А. А. ПОКРОВСКИЙ, В. А. БУРОВ, А. И. ГЛАЗЫРИН,
А. Г. ДУБОВ, Б. С. ЗВОРЫКИН, И. М. РУМЯНЦЕВ
ПРАКТИКУМ
ПО ФИЗИКЕ
В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ
ПОСОБИЕ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ
Под редакцией А. А. Покровского
ИЗДАНИЕ ЧЕТВЕРТОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
УЧЕБНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РСФСР
Москва — 1963

ПРЕДИСЛОВИЕ
«Практикум по физике», переработанный и значительно допол-
ненный, выпускается четвертым изданием с целью оказать пре-
подавателям физики помощь при организации и проведении само-
стоятельных лабораторных работ учащихся в IX—XI классах сред-
ней школы.	,	(
Практикум согласован с новой программой по физике, утверж-
денной Министерством просвещения РСФСР: кроме обязательных
работ, в нем предусмотрены и рекомендованные дополнительные
работы, а в некоторых случаях и варианты. Это заметно расширяет
возможность выбора работ для практикума при недостаточном
оборудовании физического кабинета.
К дополнительным работам относятся, например, «Изучение за-
конов кинематики», «Определение коэффициента линейного расши-
рения твердых тел», «Определение показателя преломления стекла
с помощью микроскопа» и др. (см. оглавление).
Очевидно, из 34 работ, имеющих близкое отношение к програм-
ме и подробно описанных в III главе, преподаватель всегда сможет
поставить необходимые 17—20 работ для всех трех классов. При
этом к имеющемуся оборудованию, как правило, приходится сде-
лать небольшое добавление, чаще всего измерительных приборов,
которых обычно не хватает в физических кабинетах средней школы.
По содержанию, системе и методике проведения физический
практикум, представленный в этой книге, тесно сочетается с фрон-
тальными лабораторными работами, которые описаны ранее1.
Практикум не дублирует фронтальные лабораторные работы, а
представляет собой вторую ступень занятий в лаборатории. Он
в большей степени развивает самостоятельность учащихся, обес-
печивает получение конкретных, четких и действенных знаний и
приобретение ценных практических навыков политехнического
характера.
Это пособие является результатом экспериментальной работы,
проведенной сотрудниками сектора обучения физике Института
общего и политехнического образования. Работа протекала в 315-й
средней школе (г. Москва), в 9-й школе (Кратово, Московской
*А. А. Покровский, Б. С. Зворыкин, Фронтальные лабораторные
занятия по физике, изд. 5, Учпедгиз, 1956,
3
области) и в Московском городском институте усовершенствования
учителей. Проверялось оборудование, предназначенное для прак-
тикума, и методика проведения занятий.
При разработке практикума задача заключалась в создании
наиболее рациональной системы практических занятий, согласован-
ной с требованиями закона о школе, в подборе выпускаемого про-
мышленностью и уже известного школам оборудования, в констру-
ировании новых приборов и пособий, которые отвечали бы задачам
практикума. В настоящее время большинство этих приборов вы-
пускается Главучтехпромом, остальные намечены к освоению
промышленностью в ближайшее время.
В связи с изменением программы организация и методика про-
ведения практикума по физике в сочетании с фронтальными ра-
ботами заслуживает особого внимания. Поэтому в книге приводит-
ся краткое методическое введение, разъясняющее задачи практи-
кума, его содержание и специфические особенности в сравнении
с фронтальными лабораторными занятиями. В пособии дан пол-
ный список оборудования, который поможет учителю целенаправ-
ленно приобретать приборы или комплекты приборов, предназна-
ченных для практикума. Новые приборы, а также методика и тех-
ника их применения описаны более подробно.
В пособии в основном применяется международная система
единиц — СИ. Однако выполнение некоторых работ тесно связано
с. непосредственными измерениями. В таких работах оказалось
целесообразнее вести расчеты в тех единицах, в каких проградуи-
рованы в настоящее время приборы.
Постановка практикумов по этой книге в школьных условиях
даст возможность еще раз проверить рекомендуемые работы и окон-
чательно уточнить их тематику. Кроме того, накопленный препо-
давателями опыт поможет составлению наиболее совершенного
руководства по физическому практикуму для учащихся, в чем
сейчас возникает настоятельная необходимость.
Практикум разрабатывался группой сотрудников:
В. А. Буровым— работы 17, 21, 22, 26,33;
А. И. Глазыриным — работы 18, 27, 29, 30, 31;
А. Г. Дубовым — работы 1, 4, 7, 8, 10, 11, 14, 32;
Б. С. Зворыкиным — работы 6, 9, 13, 16, 20, 25, 34;
И. М.. Румянцевым — работы 2, 3,5, 12, 15, 19, 23,
24, 28.
Все работы были выполнены авторами под руководством стар-
шего научного сотрудника А. А. Покровского, которым, кроме того,
сделан подбор тем, написаны введение, главы I и II.
Замечания по этому цособию следует направлять в сектор
обучения физике Института общего и политехнического образова-
ния (Москва, ул. Макаренко, дом 5/16).
Авторы
ВВЕДЕНИЕ
В законе «Об укреплении связи школы с жизнью и о дальней-
шем развитии народного образования в СССР» обращается внима-
ние на необходимость тесной связи обучения с жизнью, с трудом,
на развитие у молодежи действенных политехнических знаний,
на приобретение твердых умений и навыков. Учащиеся, окончившие
среднюю общеобразовательную школу, должны не только понимать
окружающую их действительность, но и уметь плодотворно при-
менять полученные знания и навыки в своей практической дея-
тельности.
Все это в полной мере относится к преподаванию такого важ-
ного предмета, каким является в настоящее время физика.
Политехническая направленность преподавания физики и по-
вышение качества знаний учащихся по этому предмету в значитель-
ной мере зависят от развития учебного физического эксперимента
и его широкого, правильного применения в процессе обучения.
Особое значение в накоплении действенных знаний имеют самосто-
ятельные практические занятия учащихся в школьном физическом
кабинете, и в частности выполнение физического практикума в
IX—XI классах.
Каковы же должны быть объем, содержание, характер и мето-
дика проведения практикума по физике в старших классах сред-
ней школы, чтобы он способствовал осуществлению поставленных
задач?
Этот вопрос нельзя решать отдельно от всей системы лаборатор-
ных занятий по физике в средней школе, так как практикум дол-
жен быть лишь одной из органических частей в этой системе.
Физический эксперимент (демонстрационный и лабораторный)
оказывается наиболее эффективным, если он имеет целевую на-
правленность и своевременно вводится в процесс обучения.
Стремление найти форму органического слияния лабораторно-
го эксперимента со всеми другими элементами обучения, по-види-
мому, и привело в свое время к фронтальному методу проведения
лабораторных занятий в средней школе, где учащиеся изучают
систематический курс физики и постепенно накапливают необ-
ходимый опыт.
5
Как известно, фронтальный метод имеет ряд важных положи-
тельных методических сторон, которые в основном сводятся к
следующему. Этот метод дает возможность тесно связать лабора-
торные занятия с изучаемым материалом, позволяет ставить ла-
бораторные работы как введение к тому или иному разделу курса
или как иллюстрацию к объяснению учителя, как обобщение уже
известного материала и как повторение пройденного; приучает
учащихся к коллективной работе, когда всякая ошибка быстро
исправляется указаниями учителя или более успевающего товари-
ща, постепенно воспитывает у учащихся попутно с приобретением
знаний следующие практические навыки и умения: правильно поль-
зоваться простейшими измерительными приборами, обращаться
с химической посудой, источниками тепла, света, электроэнергии,
пользоваться некоторыми, самыми простыми приборами, распро-
страненными в быту и технике1. Это, однако, не означает, что в
средней школе можно ограничиться только фронтальными лабора-
торными занятиями. Такие занятия надо считать лишь первым не-
обходимым этапом, потому что навыки и умения, полученные уча-
щимися при выполнении фронтальных работ, все же нельзя еще
признать достаточными для оканчивающих общеобразовательную
среднюю школу.
Дело в том, что почти все приборы для фронтальных занятий
по конструкции выбираются самые простые, главным образом
учебные. Это важно прежде всего с методической стороны: освое-
ние устройства приборов не должно отнимать много времени и не
должно отвлекать внимание учащихся от основной задачи — изу-
чения физических явлений и закономерностей. Кроме того, прибо-
ры для фронтальных лабораторных занятий должны быть дешевы-
ми, чтобы школа могла приобрести их в необходимом количестве
экземпляров (10—15 штук).
Элементарные практические навыки, приобретенные в работе
с простейшими приборами, требуют дальнейшего развития и усо-
вершенствования. И если на первом этапе обучения физике (VI—
VIII классы) эти простые навыки можно считать не только впол-
не доступными возрасту и развитию учащихся, но и достаточными,
то про старшие классы этого сказать нельзя. Поэтому учащихся
старших классов необходимо ознакомить не только с простой учеб-
ной и технической аппаратурой, соответствующей начальной ста-
дии обучения физике, но и с более сложными распространенными
техническими приборами и оборудованием, а также с некоторыми
простейшими методами исследований и измерений, которыми поль-
зуются в современной технике.
Кроме того, необходимо развивать у учащихся старших клас-
сов самостоятельность в обращении с измерительными приборами,
1 Подробнее о фронтальном методе см. А. А. П о к р о в с к и й и Б. С. Зво-
рыкин, Фронтальные лабораторные занятия по физике, изд. 5, Учпедгиз, 1956.
6
научить разбираться в границах применения приборов в разных
условиях, самостоятельно собирать установки и проводить экспе-
рименты с ними. Этого фронтальные занятия, очевидно, дать не
могут.
Все сказанное приводит к выводу, что во всех старших клас-
сах, начиная с IX, наряду с фронтальными лабораторными заня-
тиями должны проводиться физические практикумы. В такие прак-
тикумы целесообразно включать работы, которые позволили бы,
с одной стороны, повторить, углубить и обобщить основные вопро-
сы пройденного курса, а с другой — давали бы возможность вести
практические занятия на новой, более высокой экспериментальной
базе, чем та база, на которой строятся фронтальные работы. Тогда
приобретенные навыки не будут оторваны от полученных теорети-
ческих знаний по физике. Это позволит избежать возможной
крайности — чрезмерного увлечения техникой, когда второсте-
пенные технические объекты могут заслонить физику и отвлечь
учащихся от логической системы, необходимой при изучении
физики.
Сколько же должно быть поставлено работ в практикуме?
Из чего нужно исходить при выборе тем для лабораторных
работ?
Прежде всего приходится считаться с количеством часов, кото-
рое можно выделить для практикума из общего бюджета времени,
отведенного на весь курс физики с IX по XI класс. Кроме того,
надо учитывать наличие оборудования в физическом кабинете.
Это определит возможный объем и содержание практикума в каж-
дом классе.
Опыт многих передовых учителей показал, что максимальное
число часов, которое можно отвести на этот сравнительно новый
вид занятий в средней школе, сводится к 40, т. е. четырем прак-
тикумам по 5 двухчасовых работ в каждом. При этом фронтальные
занятия, проводимые параллельно практикумам, при переходе от
класса к классу можно сокращать (в отношении к общему числу
лабораторных часов), а число работ в практикуме — увеличивать.
Таким образом, к концу курса осуществится постепенный пере-
ход учащихся почти к полной самостоятельной практической рабо-
те в лаборатории.
Так как для проведения практикума из пяти работ с учащимися
целого класса не хватит рабочих мест, а делить класс на части по
ряду причин бывает нежелательно, то нужно использовать дубли-
каты оборудования для каждой лабораторной работы. Тогда
при пяти различных работах и, например, двух экземплярах обо-
рудования для них рабочих мест будет 10, а при трех дубли-
катах — 15.
Такая система позволит занять работами сразу весь класс в
30 человек. Кроме того, она даст возможность не ставить практи-
кумы обязательно в конце учебного года, а рациональнее с методи-
7
ческой точки зрения распределить их во времени; практикум мож-
но проводить после прохождения крупных разделов курса: меха-
ники, молекулярной физики и теплоты, электричества, оптики.
Принимая во внимание новую программу по физике и тематику
фронтальных работ для старших классов, а также наличие обору-
дования в физическом кабинете, можно наметить наиболее актуаль-
ные лабораторные работы для всех четырех практикумов.
В методической литературе нет каких-либо установившихся
норм в отношении количества работ для практикума. В новой про-
грамме за минимум принимается 17 работ: 5 — в IX классе, 7 —
в X классе и 5 — в XI классе. Однако, кроме этих основных работ,
приводятся для возможной замены еще 8 работ. Таким образом,
преподавателю зачастую приходится самому подбирать и ставить
работы.
ГЛАВА I
ОБОРУДОВАНИЕ ПРАКТИКУМА
Проведение лабораторных работ физического практикума, оче-
видно, потребует соответствующего учебного оборудования более
сложного, чем для фронтальных занятий. Это оборудование долж-
но полностью удовлетворять методической задаче практикума,
находить максимальное применение в процессе обучения и в то же
время быть доступным школе по своей стоимости.
Все это было принято во внимание при подборе оборудования.
Следует иметь в виду, что в списке указано оборудование для всех
34 работ. При организации физического практикума легко можно
отделить основные приборы от второстепенных и приобретать преж-
де всего оборудование, которое позволит поставить лабораторные
работы согласно новой программе.
Чтобы удобнее было наводить различные справки, оборудова-
ние в списке размещено по трем разделам: «Измерительные прибо-
ры», «Лабораторные приборы и принадлежности», «Посуда и мате-
риалы», причем материалы расположены в алфавитном порядке.
