстояние между пластиной и рефлектором равно
целому числу полуволн, то пластина почти не колеблется, мощ-
ность излучения ультразвука мала. При изменении расстояния на
четверть длины волны пластина колеблется с наибольшей ампли-
тудой, и в этом случае наблюдается максимальная мощность из-
лучения ультразвука. Таким образом, при перемещении рефлек-
тора периодически меняется мощность излучения, а это создает
в цепи излучателя периодическое изменение тока, которое можно
зафиксировать. Если при перемещении рефлектора отсчитать п
максимумов и определить расстояние /, на которое переместится
рефлектор, то, зная частоту колебаний пластины излучателя, мож-
но определить скорость звука в среде. В самом деле, на пути I
укладывается п полуволн, или
п
— длин волн, значит, длина
.волны
X=Z:2L =	.
2 п
Скорость звука в исследуемой жидкости можно найти по формуле
>	2/
V = Av =---v .
п
Лабораторную работу можно выполнить разными способами.
Излучатель укрепляют на выступе микрометра, зажатого в
лапке штатива (рис. 116). Рефлектором служит
торец подвижного стержня микрометра.
Для выполнения эксперимента электрическую
цепь собирают по рисунку 117. К гнездам И гене-
ратора подключают излучатель, а к гнездам П —
измерительный прибор (вольтметр М45М). В со-
суд излучателя наливают исследуемую жидкость.
Вращением ручки генератора устанавливают та-
кую частоту, при которой на поверхности жидкости
Рис. 116
Рис. 117
8 Заказ № 1076
113
спирт со
Рис. 118
появляется максимальная рябь. Вращением ручки микрометра его
стержень опускают в жидкость и добиваются наибольшего (или
наименьшего) показания гальванометра. Записывают первое по-
казание шкалы микрометра I'. Затем медленно опускают стержень
микрометра, следя за изменением показаний прибора. Отсчитав
10 максимумов (минимумов) отклонений стрелки гальванометра,
записывают второе значение шкалы микрометра I" и находят пе-
ремещение стержня 1=1'—Г. Измерения выполняют не менее
5 раз. Данные заносят в таблицу.
Приведем возможные данные эксперимента:
в глицерине Vi= (1920+50) м/с,
в спирте v2— (1200±40) м/с.
На факультативных занятиях можно усложнить работу, рас-
смотреть зависимость скорости ультразвука от примесей, от.тем-
пературы. Например, для воды было получено v3=(1510±40) м/с,
а в растворе сахара vt= (1570+40) м/с.
Второй способ определения длины волны основан на способ-
ности ультразвука коагулировать частицы твердых тел или взве-
шенные капельки жидкости. В этом случае, например, можно
взвешенными частицами алюминиевого порошка.
Жидкость со взвешенными частицами наливают
в сосуд излучателя, в который плотно вставля-
ют пробку с трубкой (рис. 118). Часть жидкости
из сосуда излучателя вытесняется в трубку. Че-
рез 1—2 мин после включения генератора в труб-
ке появляются горизонтальные полоски коагули-
рованных частиц. Для определения длины волны
подсчитывают число полосок, укладывающихся
на длине 20 мм. (Для удобства работы на труб-
ку можно надеть резиновые кольца, расстояние
между которыми 20 мм.) Эксперимент повторя-
ют не менее 5 раз.
Например, для спирта с частицами алюмини-
евой краски в лабораторной работе может быть
получено число полосок п = 26±,1 на длине
(20,0±0,5) мм при частоте (0,90±0,02) МГц,
скорость v=(1300±200) м/с.
Третий способ определения длины волны ос-
нован на фиксировании прохождения рефлекто-
ром узла или пучности и без измерительного
прибора. В этом случае необходим колебатель-
ный контур, у которого гнезда 1—2 закорочены,
а в гнезда 3—4 вставлена вилка с неоновой лам-
пой (рис. 119). Колебательный контур распола-
гают вблизи генератора высокочастотного ГВЧ
так, чтобы оси катушек генератора и контура
располагались вдоль одного направления. Как
и в первом случае, генератор настраивают на
частоту, близкую к резонансной частоте излуча-
«—
Рис. 119
114
ющей пластины. На эту частоту настраивают колебательный кон-
тур (это фиксируется вспыхиванием неоновой лампы). Расстояние
между контуром и высокочастотным генератором подбирают так,
чтобы при опускании стержня микрометра неоновая лампа то
вспыхивала, то гасла. По числу вспышек можно судить о числе
пройденных узлов (пучностей).