Кроме номеров по порядку и наименования оборудования, введены
еще две графы: количество приборов и номера тех лабораторных
работ, в которых используется данный прибор, принадлежность
или материал. Количество показано двумя цифрами: первая из
них относится к оборудованию первоочередному, вторая — к пол-
ному, с соответствующими дубликатами. Однако эти цифры не
могут охватить всех случаев, которые встречаются на прак-
тике. Если учитель, организуя лабораторные занятия, выберет для
практикума не 5 работ, а 7, чтобы иметь, например, 14 рабочих
мест, то приборы приобретаются только в двух экземплярах. Ес-
ли же выбирается 5 работ для 30 рабочих мест и среди этих работ
встречаются две такие, в которых применяется один и тот же при-
бор, то этот прибор придется иметь уже не в трех экземплярах, а
в шести.
Как правило, наименования приводятся достаточно подробные,
развернутые, по которым можно составить необходимое предва-
рительное представление об оборудовании. Кроме того, почти все
приборы, перечисленные _в списке, показаны на рисунках. .Для
некоторых приборов рисунки даются непосредственно в списке,
потому что эти приборы требуют более подробного описания и
не представлены совсем на рисунках в работах.
9
Список оборудования
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
И
12
13
14
15
Наименование оборудования
Количество
Номера работ,
в которых приме-
няются приборы
Измерительные приборы
Лента измерительная длиной 1,5 м,
разделенная с обеих стброн на санти-
метры (портняжный «сантиметр»). .
Метр демонстрационный с четкими
дециметровыми делениями ....
Линейка масштабная длиной 500 мм
с миллиметровыми делениями , ♦ .
Штангенциркуль 15 см, имеющий
нониус для отсчета с точностью до
0,1 мм........................ .
Микрометр до 25 мм с трещоткой,
позволяющий производись измерения
с точностью до 0,01 мм . м ,
Индикатор часового ти-
па, позволяющий изме-
рять расстояние до 10 мм
с точностью до 0,01 мм
Мензурка цилиндриче-
ская емкостью 50 мл .
Мензурка цилиндриче-
ская емкостью 250 мл .
Весы рычажные техни-
ческие, предельная на-
грузка 200—500 г, чувст-
вительность 0,01 г . .
Разновес на 200 г
(гирьки от 0,1 до 100 г)
в ящике с пинцетом . .
Динамометр пружин-
ный лабораторный, пре-
дельная нагрузка 400 Г,
цена деления ЮГ. .
Динамометр пружин-
ный, предельная нагруз-
ка 3—5 кГ, цена деления
100 Г . ......
Барометр анероид или
ртутный сифонный школь-
ного типа (рис. 1) г .
Метроном простой (без
приспособления для
включения в электриче-
скую цепь) ...........
„ Секундомер карман-
Рис. 1. Баро-
метр ртут- ныи* позволяющий про-
ный сифон- изводить измерения с
ный точностью до 0,2 сек .
2 — 6	2, 3, 5, 6, 10
1	31
2 — 6	4, 7, 8, 12, 13, 33
1 — 3	1, 8
1 — 3	1, 7, 13, 33
1-3	7, 13, 28
1 — 3	34
1—3	34
1 — 3	1, 12
1 — 3	1, 12
1 — 3	12
1 — 3	8
1	14
1	2
1-3	5, 9, 33
10
Продолжение
№ п/п	Наименование оборудования	Количество	Номера работ, в которых приме- няются приборы
16 17	Набор камертонов из 3 штук часто- той 250 гц, 450 гц и 600 гц . . . . Термометр комнатный .....	1 1	4, 10, 20 10, 13
18	Термометр химический от —10° до -4-110° с делениями на градусы Л . .	2-6	14, 18
19	Термометр технический от 0 до 100° с делениями на градусы; длина ниж- ней части (ножки) 120 мм . . . .	1 — 3	16, 17
20	Термометр от 0 до 30° (или 50°) с делениями 0,1° ’		1 — 3	12
21	Гигрометр школьный лабораторный	1-3	15
22	Гигрометр волосяной ......	1	15
23	Психрометр .		1 — 3	15
24	Авометр школьный		1-3	19, 20, 22, 24
25	Амперметр переменного тока техни- ческий со шкалой до 5 а, с делениями после одного ампера по 0,2 а, на стой- ке с зажимами .........	1-3	18
26	Вольтметр М45М, класс точности 1,0 со шкалами: 3,15, 150 и 300 в * . .	1 1—3	21, 25
27	Миллиамперметр М45М, класс точ- ности 1,0 со шкалами: 1,5; 7,5; 15 и 30 ма . Л ....... а . .	! 1 — 3	20, 21, 22
28	• Микроамперметр М494, класс точ- ности 2,5 со шкалой на 100 мка, смон- тирован на наклонной стойке с дву- мя зажимами		1-3	22, 27
29	Гальванометр школьный — милли- амперметр со шкалой 5—0—5 ма; к нему однополупериоаный выпрями- тель в виде панельки с двумя полу- проводниковыми диодами, контакт- ными лапками и зажимами ....	1 —3	16, 23
80	on Гаг?ь^пН0МетР МЛ22 со шкалой vТп—в	чувствительностью 1X X1U a/дел. и внутренним Сопротив- лением порядка 100 ом ....	1-3	18
31	^*метР М471 с пределами измерения 100 и 10000 ом .	1	17
11
Продолжение
№ п/п	Наименование оборудования	Количество	Номера работ, в которых приме- няются приборы
32	Магазин сопротивлений штепсель- ный на 10, 20, 30 и 50 ом . , . . .	1—3	16
33	Набор образцовых конденсаторов постоянной емкости из шести штук: 0,5; Г, 1; 2; 4 и 6 мкф с допустимой погрешностью 2—5% ......	1 — 3	23, 24
34	Катушка индуктивности в 1 гн об- разцовая типа КИ-1		1—3	24
35	Спектроскоп двухтрубный с микро- метрическим винтом и шкалой для от- счета я . ,	1 —3	29
36	Прибор для определения длины све- товой волны с дифракционными ре- шетками 50 и 100 делений на 1 мм .	1 —3	30
37	Счетчик газоразрядный школьный .	1—3	33
	Лабораторные приборы и принад- лежности		
38	Прибор для изучения законов ки- нематики и динамики с двумя груза- ми по 150 Г и двумя перегрузками по 10 Г 		1—3	2
39	Прибор с движущейся лентой для изучения законов кинематики и ди- намики; к нему четыре груза по 50 Г и три перегрузка в виде пластинок: одна 10 Г и две по 5 Г , ... .	1—3	3
40	Линейка-маятник с шариком и опор- ной скобой для определения ускоре- ния при свободном падении , . « .	1—3	5
41	Прибор для определения ускорения при свободном падении е цилиндром для записи колебаний камертона , .	1-3	4
41 а	Пистолет баллистический ....	1 — 3	6
42	Прибор для определения мощности электродвигателя 	 *	1 -3	9
43	Прибор для изучения деформации растяжения		1-3	7
44	Гидравлический пресс с приспособ- лениями для разрыва стержней и про- давливания отверстий, с запасными стержнями и металлической пластин- кой толщиной 2 мм		1 -3	8
12
Продолжение
№ п/п	Наименование оборудования	Количество	Номера работ, в которых приме-
			няются приборы
45	Резонансная труба диаметром 40— 50 мм, длиной 900 мм, с поршнем; труба служит для определения скоро- сти звука	1 — 3	10
46	Прибор для определения механиче- ского эквивалента теплоты . , . .	1-3	12
47	Прибор для определения коэффи- циента линейного расширения . . .	1-3	13
48	Прибор для определения термиче- ского коэффициента давления воздуха	1 — 3	14
49	Аккумуляторная батарея З-НКН-10	4-12	И, 16, 19, 20, 21,
50	Анодная батарея из сухих элемен- тов напряжением 20—60 в (БС-70) .	1-3	22, 25, 26, 27, 29 25
51	Проводники соединительные длиной		11, 16, 17, 18, 19,
	15 см, 30 см и 50 см с наконечника- ми в виде вилочки * . 		50—150	20, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 29
52	Ключ лабораторный для размыка- ния электрической цепи 		2 — 6	11, 21, 22, 24
53	Переключатель однополюсный . ♦	1—3	23
54	Реохорд 500 мм с движком и двой- ным ключом; реохорд служит для со- ставления мостика Уитстона , . . >	1—3	16
55	Реостат на 12—15 ом и силу тока 3—4 а со скользящим контактом . .	2 — 6	18
56	Реостат на 50—70 ом и силу тока 2—3 а со скользящим контактом . .	1-3	21, 22, 29
57	Реостат накала на 50 ом, смонтиро- ванный на панельке с двумя зажи- мами . ,			1-3	20
58	Потенциометр на 10 000—15 000 ом и 0,02 а со скользящим контактом .	1 —3	20
59	Катушка проволочная с клеммами, помещенная в пробирку для нагрева- ния; прибор служит для определения термического коэффициента сопротив- ления проводников 		1 — 3	16
60	Термосопротивление MMT-I с двумя зажимами на колодке, помещенное в пробирку; прибор служит для снятия характеристики термосопротивления	1 —3	17
13
Продолжение
№ п/п	Наименование оборудования	Количество			Номера работ, в которых приме- няются приборы
61	Термопара из железной и констан- тановой проволоки диаметром 2 мм				18
62	с клеммами на изолирующей колодке Термокрест из железной и констан- тановой проволоки диаметром около 0,3 мм, на панельке с четырьмя клем-	2		6	
63	мами 	 Трансформатор школьный разбор- ный, понижающий напряжение со 120 до 12 в 	 Электродвигатель малый, рассчитан-	1		3	18
64		1	—-	3	18, 24
65	ный на напряжение 4 в .... » Фотосопротивление ФС-К1 на стой-	1	—	3	19
66	ке с двумя зажимами	 Реле электромагнитное поляризо- ванное типа РП-4 с пятью зажимами на колодке: два на выводах от ка-	1		3	19
67	тушки и три от контактов .... Выпрямитель лабораторный ВС-6 реконструированный, дающий 120 в	1	—	3	19
68	постоянного тока и 18 а переменного Электронная лампа 1К1П на па-	1	—	3	20, 23, 24
69	нельке с пятью зажимами ..... Телефоны головные электромагнит-	1	—	3	20
70	ные высокоомные	 Телефонная трубка электромагнит- ная высокоомная с двумя проводни-	1	—	3	20, 33
71	ками 		 Конденсатор на 1000 пф на панель- ке с двумя зажимами и телефонными	1	—	3	20
72	гнездами 		 Диод полупроводниковый типа Д7Ж, смонтированный на панельке с	1	—	3	20
73	двумя зажимами	 Триод полупроводниковый типа П14	1	—	3	21
74	на панельке с тремя зажимами « . Комплект полупроводниковых при- боров и радиодеталей для сборки простейших радиоприемников на по-	1	—	3	22
75	лупроводниках . . . 		 Комплект деталей на отдельных па- нельках для сборки радиоприемников	1	—	3	26
14
Продолжение
№ п/п	Наименование оборудования	Количество	Номера работ, в которых приме- няются приборы
	на электронных лампах (набор по ра- диотехнике) 		1 -3	25
76	Антенна комнатная или наружная	1-3	26
77	Индуктор высоковольтный ИВ-50 .	1-3	29
78	Лампочка 3,5 в на подставке с клем- мами и колпачком		1-3	19, 29
79	Лампа электрическая с прямой нитью накала (софитная) с патроном на панельке и шнуром со штепсель- ной вилкой 		1	30
80	Прибор .для изучения законов освещенности с фотоэлементом, от- дельной лампочкой 3,5 в на подставке и отдельной линзой (F=150 ш«) диа- метром 3,5 см на подставке ....	1—3	27
81	Набор спектральных трубок из трех штук (с гелием, парами ртути и водо- родом) 		1-3	29
82	Фотоаппарат 6X9 см или 9X12 см с двумя кассетами, матовым стеклом и штативом		1-3	34
83	Прибор с комплектом оптики для сборки призматического монокуляра	1-3	31
84	Микроскоп школьный с одним оку- ляром 10 крат и двумя объективами 8 и 20 крат или с двумя окулярами 7 и 15 крат и объективами 8 и 40 крат	1-3	11, 28, 32
85	Приспособление для установки на тубусе микроскопа индикатора часо- вого типа		1-3	28
86	Камера для наблюдения броунов- ского движения в дыму с лампочкой от карманного фонарика и линзой .	1-3	11
87	Спинтарископ 		1-3	32, 33
88	Радиоактивный препарат от школь- ной камеры для наблюдения путей альфа-частиц		1 —3	33
89	Набор пластин: 6 шт. стеклянных из фронтального оборудования по оп- тике и 6 шт. свинцовых из набора по электролизу 		1-3	33
15
Продолжение
№ п/п	Наименование оборудования	Количество	Номера работ, в которых приме- няются приборы
90	Штатив физический . .....	1-3	4
91	Штатив лабораторный с двумя муфтами, кольцом и лапкой ...»	2-6	5, 6, 12, 16, 17, 18, 31, 33
92	Столик подъемный лабораторный .	1-3	30, ,31
93	Гиря 10 кг со шнуром		1	8
94	Брусок чугунный 40X25X10 мм3 .	1 — 3	1
95	Брусок алюминиевый 40X25X10 лш3	1-3	1
96	Спица стальная диаметром 4—5 мм, длиной около 75 мм ...... .	1 — 3	1
97	Спиртовка лабораторная ....	2 — 4	4, 14, 16
98	Примус или плитка электрическая со шнуром и вилкой (или другой на- греватель) 			2 — 6	13, 16, 17, 18
99	Чайник металлический для нагрева- НИЯ воды . , . .				1	14, 16
100	Фен электрический (или вентиля- тор настольный) для сушки негативов	1	34
101	Фонарь фотолабораторный . « .	1-3	34
102	Станок для сушки негативов . . .	1 — 3	34
103	Рамка копировальная 6X9 см или 9X12 см ...........	1-3	34
104	Справочник фотографический (таб- лица экспозиций и схема употребле- ния проявителя) 		1 — 3	34
105	Молоточек резиновый для возбуж- дения камертонов .	......	1-3	4, 10, 20
106	Пипетка глазная .......	1-3	19
	Посуда и материалы		
107	Колба 250 мл для получения пара, коническая или плоскодонная с проб- кой, стеклянной и резиновой труб- кой — паропроводом		1-3	12
108	Кристаллизатор 10—12 см . . .	1-3	11, 13, 19
109	Кастрюля емкостью около 2 л (для снега) 		1	16, 17
ПО	Кювета 9X12 см для проявителя .	1-3	34
16
Продолжение