32.	Изучение резонанса
Оборудование: лабораторный блок питания, генератор высокочастот-
ных колебаний, колебательный контур, вольтметр М45М, диод Д9Д, вилка с
лампочкой накаливания, проводники.
Цель работы: проследить за изменением напряжения вбли-
зи резонанса и при резонансе.
Собирают установку по схеме, приведенной на рисунке 120.
Гнезда колебательного контура 1—2 закорачивают перемычкой,
а к гнездам 3—4 подключают вольтметр через диод. Колебатель-
ный контур располагают вблизи генератора так, чтобы оси кату-
шек были параллельны. Устанавливают значение емкости коле-
бательного контура 400 пФ (значение емкости выбирают в сере-
дине шкалы). Включают генератор и отсчитывают показания
вольтметра (в делениях шкалы) при разной частоте генератора
с интервалами 0,05 МГц.
Лабораторная работа может быть проведена и другим спосо-
бом: устанавливают значение частоты генератора 1,0 МГц. Изме-
няя емкость конденсатора через 50 пФ, отсчитывают показания
вольтметра.
Возможны и другие варианты проведения эксперимента: ме-
няют индуктивность путем введения ферритового сердечника в
катушку колебательного конту 
ра. Кроме того, можно получить
резонансные кривые при разных
сопротивлениях колебательного
контура, для чего можно приме-
нить вилку с лампой вместо ко-
роткозамкнутой перемычки. В по-
Рис. 120
8*
115
следнем случае максимум кривой будет меньше на 6—8 делений
гальванометра М45М.
На рисунках 121 и 122 приведены возможные резонансные
кривые.
33.	Определение физических величин
резонансным методом
Оборудование: лабораторный блок питания, генератор высокочастот-
ных колебаний, колебательный контур, кювета с конденсатором, вилка с нео-
новой лампой, вилка короткозамкнутая, диэлектрическая жидкость (спирт, гли-
церин, трансформаторное масло и др.), проводники.
Цель работы: ознакомиться с резонансным методом опре-
деления физических величин (емкости, индуктивности, диэлект-
рической проницаемости жидкости).
Явление резонанса в колебательном контуре можно обнару-
жить либо с помощью неоновой лампы (см. рис. 119), либо с по-
мощью лампы накаливания (рис. 123), либо с помощью гальва-
нометра (см. рис. 120).
Для наблюдения резонанса колебательный контур и генератор
располагают так, чтобы оси катушек контура и генератора имели
одинаковые направления. Если в гнезда 1—2 колебательного кон-
тура вставить перемычку, а в гнезда 3—4 — вилку с неоновой
лампой, то вращением ручки конденсатора контура (или враще-
нием ручки частоты генератора) можно добиться вспыхивания
лампы в момент резонанса.
При других способах наблюдают загорание лампы накалива-
ния или максимальное отклонение стрелки гальванометра.
Для определения емкости конденсатора используют способ
замены. Конденсатор неизвестной емкости подключают к гнездам
3—4, а в гнезда 1—2 вставляют вилку с неоновой лампой
(рис. 124). Резонанса добиваются путем из-
менения частоты генератора. (В этом случае
емкость переменного конденсатора не имеет зна-
чения и служит только проводником в цепи не-
оновой лампы.) Затем в гнезда 1—2 включают
перемычку, а в гнезда 3—4 — вилку с неоновой
лампой (см. рис. 119). Не меняя частоты коле-
баний генератора, вновь добиваются резонанса
путем вращения ручки конденсатора переменной
емкости. Показания шкалы конденсатора при
резонансе будут равны искомому значению ем-
кости. Повторное проведение опыта позволяет
оценить погрешность измерений, которая оказы-
вается меньше погрешности, определяемой це-
ной деления приборов (шкал генератора и кон-
денсатора переменной емкости).
Для определения индуктивности катушки до-
биваются резонанса при какой-то определенной
116
частоте. Значение этой частоты и соответствующее значение ем-
кости при резонансе позволяют определить индуктивность катушки
по формуле Томсона. Повторение эксперимента при разных часто-
тах позволяет убедиться, что значение индуктивности можно оп-
ределить с точностью до двух значащих цифр.
Чтобы определить относительную диэлектрическую проницае-
мость жидкости, плоский конденсатор опускают в кювету с иссле-
дуемой диэлектрической жидкостью (например, трансформатор-
ным маслом). Способом замены определяют емкость конденсато-
ра с диэлектрической жидкостью. Относительную диэлектрическую
проницаемость определяют через отношение емкости конденсатора
с диэлектриком к емкости в воздухе.
При измерении резонансным методом инструментальная по-
грешность оказывается больше, чем погрешность, обусловленная
самим методом, поэтому абсолютная погрешность определяется
ценой деления приборов.
В лабораторной работе возможны следующие результаты:
емкость конденсатора в воздухе С=(240±20) пФ;
емкость конденсатора в трансформаторном масле Ci =
= (500±20) пФ;
относительная диэлектрическая проницаемость масла е =
= 2,1 ±0,2.
Емкость плоского конденсатора можно рассчитать по его гео-
метрическим размерам, учитывая, что число пластин 5:
1Х = (90 + 1) мм,
/2 == (60± 1) мм, С = (240±30) пФ.
rf = (1,0 + 0,1) мм,
При определении индуктивности возможны следующие резуль-
таты:
v = (l,00±0,03) МГц,
(350±20) пФ, L = (7,1 ±0,4)-10~5 Гн.
34.	Определение физических величин
методом мостика Уитстона
Оборудование: потенциометр со шкалой (реохорд), усилитель низкой
частоты, генератор звуковой, лабораторный источник питания ЛИП-90 (2 шт.),
телефон головной, колебательный контур, конденсатор с кюветой, конденсатор
емкостью 270 пФ, проводники.
Цель работы: проиллюстрировать универсальность ме-
тода, позволяющего определять физические величины разной
природы.
Сущность метода состоит в том, что в электрической цепи,
приведенной на рисунке 125, при определенном положении движ-
ка А ток через гальванометр не течет. Это возможно, если потен-
117
Рис. 125
циалы точек А к Г будут равны, т. е. если напря-
жение Ui на участке БГ равно напряжению U't
на участке БА и напряжение U2 на участке ГВ
равно напряжению Ц на участке АВ, или
tZi = [/'p [У2=^2> отсюда
Ui =
и'2-
Если участок БВ является однородным проводником (провод оди-
накового сечения, проволочная спираль и т. д.), то напряжение
на любом участке БВ будет пропорционально его длине: U\ —
= kl\, U2 =kl2, следовательно,
И. = А..	(1)
U, I,
С другой стороны, напряжения U\ и U2 связаны с теми эле-
ментами, которые включены в участки БГ и ГВ (резисторы, ка-
тушки индуктивности, конденсаторы). Важно, чтобы эти элементы
были одной природы.
Из уравнения (1) получим:
для активного сопротивления /?i= —/?2;
G
для индуктивности L1=— L2\
h
для емкости Ci= — С2.
h
Таким образом, в электрической схеме (см. рис. 125) элемен-
тами 1 и 2 могут быть либо резисторы, либо катушки индуктив-
ности, либо конденсаторы, несильно отличающиеся по своим зна-
чениям. Чем меньше отличие, тем более точно можно выполнить
измерения. Следует учесть, что можно менять местами включение
источника тока и гальванометра, т. е. к точкам АГ можно под-
ключить источник тока, а к точкам ДЕ — гальванометр. В качестве
фиксирующего прибора можно взять не только гальванометр, но
и осциллограф или головной телефон.
Работой предусматривается определение емкости (диэлектри-
ческой проницаемости жидкости) мостовым методом, а также
изучение зависимости индуктивности катушки от ее формы и гео-
метрических размеров.
Для определения емкости собирают установку, электрическая
схема которой приведена на рисунке 126. В качестве Сх исполь-
зуют конденсатор с кюветой. Перемещением ползунка реохорда
R добиваются такого положения, при котором звук в телефоне
отсутствует. Тогда Сх = -- С.