№	Наименование оборудования	Количество	Номера работ, в которых приме-
п/п			няются приборы
111	Кювета 13X18 см для фиксажа и промывки	  .	2-6	34
112	Кювета 60x60 см эмалированная для работы с ртутью		1 — 3	14
ИЗ	Кювета 100X100X10 мм стеклян- ная плоская для жидкостного свето- фильтра 		1-3	19 12, 18
114	Стакан химический 100—250 мл .	2-6	
115	Стакан металлический диаметром около 70 мм и высотой приблизитель- но ПО мм или стакан химический соответствующих размеров ....	1-3	16, 17
116	Батарея из четырех сухих элементов для карманного фонарика ....	1—3	19, 20
117	Бумага размером 20X30 см писчая и копировальная 	 .	.	1-3	6
118	Держатель для фотопластинок во время проявления	,	. .	1-3	34
119	Калий марганцовокислый ....	10 г	19
120	Картон (или фанера тонкая) раз- мером 15X20 си	.	1—3	34
121	Картон с одной стороны белый, с другой — черный размером 25X30 см служит в качестве экрана, отражаю- щего и поглощающего свет ....	2 — 6	29
122	Керосин ...........	200 — 600 г	4, 12
123 124	Краска акварельная (гуммигут) или сухая тушь	  .	.	1 табл.	11
	Материя черная 0,5 м2; служит для накрывания аппарата во время фото-	1 	Q	34
			
	съемки 	,		1 о	5
125	Нитки швейные — катушка № 10 .	1	29
126	Поваренная* соль	,	.	10 — 30 а	34
127	Полотенце для вытирания руж • .	1—3	
128	Проводники тонкие, мягкие, длиной		
129	60—80 см для присоединения спект- ральных трубок к индуктору . . , .	2 — 6	29
	Проволока железная диаметром 0,2—0,3 мм и около 0,5 мм (по 1 м		7
			
	каждой)			1 — О	
130	Проволока медная диаметром 0,5— 0,7 мм и около 1 мм (по 1 м каждой)	1-3	7
17
Продолжение
№ п/п	Наименование оборудования	Количество	Номера работ, в которых приме- няются приборы
131	Прокладки деревянные для зажи- ма камертона в лапке штатива . .	2 — 6	4
132	Проявитель	концентрированный (в трех растворах) 		1 Л	34
133	Сетка с асбестом . . 		1—3	18
134	Спирт денатурированный . . % .	0,5 —1,5 л	29, 34
135	Спички 		1 кор.	4, 5, 29
136	Стекло предметное		2 — 6	11, 28
137	Стекло покровное .......	2 — 6	11
138	Светящийся состав постоянного дей- ствия (1—2 крупинки)		1 — 3	32
139	Суконка для стирания записи с лен-		
	ты прибора, указанного под № 39 .	1 —3	3
140	Тампон из ваты на проволоке для	1	О	ПЛ
	получения натрового пламени , . .	1 	 О	2У
141	Тряпка для вытирания рабочего	1	О	А
	стола 		1 	 О	4
142	Фотопластинки		3 — 9 шт.	34
143	Фотобумага		5 — 15 л	34
144	Фиксаж в растворе		1 л	34
145	Эфир серный		50— 100 мл	14
При составлении списка предполагалось, что физический каби-
нет, в котором проводится практикум, оборудован переменным
током 127 в и водопроводом. Кроме того, есть темные кабины или
одна небольшая, хорошо затемненная комната (например, препа-
раторская), где можно выполнять работу по фотографии и вести
наблюдения со спинтарископом.
В помещенном выше списке приводится полное обору-
дование как для основных, так и для дополнительных работ.
Однако следует иметь в виду, что далеко не все это оборудование
является специфическим для практикума и не все приобретается
в физический кабинет в связи с этим видом лабораторных занятий.
Для практикума во многих случаях используются приборы,
которые необходимы и для демонстрационных опытов или являют-
ся общим лабораторным оборудованием физического кабинета.
Такие приборы, очевидно, должны быть при всех условиях в каж-
дом физическом кабинете независимо от того, ставится ли в нем
практикум или нет. Примером могут служить метроном, термометр
комнатный, метр демонстрационный, штатив физический, плитка
18
электрическая, трансформатор школьный разборный- индуктор
высоковольтный ИВ-50, гидравлический пресс и т. д.
Точно так же многие приборы, приведенные в списке, являются
необходимыми для постановки фронтальных лабораторных работ.
К ним относятся лента измерительная, линейка масштабная, мен-
зурка цилиндрическая на 250 мл, динамометр, термометр химиче-
ский до 110°, аккумуляторные батареи З-НКН-10, проводники сое-
динительные, ключи лабораторные, лампочка на 3,5 в на подстав-
ке и т. д. И все же большая часть оборудования, помещенного в спи-
ске, служит специально для практикума и приобретается до-
полнительно к общему оборудованию кабинета, к оборудованию
для фронтальных занятий. Это следует учитывать при организации
практикума.
При выборе оборудования, вошедшего затем в список, была
проведена возможная унификация, чтобы избежать ненужного
разнообразия конструкций приборов одного и того же наименова-
ния. Например, для всех работ, где требуется измерить небольшие
длины, применен один и тот же микрометр до 25 мм с точностью
0,01 мм и индикатор часового типа; где требовалось измерить дли-
ну с точностью до 0,5 см, применена лента измерительная с санти-
метровыми делениями; для измерения температуры — термометр
с пределами измерений до 110° и т. д. И только в редких случаях,
когда этого требовали особые условия работы, вводились другие
приборы, например: камертоны с частотой 250 гц и 450 гц, или тер-
мометр от 0 до 30° с ценой делений 0,1°, или мензурка на 50 мл.
То же самое можно сказать о посуде и материалах, которые
указаны в списке в количествах, достаточных для проведения
практикума. Посуда и материалы в большинстве случаев нужны
такие, которые должны быть во всяком физическом кабинете, на-
пример: стаканы химические, колбы, кристаллизаторы, кюветы
и т. д., или из материалов: керосин, спирт денатурированный, эфир
серный, калий марганцовокислый, спички, бумага, картон и т. д.
Просматривая список посуды и материалов, которых, вообще
говоря, для практикума требуется очень немного, трудно сказать,
что же именно здесь можно считать специфическим для практику-
ма. Сюда можно отнести лишь отдельные материалы вроде экрана
картонного, черного, размером 30 X 40 см, светящийся состав
постоянного действия или, пожалуй, фотопринадлежности.
Совершенно очевидно, что указанное оборудование для практи-
кума можно приобретать не сразу, а постепенно. Однако при всех
условиях полезно позаботиться о том, чтобы все закупленное в пер-
вую очередь могло быть рационально пущено в действие сейчас же,
не Дожидаясь оборудования следующих очередей: поступающие
в физический кабинет приборы и принадлежности не должны иметь
каких-либо простоев.
ГЛАВА II
ПОДГОТОВКА ПРАКТИКУМА И МЕТОДИКА
ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЙ
Задачи, которые преследует практикум (повторение и углубле-
ние пройденного, развитие самостоятельности, привитие практи-
ческих навыков политехнического характера, знакомство с неко-
торыми основными экспериментальными методами исследования
и т. д.), изложенные во введении, а также условия, в которых про-
водится практикум в старших классах (занятие двухчасовое, ра-
бот в практикуме пять, рабочих мест 15, каждое звено состоит
из двух учеников), заставляют выработать правильную систему
предварительной подготовки занятий и наиболее подходящую ме-
тодику их проведения.
Сосредоточим сначала свое внимание на подготовке оборудова-
ния практикума и подготовке учащихся к практическим занятиям.
Подготовка оборудования
После того как закуплены и подобраны необходимые приборы
и принадлежности согласно списку, приведенному в I главе, надо
распределить все это оборудование по отдельным работам, как
это сделано в III главе, а сами работы правильно разместить на уче-
нических столах.
Размещая оборудование практикума в классе, необходимо вни-
мательно просмотреть каждую работу с точки зрения выбора наи-
более подходящих условий для ее выполнения. Например, в прак-
тикуме по механике (IX класс) работу по определению ускорения
силы, тяжести с помощью свободно падающего цилиндра следует
расположить так, чтобы все три установки были вблизи от места
для спиртовки-коптилки, которая является общей к этим установ-
кам. Работу по определению мощности электродвигателя полезно
расположить в самом дальнем месте класса или вывести в препа-
раторскую, чтобы шум моторов не мешал другим учащимся. Уста-
новки для работы по кинематике и динамике необходимо разме-
стить рядом, чтобы учащиеся могли четко различать удары одного,
общего для всех трех звеньев метронома, отбивающего равные про-
межутки времени.
20
Кроме того, надо иметь в виду, что в некоторых работах обору-
дование выходит за пределы площади стола и занимает часть про-
хода между столами. Например, у прибора по кинематике и дина-
мике со стола спускается лента, на которой записываются прой-
денные расстояния, а в работе по исследованию движения тела,
брошенного горизонтально, вертикально и под углом к горизон-
ту, за пределы стола выходит привернутый к его крышке балли-
стический пистолет. Эти работы надо разместить так, чтобы уча-
щиеся других звеньев не могли мешать выполнению эксперимента
с указанными приборами.
Подобные примеры можно привести и из оборудования по дру-
гим разделам, поэтому размещение работ практикума никак не
может быть случайным. Наоборот, его приходится строго продумы-
вать в соответствии с конкретными условиями: характерной осо-
бенностью некоторых работ, помещением, подводкой электрическо-
го тока и воды, имеющимися источниками теплоты, приборами об-
щего пользования и т. д.
Установленное для практикума оборудование сохраняется на
все время занятий. Опыт показывает, что убирать и выставлять
вновь оборудование для каждого отдельного занятия нерациональ-
но. Такую систему можно допустить лишь в крайнем случае, так
как она приводит к снижению качества обучения, почти не по-
зволяет избежать некоторой порчи приборов.
После того как все работы размещены, необходимо проверить
действие каждой установки, каждого прибо-
р а. Дело в том, что среди аналогичных установок и приборов
всегда найдутся такие, которые имеют те или иные особенности.
Например, в приборах для изучения законов освещенности могут
оказаться фотоэлементы с разными параметрами: в таких прибо-
рах приходится усилить или ослабить источник света; в том или
ином приборе для определения термического коэффициента упру-
гости воздуха могут быть неодинаково плотные соединения стек-
лянных и резиновых трубок и потребуется смазка или замена ре-
зиновой трубки, а у ползунка одного из реохордов плохой контакт
со струной и нужно усилить пружину й т. д.
Как правило, все приборы в практикуме заранее должны быть
так подготовлены, чтобы учащиеся были полностью избавлены при
выполнении задания от затраты времени на специальное налажива-
ние приборов и тем более на их ремонт. (Для этой цели учащиеся
эпизодически могут привлекаться преподавателем к работе во вне-
урочное время, в порядке кружковых занятий.)
лю ° подготовительной работе существенную помощь преподавате-
может оказать лаборант. Особенно важно иметь постоянного
нелм°Г° лаб°ранта в том случае, когда по тем или иным причинам
воем Я выделить класс-лабораторию физического кабинета на все
пппулп пРоведения практикума и приборы для каждого занятия
Р дится выставлять на рабочие места, а затем снова убирать.
21
В настоящее время в крупных средних школах предусмотрена
штатная должность лаборанта физического кабинета. Однако учеб-
ных заведений или специальных курсов, готовящих лаборантов,
пока нет. Поэтому преподаватель должен сам подыскать наиболее
подходящего кандидата для такой должности и постепенно обучать
и тренировать его. В крайнем случае можно в качестве постоянных
лаборантов взять 2—3 учеников, проявивших особый интерес к
физике.
После размещения приборов составляется расписание сроков
выполнения работ в практикуме. С этой целью работы нумеруются
с первой по последнюю, а группа учащихся делится по звеньям
из двух человек; звенья сохраняются на все время занятий. Учи-
тель разъясняет учащимся последовательность перехода от одной
работы к другой.
Подготовка учащихся
Практикум проводится после того, как учащиеся накопили
достаточные знания изучаемого материала и смогут разобраться
в более сложных приборах, установках и опытах. Могут понять
целесообразность применения того или иного измерительного при-
бора для данного опыта, разобраться в методе измерения, во вно-
симых поправках и расчетах погрешностей.
Подготовка учащихся к практикуму проводится постепенно,
систематически, в течение всего года во время классных занятий.
Например, изучая на уроке количественную связь между силой
и вызываемой ею деформацией, или фотометрию, или дифракцию
света и т. д., следует рассказать учащимся об определении модуля
упругости, о проверке законов фотометрии, объяснить способ опре-
деления длины световой волны дифракционной решеткой с теми
приборами, с которыми они будут работать в практикуме. При
этом надо раскрыть перед учащимися не только метод определения
с демонстрацией самих приборов, но дать кратко и некоторые об-
щие практические указания по обращению с приборами; эти ука-
зания будут нужны им в дальнейшем.
Решая физические задачи на пройденный материал, надо обра-
тить внимание на то, чтобы содержание некоторых из них соот-
ветствовало реальному опыту, а приведенные числовые данные
являлись как бы результатом непосредственных измерений с той
или иной степенью точности. Тогда учащиеся будут иметь возмож-
ность поупражняться сначала под руководством учителя, а потом
и самостоятельно в вычислении допущенных погрешностей в окон-
чательном результате.
При такой первоначальной подготовительной работе учащиеся
должны внести в свои тетради схематический чертеж основного
прибора, схему установки, которая нужна для выполнения экспе-
римента, и порядок выполнения лабораторной работы, вытекающий
из метода ее проведения. Метод проведения учащиеся должны
22
знать так, чтобы уметь его рассказывать. Таким образом, в течение
года учащиеся будут предварительно ознакомлены со всеми лабо-
раторными работами, входящими в практикум.
Р Однако этого все же оказывается недостаточно, чтобы учащиеся
с полным успехом и самостоятельно смогли выполнять работы в
практикуме. Опыт показывает, что перед занятиями в лаборатории
им необходимо иметь краткую письменную инструкцию, по кото-
рой можно было бы заранее подготовиться к предстоящей работе.
В инструкцию, как правило, включается содержание и метод рабо-
ты, описание конструкции приборов, порядок выполнения работы,
порядок записи результатов опыта и вычислений.
В главе III приведены подробные описания работ, которые в том
или ином сочетании можно рекомендовать для выполнения в прак-
тикуме. Однако эти описания не могут без изме-
нений служить инструкциями для учащих-
с я, так как их назначение другое. В описаниях содержится весь
необходимый материал в помощь учителю, чтобы он,
пользуясь широко этим материалом, смог не только подобрать обо-
рудование, но и организовать правильную подготовку учащихся:
дать о практикуме необходимые сведения в течение года на уроках
и, сообразуясь с этим, составить инструкции, которыми должны
пользоваться учащиеся перед занятиями и на самих лабораторных
занятиях.
Чтобы конкретнее представить, что должны содержать инструк-
ции при такой системе подготовки, ниже приводится пример.
Инструкция взята из тех, которыми пользовались на за-
нятиях учащиеся в московских школах, где впервые проводился
описанный практикум. Кроме того, приводится и один учениче-
ский отчет о проделанной работе.
Инструкция к работе 6
Исследование движения тела, брошенного под углом к горизонту.
Оборудование: 1) баллистический пистолет, 2) лента
измерительная, 3) [штатив с муфтой и кольцом, 4) лист белой бу-
маги, 5) лист копировальной бумаги,
1.	Исследование зависимости дальности
полета от угла вылета снаряда.
Известно, что при стрельбе под углом 45° дальность полета
снаряда должна быть наибольшая, а для каждого из двух углов,
Дополняющих друг друга до 90°, дальность полета можно считать
одинаковой.
Проверьте эти положения на опыте.
Для этого сначала ознакомьтесь подробно с устройством бал-
листического пистолета (рис. 18). Приверните его струбцинку на
краю стола так, чтобы снаряд вылетал вдоль крышки стола. Уста-
23
ловите пистолет с помощью угломера с отвесом под углом 45е к
плоскости стола, насадите снаряд и сделайте пробный выстрел,
чтобы определить, куда падают снаряды. После такой предвари-
тельной подготовки покройте стол чистой бумагой и положите
копировальную бумагу для фиксации места падения снарядов.
Теперь пистолет установите на 20—30° под углом к горизонту
и произведите три выстрела. Каждый значок, полученный от удара
снаряда на бумаге, обводите карандашом, а затем, соединяя их
между собой, найдите среднюю точку попадания геометрически,
как это показано на рисунке 2.
Затем увеличивайте постепенно угол наклона пистолета на 5°
до угла 70®. Получите ряд средних точек, расстояние до которых
от пистолета измерьте лентой.
Результаты измерений запишите в таком порядке, как это
показано в таблице:
а	S	а	S
20°		70°	
25°		65°	
30°		60°	
35°		55°	
40е		50е	
45°			
Сравните результаты 2-го и 4-го столбцов. Можно ли сказать,
что соответствующие расстояния приблизительно одинаковы, а
дальность полета снаряда при угле 45° наибольшая?
2.	Определение начальной скорости сна-
ряда.
Рассмотрим движение снаряда, брошенного под углом 45° к
горизонту, представленное пунктиром на рисунке 3. Движение
это сложное. По линии АВ снаряд движется равномерно с началь-
ной скоростью и проходит путь:
АВ = у0Л	(I)
Но под действием силы тяжести снаряд одновременно с первым
движением совершает второе — равномерно ускоренное падение
вниз. Путь, проходимый им в вертикальном направлении, будет:
gt2
ВС=^2-	(II)
В предыдущей задаче вы уже нашли экспериментально путь
АС = $ при угле 45°.
Из этих данных можно вычислить начальную скорость.
24
Решим прямоугольный равнобедренный треугольник АВС:
АВ2 = АС2-{-ВС2, или АВ2 =2$2; следовательно, АВ = J^2s2 =
= vat; отсюда о0 —
Неизвестное время t в последнем выражении определим из урав-
нения (II):
SC-s = ^, е.
Тогда
Пользуясь этим уравнением и экспериментальными результа-
тами 1-й задачи, вычислите начальную скорость снаряда.
3.	Определение высоты поднятия снаряда
при стрельбе под углом 45°.
Начальную скорость снаряда оо (рис. 4), заданную в направ-
лении под углом 45° к горизонту, можно разложить на две состав-
ляющие: рх — равномерного движения по горизонтальному на-
правлению и оа — начальную скорость равнозамедленного движе-
ния вертикально вверх.
О0а
Но — v2, значит, р02 = с/ -|- оа2 = 2ра2, или оа2 =	,
25
Высота подъема h по, вертикали определяется через начальную
скорость v2
из следующего уравнения:
А =	или
2g 2-2g	4g
высоту подъема при стрельбе под углом 45° вы можете
путем расчета, исходя из скорости, найденной во 2-й
Значит,
определить
задаче.
Чтобы это положение проверить экспериментально, вспомните,
что
1/—	и t'°a sg s
= V sg, тогда h =	= rg = 7,
т. e. при угле наклона пистолета 45° наибольшая высота подъема
будет равна — дальности полета.
4
Проверьте это следующим образом: на расстоянии — от писто-
лета (и от места падения снаряда) поместите по линии стрельбы
штатив с кольцом, расположенным в вертикальной плоскости.
Центр кольца установите йа высоте —отстола. При стрельбе под
4
углом 45° снаряд должен точно пролететь через кольцо.
Примечание. Расчет погрешностей при вычислении начальной скоро-
сти и высоты подъема снаряда в настоящей работе опускается.
Из приведенного примера видно, что инструкция, как правило,
должна содержать следующие элементы: 1) краткие сведения из
теории изучаемого вопроса; 2) краткое описание приборов, если
они неизвестны учащимся; 3) метод выполнения работы; 4) порядок
записи результатов измерений и вычислений. Кроме того, в неко-
торые инструкции вводятся дополнительные экспериментальные
упражнения (см. в главе III работы 3, 5, 15, 17, 21 и др.).
Объем инструкции и большее или меньшее количество подроб-
ностей будет зависеть в основном от того, насколько удачно рас-
крывалось содержание той или иной лабораторной работы на клас-
сных занятиях, и от самого характера работы. Так, лабораторные
работы по определению скорости звука и определению термическо-
го коэффициента сопротивления металлов потребуют значительно
меньше практических указаний в инструкции, чем, например,
работы по фотографии или по спектроскопии. Работы же по меха-
нике — изучение законов кинематики, динамики, изучение дви-
жения тела, брошенного вертикально, горизонтально и под углом
к горизонту, — потребуют больше указаний по теории изучаемых
вопросов, чем, например, работы по определению влажности возду-
ха или сборке простейшего фотореле и т. д.
Точно так же при составлении инструкций следует учитывать,
что некоторые работы по механике и из других разделов по своему
26
содержанию выходят за пределы двухчасового урока. Они требуют
особого внимания при подготовке или некоторого сокращения ма-
териала, как это сделано в приведенном выше примере (инструк-
ция к работе 6), где содержание взято меньше, чем оно приво-
дится в описании самой работы 6 в главе III.
Весьма важно обратить внимание на то, чтобы инструкции были
хорошо оформлены (перепечатаны на машинке, имели четкие и
ясные чертежи) и вшиты в прочные папки формата учени-
ческой тетради с указанием на этих папках номера и на-
звания работы. Папки для описания разных работ, входящих
в один и тот же практикум, полезно взять разноцветные.
В таком виде инструкции удобно выдавать учащимся и обмени-
вать; они хорошо сохраняются, несмотря на то что много раз в те-
чение года переходят из рук в руки: ими пользуются при подго-
товке дома и на занятиях в классе.
Последним этапом подготовки учащихся является двухчасовая
вводная беседа, которая должна проводиться в IX классе непо-
средственно перед началом практических занятий. Содержанием
такой беседы должны явиться следующие вопросы: 1) задачи прак-
тикума; 2) содержание практикума; 3) организация работы; 4) при-
емы измерения, анализ погрешностей, приближенные вычисления;
5) составление отчетов о проделанных работах1.
Первые два пункта в достаточной степени разъяснялись ранее,
поэтому остановимся здесь на пунктах третьем, четвертом и пятом.
Информация об организации работы сводится к тому, что пре-
подаватель сообщает о делении учащихся данного класса на звенья,
оглашает заранее составленное расписание занятий и вывешивает
его на видном месте. Затем согласно расписанию выдает учащимся
инструкции к очередным работам и указывает дальнейший порядок
обмена инструкциями между звеньями. Тут же делается замечание
о необходимости тщательно знакомиться с инструкцией, без чего
учащиеся не могут быть допущены к работам: незнание инструкции
чаще всего приводит к пустой трате времени в лаборатории, а иног-
да даже и к порче приборов.
Далее говорится о необходимости поддерживать полный поря-
док на рабочем столе во время, выполнения работы, об уборке ра-
бочего места после занятий, о представлении отчетов по окончании
каждой работы, написанных в отдельной тетради. Наконец, даются
мелкие практические указания о пользовании электрическим то-
ком, газом или другими источниками тепла, водой, мелким руч-
ным инструментом и т. д.
После этого преподаватель переходит к вопросу о приемах из-
мерений и к анализу погрешностей, одному из важных элементов
1 Очевидно, вводная беседа к практикуму в X и XI классах займет
меньше времени и сведется главным образом к информации о содержании
практикума и организации занятий.
27
работы, которым должны овладеть учащиеся на лабораторных за-
нятиях.
В процессе обучения многие демонстрационные опыты и боль-
шинство лабораторных работ должны раскрывать количественную
сторону при изучении физических явлений и одновременно знако-
мить учащихся с различными методами измерений. И если в демон-
страционных опытах измерительные приборы применяются, как
правило, в качестве индикаторов (после этих опытов не рассмат-
ривается вопрос о степени достоверности производимых измерений),
то в лабораторных работах вопрос о точности измерений выступает
на первый план. В этом заключается одно из важнейших методичес-
ких преимуществ лабораторных опытов перед демонстрационными.
Во вступительной беседе надо обратить внимание учащихся на
то, что всякое измерение выполняется приближенно, со степенью
точности, удовлетворяющей практическим или научным целям,
причем степень точности зависит от метода измерения, от совер-
шенства инструментов, от способностей экспериментатора и от не-
которых других причин. Поэтому основная задача эксперимента-
тора, определяющего значение той или иной величины, заключает-
ся не в поисках истинного значения этой величины, а в определении
пределов, в которых она находится, при применении данного мето-
да измерения конкретных приборов и инструментов. Такая задача,
ставится в каждом измерении и должна стать неотъемлемой
частью почти каждой лабораторной работы практикума, связанной
с измерением.
В практике выполнения школьных лабораторных работ учащие-
ся встретятся с прямыми и косвенными измерениями. Примером
прямых измерений могут служить непосредственные измерения
длины масштабной линейкой, массы (веса) — взвешиванием на
весах, величины тока — амперметром и т. п. Особенность этого
вида измерений — его сравнительная простота, возможность мно-
гократных повторений и непосредственное получение результатов
измерения.
Однако далеко не все физические величины измеряются непосред-
ственно: многие из них находятся косвенным путем. Простейшим
примером таких измерений является определение площади крышки
стола с помощью масштабной линейки или определение площади
сечения круглого проводника (проволоки) при помощи микромет-
ра. Как в первом, так и во втором случае непосредственно измеряют
линейные величины; затем, пользуясь известными функциями, вы-
числяют искомые площади. В первом случае достаточно пере-
множить длину крышки стола на ее ширину, выраженные в одних
и тех же линейных единицах; во втором случае необходимо изме-
ренный диаметр проволоки D подставить в формулу:
xD2
£=—•
где S — площадь сечения.