*2
118
Рис. 126
Если в кювету налить диэлектрическую жидкость, то емкость
конденсатора изменится в е раз. Для определения емкости кон-
денсатора с диэлектриком С'х вновь добиваются исчезновения
звука в телефоне при каком-то новом положении движка рео-
хорда /?. Тогда
В лабораторной работе могут быть следующие данные:
/1=48±1 мм,
Z2=53±l мм,	Сж=(250±20) пФ.
С=(270±10) пФ,
Ошибка данного метода будет меньше ошибки, обусловленной
погрешностью «стандартной детали» (в нашем случае емкости
270 пФ):
/; ==64±1 мм, С;=(480±30) пФ,
Z'2 = 36±l мм,	е= 1,910,2.
С = (270 ±10) пФ;
Полученные результаты можно сравнить с результатами дру-
гих измерений, например с расчетом емкости по геометрическим
размерам конденсатора или с данными, полученными при изме-
рении физических величин резонансным методом.
Мостовой метод удобно применить для экспериментального
изучения зависимости индуктивности катушки от ее формы, гео-
метрических размеров. С этой целью «стандартной деталью» вы-
бирают катушку колебательного контура, индуктивность которой
легко подсчитать (см. лабораторную работу 33). Поскольку ка-
тушка имеет сравнительно небольшое число витков, ее легко из-
готовить в процессе выполнения работы. (Желательно предвари-
тельно сделать каркас из любого изоляционного материала (бу-
мага, текстолит, оргстекло). Каркас должен быть цилиндрической
формы, длиной 140 мм, диаметром 17 мм и иметь бортики с от-
верстиями для выводов.) Работу можно проводить и без специ-
ального каркаса. В этом случае катушку наматывают на ка-
рандаш.
При намотке катушки провод ПЭЛ-0,35 пропускают через от-
верстие в бортике и одним слоем наматывают 180 витков; второй
119
конец пропускают через отверстие второго бортика. Если катуш-
ку наматывают на карандаш, то концы укрепляют нитями, на-
вернутыми на карандаш в 5—6 витков. Для определения индук-
тивности Lx изготовленной катушки электрическую цепь собирают
по рисунку 127. Перемещением ползунка реохорда R добиваются
отсутствия звука в телефонах. Из условия Lx = — L находят Lx.
Отпустив один конец намотанной катушки, ее витки сдвигают,
уменьшая длину до возможных размеров (без изменения числа
витков и диаметра). Отпущенный конец вновь закрепляют, затем
определяют индуктивность короткой катушки и убеждаются, что
значение L'x стало больше Lx. Этим методом качественно можно
изучить зависимость индуктивности от диаметра, от числа витков,
от сердечника и пр.
35.	Изучение работы релаксационного
генератора
Оборудование: лабораторный блок питания, тиратрон на панели, ма-
газин сопротивлений МС2, блок конденсаторов, авометр, секундомер ручной,
проводники.
Цель работы: уяснить принцип действия релаксационного
генератора и возможность использования его для определения со-
противления и емкости.
Работа рекомендуется для факультативных занятий.
Если в электрической цепи, собранной по рисунку 128, замк-
нуть ключ К, то конденсатор С начнет заряжаться через рези-
стор /?, ток через неоновую лампу не течет. При некотором на-
пряжении U3 (напряжение зажигания) на конденсаторе и на нео-
новой лампе она вспыхивает (ее сопротивление резко падает) и
напряжение на конденсаторе резко уменьшается. При напряже-
нии UT (минимальное напряжение горения) лампа гаснет. Затем
процесс повторяется с каким-то периодом Т, который можно рас-
считать по формуле
Т = CR-----Ua~Ur
и^+и>
2
Собирают установку, электрическая схема которой приведена
на рисунке 129, позволяющую определить напряжение U3 и UT.
0)
Рис. 128
Рис. 129
120
Рис. 130
Медленно перемещая ползунок
потенциометра, следят за показа-
ниями вольтметра. При напряже-
нии зажигания стрелка вольтмет-
ра резко смещается на несколь-
ко малых делений в сторону
меньшего напряжения. Зафикси-
ровав напряжение зажигания f73,
ползунок потенциометра переме-
щают в сторону уменьшения на-
пряжения на тиратроне. В момент погасания тиратрона стрел-
ка вольтметра скачком сместится в сторону увеличения напряже-
ния. Скачок позволяет зафиксировать минимальное напряжение
горения Ur.