28
Очевидно, что определение ускорения свободного падения тел,
термического коэффициента сопротивления проводников, длины
световой волны и большинство других задач, описанных в настоя-
щей книге, представляет собой по существу примеры косвенных
измерений различных физических величин.
Во время беседы необходимо показать учащимся основные раз-
личия в приемах вычисления погрешностей при выполнении пря-
мых и косвенных измерений.
В том случае, когда представляется возможность провести мно-
гократные прямые измерения, для определения погрешностей
пользуются, как известно, средним арифметическим:
Л ^1 4~ ^2 + * * ‘Ч~ЛЯ
Л =	п
где Л2, .... Ля есть значения, полученные непосредственным
измерением, а п — число произведенных измерений.
Затем берут разности между средним значением и значениями,
полученными прямым измерением:
А — Л2 = af,
Л Л2 = й2,
Л	Лл — ап.
Далее вычисляют абсолютную погрешность измерения:
(а1) 4- (“г) + ♦ ’ • + (ал)
а =---------------------.
п
И если, например, измерялась длина и оказалось, что
А — 123,1 см, а величина а =0,5 см, то окончательный результат
запишется так:
Л = 123,1 см ± 0,5 см.
Это означает, что истинное значение измеряемой величины ле-
жит в пределах 122,6 и 123,6 см.
Когда определение искомой величины производится косвенным
путем (после непосредственного измерения других величин следует
какой-либо расчет, в результате чего находится искомая величина)
и производить многократные измерения не представляется возмож-
ным, то вычисление возможных погрешностей производится иначе.
В этом случае принимается во внимание точность, какую допускает
тот или иной измерительный инструмент (весы, динамометр, баро-
метр, амперметр и т. д.), и функция, в которой участвуют измерен-
ные величины для получения искомой величины.
Здесь следует напомнить учащимся, разобрав кратко знакомый
им пример, о вычислений погрешности измерения путем отыска-
29
ния гранил приближенного числа. Этот прием они неоднократно
применяли на фронтальных лабораторных занятиях, поэтому его
успешно можно сравнить с другим, новым для них приемом, когда
приходится прибегать к специальной таблице приближенных
формул.
Допустим, что с помощью трибометра и динамометра Бакушин-
ского, который практически позволяет производить измерения си-
лы с точностью до 5 Г, определяется коэффициент трения / =
При этом оказалось, что сила нормального давления
Р = 340Г±5Г,
а сила трения
Р=72Г±5Д
Очевидно, максимальное и минимальное значения коэффициен-
та трения будут:
f = 21+1 ~ о,230; fmin = 22rA~o,194.
,шах 340 — 5	'rain 340 + 5
Если в качестве приближенного значения коэффициента трения
принять среднее между найденными границами, т. е.
0'230 +0Л9 4 =
1	2	’
то оно будет отличаться от каждого из предельных значений на
Д/ = 0.230 - 0,194	± 0,018
Это и будет максимальная абсолютная погрешность измерения,
найденная путем вычисления границ, которая дает возможность
записать окончательный результат так:
/=0,21 ±0,02.
Тот же результат, только значительно скорее, можно получить,
если воспользоваться известными правилами, указанными ниже
в таблице, и вычислить сначала максимальную относительную по-
грешность, а затем и абсолютную.
Так как относительная погрешность произведения (см. табли-
цу) равна сумме относительных погрешностей отдельных измере-
ний, т. е.
Д/ ДР , ДР Д/ 5,5
/ “ F + р» Т0 f ~ 72“Ьз40~ °’085,
Коэффициент же трения согласно полученным измерениям ве-
личин будет:
72
/ = —^0,212.
30
Следовательно, максимальная абсолютная погрешность Д/ =
= 0,085 • 0,212	0,018, т. е. то же число, что и при первом спо-
собе вычислений.
Другие примеры такого рода вычислений погрешностей приве-
дены в главе III в описаниях работ 1, 4, 10, 13 и т. д.
Таблица для вычисления погрешностей
Функция	Абсолютная погрешность	Относительная погрешность
а + b	Да + ДЬ	Да + ДЬ а + Ь
а — Ь	Да + ДЬ	Да 4- ЛЬ а — Ь
а • Ъ	а ДЬ + Ь Да	Да	ДЬ 	 	 а ‘ Ь
а	а ДЬ 4- Ь Да	Да ДЬ 	 1	- _	—,
7	Ь2	а	Ь
а2	2а Да	2 — а
	Да	1 Да
У а	2-/"а	2 а
Для того чтобы данные, приведенные в таблице, не восприни-
мались учащимися догматически, следует привести вывод макси-
мальной абсолютной и относительной погрешности одной из функ-
ций, например произведения.
Пусть некоторая измеряемая величина А является функцией
произведения двух других величин а и Ь:
A = ab.	(I)
Тогда можно написать, что
А + ДА = (а 4- Аа)(Ь + ЛЬ),
или А^ &А = аЬ^ЬАа-[-а&Ь-{-Ьа-ЬЬ.	(II)
Вычитая уравнение (I) из уравнения (II), получают абсо-
лютную погрешность взятого произведения:
ДА = ЬАа аД6 4" Да- Д&»
а разделив это уравнение на уравнение (I), получают относи-
тельную погрешность:
ДД___Да । ДЬ । Да-ДЬ
А а b 1 а-Ь *
31
Последние слагаемые в обоих предыдущих выражениях являют-
ся величинами второго порядка малости, поэтому ими можно пре-
небречь, и тогда получаются уравнения, совпадающие с приведен-
ными в таблице. В малости отброшенного члена можно легко убе-
дить учащихся, взяв какой-либо числовой пример.
Во вступительной беседе надо сказать и о том, как составляется
краткий письменный отчет. Такой отчет должен отра-
зить понимание учащимися самой сути проведенного эксперимента.
Поэтому в отчете нет надобности повторять такие места из инструк-
ции, как перечень всех приборов и материалов, устройство прибо-
ров, практические замечания по обращению с приборами и т. п.
Содержание отчета в основном должны составить схематиче-
ский чертеж установки, с которой проводился эксперимент, поря-
док выполнения опыта, результаты наблюдений и измерений, об-
работка результатов (вычисление погрешностей или построение
графика).
Ниже приводится для примера один из ученических отчетов, в
котором можно видеть необходимые детали его содержания. Одна-
ко уточнять все подробности в этом отношении во вступительной
беседе нет необходимости. Лучше всего к вопросу об отчете вер-
нуться еще раз, после того как учитель проверит первые отчеты и
будет располагать конкретным материалом.
Как правило, отчет о проделанной работе составляется сейчас
же по окончании эксперимента и отдается преподавателю для
проверки. Только в исключительных случаях эта работа может
быть перенесена на дом.
В связи с этим было бы весьма полезно составить расписание
занятий в школе таким образом, чтобы практикум по физике про-
водился на двух последних уроках. Тогда учащиеся в случае не-
обходимости могли бы задержаться на некоторое время в физиче-
ском кабинете для окончания работы. В этом, как показал опыт,
для некоторых учащихся встречается потребность главным обра-
зом на первых порах, когда они еще не освоились полностью с но-
вым для них видом работы в практикуме.
Для отчетов о практических занятиях по физике полезно реко-
мендовать учащимся завести отдельную тетрадь.
Отчет о работе 6
Исследование движения тела, брошенного
под углом к горизонту
Задача 1. Исследование зависимости дальности полета от
угла вылета снаряда.
Установили пистолет на конце стола и определили, что при
выстреле снаряд почти долетает до конца крышки стола. Измери-
ли среднее расстояние, на которое улетает снаряд при трех вы-
стрелах.
32
В дальнейшем ставили пистолет под разными углами и всякий
раз стреляли по три раза. Из каждых трех измеренных расстояний
брали среднее.
Таблица результатов
а 1	s 1	а	S
30°	115,5 см	60°	115 см
35°	126,5 см	55°	126,2 см
40°	134 см	50°	134 см
45°	138,5 см		
Из таблицы видно, что при стрельбе под углом 45° дальность
полета снаряда наибольшая и что при углах, дополняющих друг
друга до 90°, дальность полета можно считать одинаковой.
Задача 2. Определение начальной скорости снаряда.
При стрельбе под углом 45° снаряд, получив начальную ско-
рость о0, летит по кривой, указанной на рисунке пунктиром1.
Это движение сложное; оно получается как результат двух движе-
ний: по АВ — равномерное и по ВС — равноускоренное (свобод-
ное падение).
Чтобы найти и0, надо знать путь АВ и время t. Путь АВ можно
найти из равнобедренного треугольника ЛВС:
ЛВ = /ЛС2 + ВС2.
Но АС = ВС = 138,5 см, как это видно из первой задачи.
Следовательно, АВ = /2 • 138,52 см.
Время же движения снаряда мы нашли по уравнению свобод-
ного падения:
,	-|/2ВС	-1/2-138,5
t=* у — •= у __ сек.
Таким образом,
/2-138,52-981
/2-138,5
= V 138,5.981 = 3,69 м/сек.
Задача 3. Определение высоты поднятия снаряда при
стрельбе.
Если угол равен 45°, то начальную скорость снаряда можно
разложить на две равные составляющие: — скорость равномер-
ного движения по горизонтали и и2 — начальная скорость равно-
замедленного движения по вертикали2.
1 Приводится рисунок 3 из инструкции к этой работе.
2 Приводится рисунок 4 из инструкции.
2 Заказ ЗЦ
33
Следовательно,
t>02 = У12 + V2 — ^Vi<
ИЛИ
2	  Цра   3692 сла
2 — Т 2~~сёкг
Высота h подъема снаряда по вертикали определялась нами
через начальную скорость v2 так:
.	^22	f02	г 369s о. _
h = — = —, что дало h = ------------~ 34,7 см.
2g 4g	4.981
Можно высоту подъема найти иначе:
h — — = —,	и если величину пути при стрельбе под углом
4g 4
в 45° взять из 1-й задачи, то
138,5
h = —— да 34,6 см.
Эти расчеты были проверены экспериментально. Штатив с
цом был помещен на расстояние — = 69,3 см от пистолета, а
2
цо штатива подняли на высоту h = 34,6 см от крышки стола;
стреляли под углом 45°. Шарик при этом пролетал точно
коль-
коль-
затем
через
кольцо.
Согласно указанию в инструкции вычисление погрешностей
не производили.
Методика проведения занятий
Постепенная подготовка учащихся к практикуму в течение года
на обычных классных занятиях, а также надлежащая подготовка
необходимого оборудования, описанного ранее, в достаточной сте-
пени определяют собой методику проведения занятий в практикуме.
В отличие от фронтальных лабораторных работ, которые про-
водятся в большинстве случаев на новом материале программы и
выполняются по непосредственным указаниям преподавателя, на
занятиях в практикуме учащимся предоставляется максимальная
самостоятельность, так как здесь они встречаются с проработан-
ными ранее вопросами. Руководствуясь письменными инструкция-
ми к работам, основное содержание которых берется из пройденно-
го материала программы, и имея набор необходимых приборов,
принадлежностей, материалов, учащиеся собирают из отдельных
деталей установки; они проводят эксперимент и связанные с ним
необходимые наблюдения и измерения; пользуясь справочниками,
обрабатывают результаты измерений и составляют отчеты.
34
Роль преподавателя на этих занятиях значительно отличается
от той, какую он выполняет на обычном уроке, когда излагается
новый материал с демонстрацией опытов, решаются для примера
задачи, ведется опрос учащихся и т. п. Эта роль сводится главным
образом к всестороннему наблюдению за ходом работы каждого
звена.
Попутно с наблюдением преподаватель во время проведения
практикума дает отдельным учащимся указания по обращению с
приборами, заботясь о том, чтобы прививались правильные практи-
ческие навыки. В случае необходимости он корректирует ход рабо-
ты в том или ином звене, дает указания, помогающие вовремя за-
кончить экспериментальную часть и получить надлежащие резуль-
таты, а также советы по поводу обработки полученных результа-
тов, составления отчета и т. п.
Наблюдения за ходом выполнения работы позволяют препода-
вателю установить, кто из учащихся подготовился лучше (владеет
теорией, ясно представляет ход работы, знает назначение отдель-
ных приборов) и кто подготовился недостаточно. У первых работа
спорится; они чувствуют себя увереннее, обращаются к препода-
вателю сравнительно редко. У вторых замечается неуверенность,
отставание; они со всякой мелочью обращаются к преподавателю
или к более сильным товарищам: этим учащимся требуется помощь.
Кроме того, преподаватель легко может видеть, кто из учащихся
выполняет работу тщательно и аккуратно, стремясь добиться луч-
ших результатов, и кто ведет ее поспешно, без должного прилежа-
ния, а иногда без понимания основной сути дела, формально. Все
это дает преподавателю богатый материал, необходимый для даль-
нейшего улучшения организации занятий в практикуме и для
правильной оценки успеваемости каждого учащегося по лаборатор-
ным работам.
Оценка знаний учащихся по практикуму относится к числу су-
щественных сторон методики ведения занятий. Эта оценка склады-
вается,413 результатов проверки ученических отчетов и из резуль-
татов наблюдения преподавателя, так как в оценку должно вхо-
дить не только качество отчета, но и качество всей практической
работы, проведенной учеником на лабораторных занятиях. Послед-
нее обстоятельство важно подчеркнуть потому, что отчет далеко
не всегда отражает работу учащихся в лаборатории, а иног-
да может ввести в заблуждение: отчет оказывается хорошим, а вы-
полнение работы оставляет желать лучшего.
Отчеты должны проверяться преподавателем после каждого
занятия. В них просматриваются полученные результаты, чертежи
установок, графики процессов, различные схемы, проверяется
правильность исходных теоретических положений, определяю-
щих практическую задачу. При этом учитель вносит в тетрадь
свои исправления или замечания, а затем ставит общую оценку,
принимая во внимание всю практическую работу в целом. Такая
2*
35
общая оценка знаний отучает учащихся от формального отношения
к делу, от погони только за хорошим отчетом независимо от серьез-
ной предварительной практической работы. Она заставляет знать
физическую суть задачи, уделять внимание правильному и рацио-
нальному обращению с приборами, воспитывает бережливость и
аккуратность.
Правильная методика ведения занятий приучает учащихся от-
носиться к практикуму с полной ответственностью и серьезно гото-
виться к нему.
В тех весьма редких случаях, когда учитель затрудняется вы-
ставить оценку по практикуму, он может вызвать ученика на сле-
дующем уроке и опросом детально выяснить его теоретические и
практические знания по проделанной работе. После такого опроса
оценка выставляется в тетрадь и в классный журнал.
ГЛАВА III
ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
МЕХАНИКА И АКУСТИКА
1. Измерение длины и взвешивание, определение
плотности твердого тела
Оборудование (рис. 5): 1) весы рычажные технические
на 200—500 г чувствительностью 0,01 г, 2) разновес на 200 г (гирь-
ки от 0,01 до 100 г), 3) микрометр до 25 мм с трещоткой, позволяю-
Рис. 5.
Оборудование
к работе 1.
щий производить измерения с точностью до 0,01 мм, 4) штанген-
циркуль 150 мм, имеющий нониус для отсчета с точностью до 0,1 мм,
5) брусок чугунный 40 X 25 X 10 мм; 6) брусок алюминиевый
40 х 25 X 10 мм, 7) спица стальная диаметром 4—5 мм, длиной
около 75 мм.
Необходимость измерения длины и взвешивания наиболее ча-
сто встречается на практике1. Однако неправильное обращение с
1 Измерение штангенциркулем с VI класса применяется на занятиях в
школьных мастерских.
37
приборами, применяемыми для этих более или менее точных измере-
ний (технические весы, микрометр), может привести не только
к грубым искажениям результата измеряемых величин, но и к
порче самих приборов. Поэтому эта работа ознакомит учащихся
с техникой измерения микрометром и правильными приемами взве-
шивания на рычажных весах.
Попутно ставится задача показать на сравнительно простых
примерах, что всякое измерение, даже с точными инструментами,
связано с некоторой погрешностью, что задача измерения — оце-
нить или определить не «истинное» значение измеряемой величи-
ны, а те пределы, в каких эта величина находится, если пользо-
ваться данными средствами измерения.
Выполнение работы
Работа делится на две части. В первой из них определяется
плотность вещества, при этом применяются технические рычаж-
ные весы и штангенциркуль; во второй определяется вес тонкого
цилиндра (спица), для чего применяются штангенциркуль и ми-
крометр, а для проверки полученного результата — весы.
/. Определение плотности чугуна и алюминия.
Измеряют штангенциркулем несколько раз длину алюминиево-
го и чугунного брусков с точностью до 0,1 мм, стремясь при каж-
дом повторном измерении брать брусок губками штангенциркуля
в новом месте; так же измеряют ширину и высоту брусков. Не ме-
нее пяти результатов измерений каждой величины записывают в
приведенную ниже таблицу.
Строго придерживаясь установленных правил обращения с ры-
чажными техническими весами1, производят взвешивание обоих
брусков с точностью до 0,01 г. Результаты взвешивания записывают
в таблицу.
Алюминий					Чугун				
№ опы-	Дли-	Ши-	Высо-	Масса,	№ опы-	Дли-	Ши-	Высо-	Масса,
тов	на,	рина,	та,	г	тов	на,	рина,	та,	г
	мм	мм	мм			мм	мм	мм	
1	40,0	25,2	10,0		1	40,1	24,8	9,9	
2	40,2	25,1	10,0		2	40,2	24,9	10,1	
3	40,1	25,1	10,0	26,90	3	40,0	24,9	10,1	68,55
4	40,1	25,1	10,0		4	40,1	24,8	10,0	
5	40,1	25,2	10,0		5	40,1	25,0	9,8	
Среднее	40,1	25,14|	10,0		Среднее	40,1 |	24,88)	[ 9,98	
ЧЗесы технические — руководство к использованию, Главучтехпром, 1950.
38
Пользуясь данными таблицы, определяют объем алюминиевого
бруска (1Л,) и объем чугунного бруска (Уч) по формуле:
V = abh;
Va = 40,1.25,14.10,0 = 10,08 см3;
V4 = 40,1 -24,88.9,98 = 9,957 см3.
Зная массу и объем брусков, определяют их плотность по фор-
муле:
D = —
V
р, 26,90 л с 7	гч	08,55 z? о о	о
D. = ——«2,67 г • ел-3 и £>„= —— = 6,88 г • см~3
10,08	9,957
Правильная оценка полученных результатов, очевидно, связа-
на с расчетом допущенных погрешностей измерения. Рассмотрим,
какие возможны погрешности при определении плотности указан-
ным способом.
Максимальная относительная погрешность в данном случае бу-
дет складываться из погрешности при взвешивании и погрешно-
сти при измерении объема:
Первую из них вычислить легко, так как известно, что весы
позволяют взвешивать с точностью до 0,01 г. Для нашего первого
примера (алюминий) она будет:
— = 2:21 ~ 0,04%.
т 26,9
Вторая же погрешность вычисляется, исходя из уравнения
V = abh, т. е.
ДУ Дз ДЬ ДЬ
V = Т + ~Ь + ~h 
Здесь Да, Д&, ДЛ будут равняться 0,1, потому что длина,
ширина и высота измерялись штангенциркулем, нониус которого
дает точность 0,1 мм. Следовательно,
AV 0.1 । 0,1 . 0,1
---------------Н-----1 6%
V 40,1 ‘ 25,14 1 10 ~
Таким образом, для алюминия
ДР
— = 0,044- 1.6 «1,6%.
39
Точно так же вычисляется максимальная относительная по-
грешность для чугуна, она приблизительно будет'равна опять
1,6%. Отсюда вытекает, что максимальная абсолютная погрешность
при определении плотности алюминия будет:
ДО = 2,67.0,016 «0,04,
а чугуна будет:
ДО = 6,88.0,016«0,1.
Следовательно, окончательный результат надо записать так:
Оа = (2,67 ±0,04) г-си-3;
Оч = (6,9 ± 0,1)г-сл4_3.
2. Определение массы (веса) спицы по ее размерам.
Эта часть работы состоит в определении массы (веса) спицы по
полученным путем измерения линейным размерам. Подобного ти-
па задача, как известно, довольно часто встречается при различ-
ных технических расчетах.
Так как спица представляет собой правильный стальной ци-
линдр с диаметром d и длиной /, то ее объем
V = -—, где к = 3,14.
Масса же спицы т —DV выразится формулой:
/п = —,
где D — плотность вещества спицы (определяется учителем зара-
нее и сообщается учащимся).
Диаметр спицы определяется микрометром с точностью до
0,01 мм, а длина ее — штангенциркулем с точностью до 0,1 мм.
Перед выполнением измерений учащиеся, имея на руках мик-
рометр, знакомятся по описанию с его устройством и приемами из-
мерения. При этом обращается внимание на трещотку микрометра,
которой при измерении осуществляется определенное давление на
микрометрический винт, чем исключаются возможные индивиду-
альные погрешности.
Приведем примерные результаты,. полученные при выполнении
этой работы.
Диаметр спицы и ее длина в результате пятикратного измере-
ния микрометром и штангенциркулем оказались равными: d =
= 3,93 мм и I = 74,8 мм; плотность стали, из которой изготовлена
спица, D = 7,97 г см~3.
40
После подстановки полученных данных в приведенную выше
формулу масса спицы оказалась равной:
3,14.(3,93)2-74,8.7,97
т =-------7,23 г.
Взвешиванием на рычажных весах убеждаемся в достоверности
величины массы, полученной вычислением: спица весила 7,2 Г.
2. Изучение законов кинематики
Оборудование (рис. 6): 1) прибор для изучения зако-
нов кинематики и динамики, 2) два груза по 150 Г, 3) два пере-
грузка по ЮГ, 4) лента измерительная, разделенная на сантимет-
ры, 5) метроном (общий для всего класса).
Рис. 6. Оборудование к работе 2.
В настоящее время выпускаются два лабораторных прибора
для изучения законов кинематики и динамики: прибор с легко под-
вижной тележкой (рис. 6) и прибор с движущейся лентой (рис. 8).
Эти приборы по своим возможностям полностью заменяют собой
машину Атвуда, выгодно отличаясь от нее меньшими габаритами,
простотой устройства и удобством в обращении.
Выполнение работы по кинематике целесообразно провести на
приборе с тележкой, а по динамике — на втором приборе с лентой.
При этом можно в лабораторные работы включить дополнительные
экспериментальные упражнения, которые позволят в полной мере
использовать все возможности обоих приборов.
Прибор (рис. 6) состоит из круглого стержня — основания а
длиной 1250 мм, на одном конце которого закреплена обойма б с
блоком, а на другом — щека в. Между обоймой и щекой сверху
стержня натянута стальная проволока г диаметром 3 мм. Прово-
41
л ока лежит на трех винтах, устраняющих возможность ее прогиба.
По этой проволоке, как по направляющей, перемещается двухко-
лесная тележка д, имеющая вместе со столиком для грузов мас-
су 300 а.
На щеке сверху укреплена защелка е, удерживающая тележ-
ку в начальном положении, а на обойме — пружинный зажим и,
задерживающий тележку в конце пути и не дающий ей соскакивать
с направляющей проволоки. Через блок в обойме перекидывается
нить с постоянным грузом к в 10 Г (тарелочкой).
Стержень-основание снабжен откидной ножкой ж, предназна-
ченной для установки прибора на столе в рабочем положении, и
держателем з для закрепления его в муфте лабораторного штатива,
как показано на рисунке 6.
В обойме блока имеется вырез для подвешивания металличе-
ского стержня л длиной 850 мм с надетым на него передвижным
столиком м для остановки груза в том или ином месте пути при
определении мгновенной скорости и при проверке закона ско-
ростей.
Снизу на стержень-основание а при помощи пружинящих за-
жимов укрепляется фиксатор н, который может легко переме-
щаться вдоль стержня и самопроизвольно зажиматься на любом
его месте. Фиксатор отмечает ударом момент прохождения тележ-
кой той или иной точки пути.
Рис. 7. Устройство фиксатора.
Подробности устройства фиксатора показаны на рисунке 7,
из которого легко понять принцип действия прибора. Когда стер-
жень у столика тележки, движущейся влево, нажимает на нижний
конец защелки о, то ее верхний конец чуть-чуть поворачивается
вправо. При этом плоская оттянутая вниз пружина п освобождает-
ся и ударяет прикрепленным к ней шариком о ползунок.
Перед выполнением опытов прибор ставится у края стола,
чтобы нить с тарелочкой не задевала за крышку стола. Устойчи-
вость прибора обеспечивается опорой ножки ж, откинутой вперед
до упора, и лабораторным штативом, в котором закреплен держа-
42
тель з, предварительно ввернутый в стержень-основание (рис. 6).
Высота прибора рассчитана таким образом, чтобы груз, привязан-
ный к нити, опускаясь ниже стола, касался пола в момент, когда
тележка пройдет всю длину проволоки и достигнет зажима.
К прибору прилагаются два груза по 150 Г и два перегрузка
по 10 Г.
Выполнение работы
Работа сводится в основном к проверке закона путей и закона
скоростей в равноускоренном движении.
1. Проверка закона путей
Передвигают муфту по стойке лабораторного штатива и при-
дают прибору небольшой наклон, при котором тележка переме-
щалась бы равноускоренно. Метроном устанавливают на проме-
жутки времени 0,5 сек.
Пускают тележку одновременно с одним из ударов метронома
и (приблизительно) замечают расстояние, которое проходит тележ-
ка в течение 3—4 следующих ударов (10—11 см). Устанавливают
на это место фиксатор и добиваются точного совпадения одного
из ударов метронома с ударом фиксатора. После этого измеряют
пройденный путь.
Таким образом, получают несколько значений s для различ-
ных t и проверяют при а = const зависимость:
S1 _
s2 — /22’
Приведем результаты, полученные с этим прибором, когда
промежутки времени равняются 0,5 сек.
Таблица результатов измерения
43
2. Проверка закона скоростей
Устанавливают прибор в таком положении, чтобы получалось
равномерное движение тележки по всей длине проволоки. Прак-
тически это достигается следующим простым приемом: передви-
гают несколько раз муфту по стойке лабораторного штатива и по-
степенно прибору придают такой угол наклона, при котором ска-
тывающая сила уравновешивается силой трения; тогда тележка
при легком толчке перемещается равномерно, что во многих слу-
чаях бывает достаточно проследить на глаз.
Тележку нагружают добавочным грузом в 150 Г и прикладыва-
ют к ней силу в 10 Г (тарелочка) с помощью нити, перекинутой че-
рез блок. Кроме того, к прибору подвешивают стержень с подвиж-
ным столиком. Метроном устанавливают, как и раньше, на про-
межутки времени 0,5 сек.
Одновременно с одним из ударов метронома пускают тележку
и следят за ее движением. На отрезке пути, который проходит те-
лежка за 2—3 удара метронома, устанавливают фиксатор таким
образом, чтобы удар метронома точно совпадал с ударом фиксато-
ра. Затем тележку подводят к фиксатору и после этого подвижной
столик поднимают до уровня, на котором находится груз, создаю-
щий силу тяги.