В работе с тиратроном могут быть получены данные: J73«
= (21 ±0,5) В, [/г=(13±0,5) В.
Собирают релаксационный генератор (рис. 130). Изучают за-
висимость периода колебаний генератора от сопротивления. При
емкости конденсатора 250 мкФ находят период колебаний, когда
/?1 = 4,7 кОм, затем для случая /?2 = 9,4 кОм и /?3=14,1 кОм. О пе-
риоде колебаний судят по колебаниям стрелки. Параметры релак-
сационного генератора выбраны так, что отчетливо видно медлен-
ное возрастание напряжения на емкости (медленное увеличение
угла отклонения стрелки авометра) во время заряда конденсатора
и быстрый спад напряжения в момент разряда через тиратрон.
Для подсчета периода колебаний целесообразно отсчитать вре-
мя 10 максимальных показаний вольтметра. При изучении зави-
симости периода колебаний релаксационного генератора от емко-
сти конденсатора устанавливают сопротивление /?=14,1 кОм
(период релаксационного генератора находят при емкостях кон-
денсаторов Cj = 50 пФ, С2=150 пФ, С3=250 пФ).
В лабораторной работе могут быть получены данные:
при С=250 мкФ,
числе колебаний п=10:
7?, кОм	4,7	9,4	14,1
А с	5,5	11,2	17
Т, с	0,55	1,12	1,7
при /?=14,1 кОм, п=10:
С, мкФ	50	150	250
Л с	3,2	10,2	17
Г, с	0,32	1,02	1,7
По данным таблицы легко построить график зависимости со-
противления (рис. 131) и емкости конденсатора (рис. 132) от пе-
риода.
Такие графики можно использовать для определения неизвест-
ных параметров (емкости, сопротивления). При определении не-
известного сопротивления переключателем магазина сопротивле-
ний МС2 устанавливают значения х, а переключатель блока кон-
денсаторов устанавливают в положение 250 мкФ. Определяют
121
период колебаний релаксационного генератора, а по графику R от
Т находят соответствующее значение R. Таким же образом по-
ступают и при определении неизвестной емкости: находят период
колебаний генератора при сопротивлении 14,1 кОм. По графику
С от Г находят неизвестную емкость.
Значение периода релаксационного генератора для любых со-
четаний R и С можно подсчитать также и по формуле (1). На-
пример, С=250 мкФ и /? = 14,1 кОм, период Т=(1,6±0,2) с. Зна-
чение периода, полученное теоретически, оказалось в пределах
ошибки экспериментально полученного значения.
36.	Повышение предела измерения
вольтметра и амперметра
Оборудование: лабораторный источник питания ЛИП-90, потенцио-
метр сопротивлением 1 кОм, миллиамперметр М45М со шкалой 7,5 мА, вольт-
метр лабораторный со шкалой б В, амперметр лабораторный со шкалой 2 А,
провод ПЭВ-0,42, линейка измерительная, микрометр, катушка с нитками, бу-
мага наждачная, проводники.
Цель работы: уяснить назначение шунтов и дополнитель-
ных сопротивлений, рассчитать и проверить шунт для гальвано-
метра.
Собирают установку, электрическая цепь которой приведена
на рисунке 133. Меняя положение движка потенциометра, наблю-
дают изменение показаний вольтметра и гальванометра, при этом
замечают соотношение между показаниями приборов. В качестве
гальванометра применяют миллиамперметр со шкалой 7,5 мА.
Установив максимальное значение напряжения, переключают
магазин сопротивлений МС2 и наблюдают: чувствительность
«сконструированного вольтметра» (гальванометра и магазина со-
противлений МС2) будет тем больше, чем меньше дополнитель-
ное сопротивление.
По внутреннему сопротивлению и чувствительности гальвано-
метра можно рассчитать требуемый шунт, например, такой, кото-
122
Рис. 133
рый при подключении к гальванометру дает цену деления прибо-
ра 0,01 А.
Чувствительность гальванометра
7,5-10~3 А
750 дел
= 10 4 А/дел
Следовательно, необходим шунт, позволяющий измерять силу
тока в 100 раз больше текущего через прибор. Сопротивление
шунта
где г — сопротивление гальванометра, а п — число, показывающее,
во сколько раз уменьшается чувствительность прибора. Сопротив-
ление гальванометра М45М г=(12±1) Ом, следовательно, сопро-
тивление шунта будет приблизительно /?«0,12 Ом.
Изготовить шунт целесообразно из медного провода диамет-
ром (0,3—0,5) мм, длину шунта можно подсчитать по формуле
/=ЕаЯЗ
Р
где р = 0,017 Ом*мм2/м (или 0,017 мкОм-м).
Если взять провод ПЭЛ или ПЭВ-1 диаметром 0,42 мм, то
диаметр медной жилы будет 0,38 мм, а ее сечение 0,1134 мм2
(данные о медной жиле и сечении можно взять по справочнику),
длина провода /=(0,8±0,1) м. (В одном из экспериментов изго-
товленный провод имел длину 0,7 м.)
Рассчитав длину провода для шунта, отрезают кусок, длина
которого на 0,3 м больше рассчитанной. Оставив конец длиной
0,15 м и закрепив его нитками у одного конца карандаша, на ка-
рандаш наматывают провод длиной I и вновь закрепляют нитка-
ми. Таким образом и с другой стороны остается конец провода
длиной 0,15 м. На расстоянии 10 см от концов и на самих концах
изоляцию удаляют. Собирают электрическую цепь без гальвано-
метра (рис. 134), т. е. последовательно включают реостат, ампер-
метр и шунт, а затем концы шунта поджимают под клеммы
гальванометра. При перемещении ползунка реостата наблюдают
за изменением силы тока по амперметру и сконструированному
прибору. Определяя цену деления последнего, делают вывод.
ОПТИКА
37.	Определение коэффициента преломления
твердых тел и жидкостей
Оборудование: рефрактометр, призмы (скрои», «флинт», наливная),
фильтры, штатив лабораторный, исследуемые жидкости — вода, спирт (нельзя
применять дихлорэтан, ацетон и другие жидкости, которые растворяют оргстек-
ло), источник света.
Цель работы: определить коэффициент преломления дан-
ного вещества для разных цветов (частот световых волн) и изу-
чить зависимость коэффициента преломления от рода вещества.
Установку собирают по рисунку 135. Рефрактометр на штативе
устанавливают на такой высоте, чтобы основание было немного
ниже уровня глаз экспериментатора. В качестве источника света
можно применить настольную лампу, лампу на подставке, рас-
сеянные лучи от освещенного солнцем здания и пр.
В гнездо рефрактометра устанавливают призму «флинт». Пе-
ремещением головы вдоль шкалы находят лучи, идущие от приз-
мы, и убеждаются, что лучи представляют собой спектр. Перед
щелью устанавливают красный фильтр, визуально находят на-
правление луча. Перемещая визир вдоль шкалы, совмещают щель
визира с направлением луча. По шкале отсчитывают значение по-
казателя преломления. Призму поворачивают на 60° и вновь оп-
ределяют показатель преломления стекла «флинт» для красных
лучей. Поворачивая призму на 60°, несколько раз определяют
коэффициент преломления. Данные заносят в таблицу.
Заменяют красный фильтр на зеленый и аналогичным образом
определяют показатель преломления для зеленых лучей.
Таким же методом находят
коэффициент преломления стек-
ла «крон» для зеленых или крас-
ных лучей.
Также определяют и показа-
тель преломления оргстекла, ис-
пользуя в качестве призмы ниж-
нее основание наливной призмы.
Этот метод позволяет опреде-
лить и коэффициент преломления
жидкостей. Исследуемую жид-
кость наливают в призму, кото-
рую устанавливают в гнездо, и
находят коэффициент преломле-
ния.
На факультативных занятиях
можно построить график зависи-
мости показателя преломления от
концентрации примесей в жид-
кости (например, раствора саха-
Рис. 135
124
ра). По экспериментально полученному коэффициенту преломле-
ния п можно теоретически рассчитать угол падения и преломле-
ния луча и найти его направление, а затем с помощью транспор-
тира проверить найденное значение с экспериментальным.