Если теперь отвести фиксатор дальше, приблизительно на
250—300 мм, и снова пустить тележку, то она под действием по-
стоянной силы (груза) проходит часть пути равноускоренно. Но
затем сила тяги прекращает свое действие (груз останавливается
столиком), и тележка начинает перемещаться равномерно с неко-
торой постоянной скоростью.
Методом совпадения ударов метронома и фиксатора, описанным
выше, определяют путь равномерного движения после устранения
силы тяги и соответствующее ему время (число ударов метронома).
Получив необходимые данные, вычисляют скорости в разные
моменты пути, по которым можно судить о законе скоростей.
Таблица результатов измерения
Равноускоренное движение		Равноускоренное и равномерное движениё			Равномерное движе- ние		
е сек,	s' мм	t" сек	S" мм	t"	— Г сек	s"—-s' мм	V мм • сек—1
2	125	8	740		6	615	102,5
3	230	7	790		4	560	140,0
4	390	7	940		3	550	183,0
5	585	6	810		1	225	225,0
44
Рассматривая числа первой и последней граф таблицы и прини-
мая во внимание неизбежность некоторых погрешностей при из-
мерении, можно сделать заключение, что скорости возрастают
прямо пропорционально времени:
02		0.з		04	^4
в——•				II 	«		в
01	h	01	h	01	
1,37	1,50	1,79	2,00	2,20	2,50
Практические замечания
1.	Описанный прибор позволяет, как указывалось выше, вы-
полнить и работу по динамике, т. е. проверить зависимость уско-
рения от действующей силы при постоянной массе и зависимость
ускорения от движущейся массы при постоянной силе.
Если в течение учебного года проводилась предварительная
подготовка к практикуму и учащиеся были ознакомлены с устрой-
ством и приемами работы на таком приборе, то эту часть, относя-
щуюся к динамике, можно включить в содержание данной работы
в качестве дополнительного экспериментального упражнения.
Для проверки первой зависимости нагружают тележку груза-
ми 320 Г (два по 150 Г и два по 10 Г) и компенсируют трение пу-
тем изменения наклона прибора, чтобы тележка перемещалась
равномерно.
Фиксатор располагают на расстоянии 900—950 мм ( в этом
случае получаются более точные результаты). Прикладывают к
тележке движущую силу 10 Г, пускают метроном и одновременно
с одним из ударов метронома пускают тележку. Под действием
силы в 10 Г тележка пройдет равноускоренно некоторый отрезок
пути, который отмечается фиксатором. Измеряют лентой путь и,
зная время, отсчитанное по метроному, вычисляют ускорение:
2s
Затем снимают с тележки один малый груз в 10 Г и переклады-
вают его на тарелочку.
Теперь движущая сила будет в два раза больше (20Г), а масса
остается прежней. Снова повторяют опыт и получают новое значение
ускорения.
На основании полученных измерений и вычислений проверяют
th Fi
соотношение — =	, т. е. ускорение прямо пропорционально
«2 Га
действующей силе при постоянной массе.
Для проверки второй зависимости оставляют на тележке два
груза по 150 Г и при движущей силе 10 Г определяют ускорение,
45
как и в предыдущем опыте. Затем снимают с тележки сначала
один, а затем другой грузы и повторяют опыт с новыми массами,
но с прежней движущей силой и определяют ускорение.
На основании полученных измерений и вычислений проверяют
соотношение — = — , т. е. ускорение обратно пропорциональ-
б?2	^1
но движущейся массе при постоянной силе.
После этого дают формулировку второго закона динамики.
2.	Анализ погрешностей в данной работе учащиеся не произво-
дят. Опыт показывает, что основная погрешность обычно допу-
скается при определении пути, основанном на методе обнаружения
на слух совпадений удара метронома и фиксатора. Этот метод свя-
зан с индивидуальными особенностями работающего, поэтому пос-
ле тщательной настройки установки бывает полезно поупражнять
учащихся сначала в освоении самого метода, а затем приступить
к выполнению работы.
3.	Изучение второго закона Ньютона
Оборудование (рис. 8): 1) прибор для изучения законов
кинематики и динамики, 2) четыре груза по 50 Г, 3) три перегрузка
(пластинки): один 10 Г и два по 5 Г, 4) лента измерительная,, раз-
деленная на сантиметры, 5) щеточка или суконка для стирания за-
писи с ленты.
Прибор (рис. 8) имеет следующее устройство. Через легкопо-
движный шкив а в обойме, зажатой в муфте штатива, перекинута
черная матерчатая лента б. Концы ленты скреплены так, чтобы
образовалась замкнутая петля длиной 120—150 см. В месте соеди-
нения концов ленты подвешена одна дисковая площадка в, против
нее на другой стороне петли — другая. Площадки имеют разрез-
ные трубочки, в которые закладывается лента и закрепляется
шпильками. На эти площадки кладутся грузы г по 50 Г и перегруз-
ки б в виде пластинок размером 65 X 10 мм. Под действием пере-
грузков лента приводится в равноускоренное движение.
В начале опыта шкив закрепляется, чтобы лента была непо-
движной. Для этого служит спусковой крючок е (рис. 9), который
зацепляет за одно из небольших углублений в боковой стенке
шкива и удерживает его от вращения.
Пускается лента при помощи маятника ж, укрепленного над
шкивом на Г-образной стойке з. Стойка с маятником вставляется
во втулку на обойме шкива и может закрепляться зажимным
винтом и. Маятник совершает колебания и оставляет на движущей-
ся ленте отметки-черточки мелом через равные промежутки време-
ни (условные единицы времени). Небольшой заостренный стерже-
нек мела вставляется в гибкую спиральную пружинку /с, имеющую-
ся на конце маятника.
46
Стираются меловые черточки-отметки с ленты небольшой ще-
точкой или суконкой.
Для выполнения опытов штатив с укрепленным на нем прибо-
ром ставится у края стола. Обращается внимание на ленту с груза-
ми: она не должна задевать за крыш-
ку стола. Высота закрепления при-
бора на штативе подбирается такой,
Рис. 8. Оборудование к работе 3.
Рис. 9. Детали устройства
прибора.
чтобы при нижнем положении передней площадки с грузами вторая
площадка была бы вверху и при свободном движении лента не со-
скакивала со шкива. В случае необходимости, слегка ослабив зажим-
ной винт в муфте штатива, поворачивают стержень с обоймой и
шкивом так, чтобы плоскость шкива была вертикальна.
После этого регулируют мелок: в положении равновесия маят-
ника мелок должен касаться ленты посередине ее ширины и при
колебаниях оставлять на ленте заметные черточки.
Перед началом опытов отводят маятник в сторону, закрепляют
его в этом положении стопорным штифтом л и стирают все имею-
щиеся на ленте отметки щеточкой.
47
Выполнение работы
В работе подвергаются проверке зависимость ускорения от
действующей силы при постоянной массе и зависимость ускорения
от движущейся массы при постоянной силе.
Для проверки первой зависимости кладут на обе площадки гру-
зы по 100 Г и компенсируют трение. Для этого применяют неболь-
шие проволочные или картонные колечки, которые кладут на пе-
реднюю площадку. Количество компенсирующих колечек подби-
рают опытным путем так, чтобы при легком толчке переднего груза
вниз лента двигалась бы равномерно на всем пути, что в большин-
стве случаев достаточно проследить на глаз. Однако можно восполь-
зоваться и маятником, который пускают во время движения. По-
лученные при этом отметки на ленте с равными промежутками и
будут свидетельствовать о равномерности движения.
После этого стирают с ленты все отметки и передвигают ее так,
чтобы передняя площадка с грузами оказалась вверху. На эту
площадку кладут два перегрузка в 10 Г и 5 Г, а на нижнюю —
один в 5 Г и спусковым крючком фиксируют в таком положении
шкив с лентой.
Затем, придерживая рукой маятник, выдвигают стопорный
штифт, удерживающий в отклоненном положении маятник, и пу-
скают последний. Одновременно с нанесением первой метки маят-
ник откидывает спусковой крючок, шкив начинает вращаться и
на движущейся ленте производится запись. В конце пути ленту и
маятник останавливают рукой.
Измерив путь за определенное число промежутков времени (ус-
ловных единиц времени), находят ускорение по формуле:
2s
а ft'
Для получения минимальной погрешности путь берут возмож-
но больший и измерение производят между отметками посередине
ширины ленты.
Затем увеличивают силу в два раза. Для этого перегрузок в 5 Г
перекладывают с задней площадки на переднюю. Снова произво-
дят запись и определяют ускорение при силе 20 Г и прежней мас-
се 220 г. Пользуясь результатами проведенных измерений и вычис-
лений убеждаются, что ускорение прямо пропорционально дейст-
вующей силе при постоянной массе, т. е.
«1 Fi
аг F2‘
Для проверки зависимости ускорения от массы при постоянной
силе ставится еще один дополнительный опыт.
Уменьшают массу в два раза, т. е. оставляют на каждой пло-
щадке по одному грузу в 50 Г и компенсируют трение. Перегрузок
48
в 10 Г кладут на переднюю площадку. Пускают маятник и произ-
водят запись. Таким образом определяют ускорение при новой
массе в НО г и прежней силе 10 Г.
Сравнивая результаты первого и второго опытов, проверяют,
что ускорение обратно пропорционально массе при одной и той же
силе:
т2
mi
После этого делают общий вывод основного закона динамики:
ускорение прямо пропорционально силе и обратно пропорциональ-
но массе:
F
а — или F — та.
т
Практические замечания
1. Данный прибор позволяет выполнить опыты и по кинематике:
проверить закон путей и закон скоростей равнопеременного движе-
ния, что может быть частично включено в эту работу в качестве до-
полнительного экспериментального упражнения или поставлено
в виде отдельной самостоятельной работы.
Для проверки закона путей не требуется какой-либо дополни-
тельной настройки прибора. Достаточно получить, как было опи-
сано выше, несколько значений пути s при различных t и прове-
рить отношение:
sa t'l
Для определения скорости в разные моменты времени и провер-
ки закона скоростей прибор снабжается тонким съемным стержнем
длиной 45 см. Стержень имеет на одном конце головку и подвеши-
вается в выступе обоймы рядом со шкивом. На стержне имеется
передвижная вилка, которая может быть установлена на необходи-
мой высоте. Вилка служит для снятия пластинчатых перегрузков:
грузы через нее проходят свободно, а перегрузки, положенные
сверху грузов, задерживаются, не останавливая движения, как
на машине Атвуда.
Чтобы определить скорость, например, в конце второго проме-
жутка времени, поступают следующим образом. Ленту с записью
равноускоренного движения (не меняя грузов и ’перегрузка) рас-
полагают на шкиве так, чтобы третья отметка приходилась в верх-
ней точке шкива. Шкив задерживают спусковым крючком и пере-
мещают вилку по стержню так, чтобы перегрузок касался вилки.
После этого стирают с ленты все отметки, кроме начальной, пуска-
ют маятник и производят запись.
49
Под действием перегрузка движение за первые два промежутка
времени будет равноускоренным, а после того как перегрузок сни-
мается вилкой, движение становится равномерным. По скорости
этого равномерного движения и определяют скорость в конце
второго промежутка времени.
Точно так же определяется мгновенная скорость в конце
третьего и четвертого промежутков времени и устанавливается
зависимость:
2. В качестве дополнительных экспериментальных упражне-
ний с описанным прибором могут быть выполнены и такие за-
дания:
1)	Выразить в см!сек? ускорение, которое получено в резуль-
тате опытов в условных единицах. Для этого дают учащимся се-
кундомер или часы с секундной стрелкой, с помощью кото-
рых определяется время, например, 20 колебаний маятника,
а затем находится период одного простого колебания.
2)	Проверить на опыте: изменится ли величина ускорения,
если его вычислять, пользуясь записью разных промежутков вре-
мени: в одном случае, например, трех, а в другом — пяти?
3.	Анализ погрешностей в опытах с данной установкой учащие-
ся не производят. Однако учителю полезно знать, что погрешно-
сти, связанные с определением промежутков времени по колебани-
ям маятника и моментов инерции шкива, очень малы и ими можно
пренебречь. Основной погрешностью, заметно влияющей на ре-
зультаты опытов, является погрешность при измерении пути.
Поэтому расстояния между отметками на ленте следует измерять
возможно тщательнее посередине ширины ленты, особенно в пер-
вые промежутки времени.
4.	Определение ускорения при свободном падении
Оборудование (рис. 10): 1) прибор с цилиндром для
записи колебаний, 2) два камертона с частотами в пределах 250 —
— 450 гц (частота одного камертона должна отличаться от частоты
другого не менее чем на 50 гц), 3) штатив физический (ос-
нование, короткая стойка, перпендикулярная муфта и лапка),
4) две деревянные прокладки для зажима камертона в лапке шта-
тива, 5) молоточек резиновый для возбуждения камертонов,
6) линейка масштабная длиной 30—50 см с миллиметровыми де-
лениями, 7) коптилка (спиртовка с керосином), 8) спички, 9) тря-
пка (последние три предмета являются общими для всех зве-
ньев учащихся, выполняющих данную работу).
Определение величины ускорения свободно падающего тела
в условиях класса затруднено необходимостью измерять небольшие
промежутки времени, порядка десятых долей секунды, с погреш-
ностью не более 1—2%.
50
Описанный ниже графический ме-
тод, заключающийся в записи колеба-
ний камертона на закопченной повер-
хности падающего цилиндра, позво-
ляет довольно просто преодолеть
эти затруднения.