В предлагаемом варианте свет падает на трехгранную призму
под углом 30° (угол падения 60°). Из законов преломления сле-
дует:
sin a	sin 04
---- = == п •
sin р	sin
Учитывая, что преломленный угол у = 60°, можно найти Pi =
= 60°—р (см. рис. 57). Полученные соотношения позволяют легко
рассчитать «1 и построить график.
Возможны следующие значения для показателей преломления:
Вещество	Фильтр	Показатель преломления, п						Среднее зна- чение пока- зателя пре- ломления
Призма	Красный	1,7	1,69	1,71	1,7	1,69	1,71	1,7
«флинт»	Зеленый	1,73	1,71	1,715	1,73	1,71	1,715	1,72
Призма «крон»	Зеленый	1,51	1,52	1,515	1,515	1,52	1,515	1,516
Оргстекло	Зеленый	1,485	1,495	1,485	1,49	1,495	1,495	1,49
Вода	Зеленый	1,34	1,34	1,33	1,34	1,34	1,34	1,34
Раствор сахара	Зеленый	1,37	1,37	1,37	1,375	1,37	1,37	1,37
38.	Получение негатива и позитива
Оборудование: фотоаппарат (любой марки, с открывающейся задней
крышкой), настольная фотокабина, фотопленка позитивная типа МЗ-ЗЛ чувст-
вительностью 2,8 ед. ГОСТа, фотобумага, раствор проявителя н фиксажа, фо-
тоштатив.
Цель работы: ознакомиться с устройством фотоаппарата,
процессом фотографирования и получить негатив и позитив.
До выполнения лабораторной работы необходимо подготовить
фотопленку и фотобумагу. Фотопленку перематывают в кассету
так, чтобы изгиб имел противоположное направление. После не-
дельной выдержки пленку разрезают на куски длиной по 48 мм
(10 отверстий перфорации). Так как позитивная пленка мало-
чувствительна, то ее обработку выполняют при красном свете.
Предварительно нарезают и фотобумагу так, чтобы один из раз-
меров был не более 49 мм. Куски пленки и фотобумаги помещают
в отдельные пакеты, изготовленные из черной бумаги. Пакеты
с пленкой кладут под пресс 0,5—1 кг. До лабораторной работы
готовят раствор проявителя и фиксажа.
На лабораторных занятиях (после знакомства с инструкцией
по эксплуатации фотоаппарата) на поддон устанавливают фото-
125
аппарат и кладут пакет с пленкой, а сверху — фотокабину, вклю-
чают фонарь, надевают маску и нарукавники. Из пакета выни-
мают пленку и, открыв заднюю крышку фотоаппарата, на кадровое
окно кладут пленку эмульсией к объективу. Закрывают крышку
фотоаппарата и вынимают его из фотокабины. (Если конструк-
ция фотоаппарата такова, что зубчатое колесо для перфорации
смонтировано рядом с кадровым окном, то до установки пленки
необходимо взвести затвор.)
Заряженный фотоаппарат устанавливают на фотоштатив. По-
скольку пленка малочувствительна, необходима выдержка в не-
сколько секунд. (Целесообразно применить пассик.) Например,
применяя фотоаппарат «Вилия» при освещении настольной лам-
пой мощностью 40 Вт с расстояния 0,6—0,8 м, при диафрагме
8 получают удовлетворительные негативы, если выдержка будет
25-30 с.
После фотографирования перекладывают в фотокабине пленку
из фотоаппарата в пакет. На поддон устанавливают ванночки с
проявителем, водой, фиксажем, а затем — фотокабину. Надевают
маску и опускают пленку в проявитель (2 мин), прополаскивают
ее в воде (0,5 мин), фиксируют (2 мин) и сушат, т. е. получают
негатив. Сушить пленку можно на фанере, помещенной на бата-
рею отопления.
Для получения позитива между опорами приспособления для
фотопечати кладут фотобумагу эмульсией вверх, а на нее эмуль-
сией вниз кладут пленку, на которую помещают стекло, а затем
рамку (которую подсовывают под упругие пластины). Включают
лампу фотопечати на 2—3 с и получают позитив (т. е. опускают
бумагу сначала в проявитель, затем в воду, в фиксаж и вновь в
воду).
На весь процесс (фотографирование, получение негатива, суш-
ку, получение позитива) затрачивается около 30 мин.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.......................................................*	3
Глава I. Приборы и принадлежности
Механика
Лабораторный секундомер..............................................7
Желоб...........................................................    10
Тележка с грузом.....................................................11
Контактный датчик....................................................12
Переключатель..................................................г	13
Электродвигатель.....................................................—
Динамометры.........................................................18
Диск с отвесом...............................................<	; ; —
Реостат.....................................................  ..	. 19
Прибор для изучения	взаимодействия тел............................20
Пускатель....................................................  .	22
Пружина универсальная...........................................  .	23
Баллистический маятник..............................................25
Прибор для изучения деформации растяжения............................—
Молекулярная физика. Термодинамика
Камера с нагревателем...............................................26
Прибор механического нагрева........................................29
Кронштейн и стержни.................................................32
Микропипетка.........................................................~
Баллон..............................................................33
Манометр.............................................................—
Прибор для изучения свойств газов ................................. 37
Электродинамика
Проводник медный....................................................37
Терморезистор.......................................................38
Прибор по электролизу .............................................. —
Генератор высокочастотных	колебаний.................................40
Контур колебательный................................................43
Конденсатор с кюветой...............................................44
Излучатель ультразвуковой...........................................45
Генератор звуковой ................................................ 46
Усилитель низкой частоты .......................................... 49
Громкоговоритель и микрофон..........................................—
Трансформатор разборный.............................................51
Магазин сопротивлений, батарея конденсаторов ...................... 53
Радиодетали на панелях..............................................54
Оптика
Рефрактометр........................................................58
Настольная фотокабина ............................................. 62
Глава II. Лабораторные работы
физического практикума
Механика
1.	Изучение прямолинейного равноускоренного движения..............65
2.	Изучение характера изменения скорости при равноускоренном движении 67
3.	Определение ускорения свободного падения ..................... 68
127
4.	Изучение второго закона Ньютона..................................69
5.	Изучение закона сохранения энергии с помощью прибора по меха-
нике прямолинейного движения.........................................71
6-	Определение момента инерции шара.................................72
7.	Определение центростремительного ускорения.......................73
8.	Изучение зависимости мощности на валу электродвигателя от нагрузки 75
9.	Изучение уравнения динамики вращательного	движения...............76
10.	Изучение законов криволинейного движения.........................77
11.	Изучение взаимодействия тел......................................79
12.	Определение скорости бросания шара...............................81
13.	Изучение движения тела, брошенного под углом	к	горизонту ... 82
14.	Изучение закона сохранения энергии с помощью универсальной пру-
жины ................................................................84
15.	Изучение упругих свойств пружины.................................85
16.	Изучение закона сохранения импульса..............................86
Молекулярная физика. Термодинамика
17-	Определение диаметра молекулы и постоянной Авогадро..............88
18.	Изучение первого закона термодинамики............................89
19.	Определение молярной массы эфира.................................92
20.	Определение температурного коэффициента давления н температурно-
го коэффициента объемного расширения	газа......................93
21.	Изучение линейного растяжения стали.............................96
22.	Определение постоянной Фарадея и молярной массы с помощью при-
бора по электролизу..................................................97
Электродинамика
23.	Изучение зависимости сопротивления проводника и полупроводника
от температуры............................................  .	. » ; 99
24.	Определение электроемкости конденсатора  ......................100
25.	Определение индуктивности катушки..............................102
26.	Изучение устройства и работы трансформатора....................103
27.	Снятие вольт-амперной характеристики диода.....................105
28.	Изучение вакуумного триода и транзистора.......................106
29.	Сборка приемника, усилителя и генератора на триоде и транзисторе 108
30.	Определение длины звуковой волны и частоты колебаний звукового
генератора....................................................... s , ПО
31.	Определение скорости ультразвука ............................. 112
32.	Изучение резонанса..........................................  .	115
33.	Определение физических величин резонансным методом.............116
34.	Определение физических величин с помощью мостика Уитстона . . .117
35.	Изучение работы релаксационного генератора.....................120
36.	Повышение предела измерения вольтметра и амперметра............122
Оптика
37.	Определение коэффициента преломления твердых тел и жидкостей . 124
38.	Получение негатива и позитива.................................125
Школьные учебники (((Р
SHEBA.SPB.&U/SHKOLA