Прибор для записи колебаний
(рис. 11) состоит из основания а в
виде треноги с уравнительным вин-
том б, трубчатой* стойки в, алюми-
ниевого цилиндра г и механизма для
спуска цилиндра д, вмонтированного
в одну из ножек треноги1.
Цилиндр, надетый на трубчатую
стойку, удерживается в верхнем поло-
жении двумя проволоч-
ными пружинящими
скобками, выступающи-
ми на ее конце. При на-
жиме на спусковой рычаг
Рис. 10. Оборудование к работе 4.
проволочные скобки убираются внутрь стойки, цилиндр освобождает-
ся и свободно падает вниз. На основании укреплена резиновая пробка,
на которую надевается цилиндр при падении, чем предупреждает-
ся отскакивание цилиндра вверх при ударе. Перед работой по-
верхность цилиндра покрывается тонким слоем копоти.
Как видно из рисунка 10, на высоте нижнего основания цилинд-
ра установлен камертон, зажатый между двумя деревянными
прокладками в лапке штатива. К одной из ветвей камертона при-
клеена щетинка, которая подводится под основание цилиндра.
1 В некоторых приборах механизм для спуска вмонтирован в верхний
конец стойки.
51
Возбудив камертон резиновым мо-
лоточком и спустив цилиндр, по-
лучают на его поверхности график-
синусоиду. Изохронность колебаний
камертона, с одной стороны, и четко
видимые периоды на графике—с дру-
гой, дают возможность с достаточной
точностью измерить время свободного
падения цилиндра и определить вели-
чину ускорения силы тяжес-
ти с погрешностью в преде-
лах 3%.
12. Креп-
Рис.
ление щетинки
на ветви камер-
тона.
Подготовка
прибора
Рис. 11.
для
ускорения
свободном
НИИ.
Отвинтив верхнюю гайку,
снимают цилиндр со стойки.
Медленно передвигая и пово-
рачивая цилиндр над коптя-
щим пламенем, покрывают всю
его поверхность тонким сло-
ем копоти, после чего цилиндр
снова устанавливается на
место.
Затем на ножку камертона
надевают кусочек резиновой
трубки (ее полезно разрезать
вдоль, чтобы избежать нену-
жного затруднения при наде-
вании) и вместе с деревянны-
ми прокладками зажимают ка-
мертон в лапку штатива.
На верхний конец одной из ветвей камертона наклеивают
Прибор
определения
при
паде-
маленьким кусочком воска или сапожного вара щетинку, взятую
из лабораторного ершика, зубной или платяной щетки (рис. 12).
Длина щетинки должна быть больше толщины ветви камертона на
5—7 мм.
Собирают всю установку, как указано на рисунке, имея в ви-
ду, что щетинка должна быть подведена непосредственно к ос-
нованию цилиндра и должна заходить под него на 1,5—2 мм.
Далее необходимо откорректировать уравнительным винтом
вертикальность расположения цилиндра. Для этого берут один из
концов линейки большим и указательным пальцами левой руки
так, чтобы линейка свободно висела, и подвигают ее ребро на
расстояние 3—4 мм от образующей цилиндра, рядом со щетинкой.
Сравнивая направление линий — ребра линейки и образующей
52
цилиндра, — легко заметить, насколько и в какую сторону откло-
няется цилиндр от вертикали, и недостатки установки исправить
уравнительным винтом. Собирая устанойку, необходимо заранее
уравнительный винт прибора расположить с противоположной
стороны от щетинки камертона. Затем проверяют внимательным
осмотром, не заденет ли цилиндр при падении за лапку штатива,
в которую зажат камертон. После такой проверки нажимают спу-
сковой рычаг. Цилиндр падает, и на его поверхности должна быть
записана прямая линия.
Выполнение работы
Подготовив установку, резиновым молоточком возбуждают ка-
мертон, нажимают на спусковой рычаг прибора и отпускают ци-
линдр. При этом щетинка оставляет на его поверхности след в виде
синусоиды, которых наносят на цилиндр 3—4 одним камертоном
и столько же — другим.
Получив записи, кладут прибор так, как указано на рисунке 13.
В этом положении очень удобно рассматривать графики и счи-
тать количество синусоид (периодов) в отдельных интервалах.
Тонко отточенным карандашом прочищают от копоти три коль-
цевые риски, нанесенные на поверхности цилиндра на расстоянии
3 см, 12 см и 27 см от основания. Эти риски делят длину цилиндра
на три интервала: А — равный 3 см (от основания до первой рис-
ки), 15 — равный 9 см и В — равный 15 см, т. е. в отношении
1:3:5 (рис. 13).
Так как запись движенца, свободно падающего цилиндра на-
чинается с момента, когда скорость цилиндра равна нулю, то про-
межутки времени падения цилиндра в интервалах А, Б и В равны
между собой.
Из первой группы записанных графиков выбирают два наибо-
лее удачных (с наибольшей амплитудой) и на них подсчитывают,
сколько полных периодов укладывается между рисками в интер-
валах Б и В. Подсчет полезно вести тонко отточенным карандашом,
производя отметки на графике.
При подсчете убеждаются, что число волн, т. е. полных перио-
дов колебания камертона, записанных в интервале Б, равно чис-
лу периодов, записанных в интервале В.
На первом интервале А учесть число волн по записи не пред-
ставляется возможным, так как в начале падения скорость цилинд-
ра чрезмерно мала и одна синусоида почти накладывается на
другую1.
1 Легко подсчитать, что если проводится работа с камертоном в 300 гц,
то на первом миллиметре свободно падающего цилиндра должно быть более
четырех полных синусоид.
£3
Однако благодаря тому, что время падения цилиндра в интер-
валах Б и В одинаково, следует, что и число периодов, записанных
в интервале Л, должно быть равно числу периодов, записанных
в любом^из двух других интервалов.
Отсюда для определения времени падения цилиндра с высоты
в 27 см поступают так: подсчитывают число волн в одном из интер-
валов, умножают его на три и умножают на период данного камер-
тона или подсчитывают число волн сразу в двух интервалах Б и В,
Рис. 13. Расположение прибора при подсчете колебаний.
делят его пополам, полученное число умножают на три и на период
камертона.
Опыт показывает, что при втором способе вычислений погреш-
ность уменьшается, поэтому рекомендуется пользоваться пре-
имущественно вторым способом подсчета времени падения ци-
линдра.
Таким же способом определяют время падения цилиндра по
другим двум графикам, записанным с помощью второго каме-
ртона.
В результате получают четыре измерения времени падения ци-
линдра с высоты 27 см. Сама же высота падения и величина интер-
валов дается благодаря нанесенным кольцевым рискам со сравни-
тельно большой степенью точности — до 0,1 мм. Однако целесооб-
разнее учащимся эти расстояния не сообщать, а предложить опре-
делить их непосредственным измерением миллиметровой линей-
кой. Степень точности измерений от этого не уменьшается.
Зная время и высоту свободного падения, определяют ускоре-
ние силы тяжести:
2s
ё ~ '
54
Таблица результатов четырех опытов
№ п/п	Число периодов в интервалах		Время па- дения с вы- соты И.~=27см, сек	Путь 2s, см	Ускоре- ние силы тя- жести g, см • сек~~2	Среднее значение g, см * сект2
	Б и В |	А, Б и В				
1	45,5	68	0,235	54	982	
2	46,0	69	0,238	54	954	983
3	57,0	101	0,231	54	1011	
4	68,0	102	0,234	54	986	
В опытах 1 и 2 применялся камертон с частотой 290 гц (период
1/290 сек), а в опытах 3 и 4 — с частотой 435 гц (период 1/435 сек).
Выясним, какова же точность полученных результатов. Под-
считаем сначала максимальную относительную погрешность ре-
зультата, например, первого опыта.
Из формулы
следует, что
&g__ As ] 2А/
---------г
g S t
Как было указано выше, размеры цилиндра и расстояния меж-
ду нанесенными на нем рисками выдержаны с достаточной точ-
ностью. Однако щетинку мы можем подвести не вплотную к основа-
нию, а с некоторым зазором; поэтому погрешность при измерении
пути практически может быть равной 1 мм.
Время на двух интервалах Б и В определяется с точностью до
половины периода (на графике хорошо различимы полуволны),
а во всех трех интервалах погрешность не будет превышать 3/4
периода данного камертона.
В связи с этим максимальная относительная погрешность при
определении ускорения в первом опыте будет:
= -L +	= 0,0037 4- 0,022 «2,6%Ч
g 270 1	68
Если рассчитать этим же способом погрешность из третьего и
четвертого опытов, то она будет равна 1,9%.
1 Такая же максимальная погрешность будет и для второго опыта.
55
Таким образом, средняя относительная погрешность равна:
а абсолютная погрешность:
см
&g = 983 • 0,022 ~ 22—Г-
сек
Следовательно, окончательный результат измерений запишет-
ся так:
см
g = (983±22)—г •
LC/V
5.	Определение ускорения при свободном падении
с помощью линейки-маятника
Оборудование (рис. 14): 1) линейка-маятник с шари-
ком и опорной скобой, 2) штатив с муфтой, 3) секундомер или часы
с секундной стрелкой, 4) масштабная линейка или измерительная
лента, 5) нитки, 6) спички.
Ускорение при свободном падении можно определить другим
способом, значительно отличающимся от того, который был опи-
сан в предыдущей работе.
Прибор (рис. 15), необходимый в этом случае, состоит из метро-
вой линейки-маятника а, шарика б на нити и опорной скобы на
стержне в. На расстоянии примерно 16 см от верхнего конца ли-
нейки на оси укреплена пластинка г, которой прибор опирается
на скобу (рис. 16). Таким образом, линейка может свободно коле-
баться в двух плоскостях (рис. 15): вместе с пластинкой — в пло-
скости чертежа и на оси пластинки — в плоскости, перпендикуляр-
ной чертежу. Это дает ей возможность автоматически устанавли-
ваться в строго вертикальном положении. Вверху линейки сделано
сквозное отверстие с деревянным колком д для изменения длины
нити шарика.
Стальной шарик имеет такой вес, что, будучи подвешен”против
нижнего края опорной пластинки (ось вращения), он отклоняет
линейку от положения равновесия на некоторый угол и при этом
касается ее грани.
Чтобы при отклонении линейка не смещала подвешенный ша-
рик в сторону от вертикального направления, совпадающего с
начальным вертикальным положением передней грани линейки,
на ней сделан вырез по окружности. Центр этой окружности сов-
падает с осью маятника (острым краем пластинки-опоры), а радиус
г равен расстоянию от оси до передней грани линейки, как это по-
казано на рисунке 16 пунктиром.
56
На верхнюю часть линейки надета проволочная скоба или ре-
зиновое кольцо е (рис. 15), через которое продевается нить от ша-
рика; это кольцо прижимает нить к линейке. Если подвешенный
шарик отклоняет линейку на
значительный угол и
отходит от ее грани,
двигая кольцо вниз,
биться, чтобы шарик
сался линейки.
Снизу линейки
тонкий слой
при этом
то, пере-
можно до-
слегка ка-
Рис. 14. Оборудование к работе 5.
наносится
пластилина' или
отрезок копиро-
вальной ленты от пишущей ма-
шинки с полоской белой бу-
маги.
Если пережечь нить, то ша-
рик будет свободно падать, а
линейка — возвращаться к вер-
тикальному положению. Через
некоторое время шарик ударит-
ся о линейку и оставит на пла-
стилине или бумажной ленте
метку. Очевидно, расстояние от
начального положения шарика до полученной метки будет пред-
ставлять собой путь s, пройденный свободно падающим шариком.
Этот путь легко измерить с помощью масштабной линейки или
измерительной ленты.
Время же падения шарика t равняется половине периода про-
стого колебания линейки и легко определяется следующим при-
емом.
57
Отклоняют линейку примерно на такой же угол, на какой от-
клонял ее подвешенный шарик, и одновременно с линейкой пуска-
ют секундомер (или замечают начальное положение секундной
стрелки часов). Отсчитав 20—30 колебаний (считать всякий раз,
когда линейка находится в отклоненном положении), останавли-
вают секундомер (или снова замечают показание секундной стрел-
Рис. 15. Прибор для
определения ускоре-
ния при свободном
ки часов). Полученное время делят на чис-
ло колебаний и еще на 2. Например, если
маятник совершил 20 колебаний за 16 се-
кунд, то время падения будет:.
16
' = 20^ = °’40 СвК'
Рис. 16. Детали
устройства прибора.
падении.
А зная путь и время свободного
ускорение по уравнению:
падения, легко вычислить и
2s
8	{2 *
Выполнение работы
Зажимают в муфте обычного штатива скобу, на которой уста-
навливается линейка-маятник. К шарику прикрепляют нить, сво-
бодный конец которой несколько раз навертывают на колок.
С помощью колка регулируют длину нити так, чтобы центр ша-
рика был на одном уровне с опорой (начало отсчета пути). С этой
целью совмещают тонкую риску, нанесенную в виде большей ок-
ружности на поверхности шарика, с острым краем пластинки-опо-
ры. Следят за тем, чтобы шарик касался линейки.
53
Проверяют тонкий слой пластилина на линейке и, если заме-
чают какие-либо неровности, слегка растирают его пальцем, доби-
ваясь гладкой поверхности. В случае фиксации удара шарика о
линейку другим способом укрепляют на ней полоску белой бумаги
вместе с наложенным отрезком копировочной ленты.
Когда установка подготовлена, пережигают нить. Шарик сво-
бодно падает, ударяет о линейку и оставляет на ней метку в виде
слегка размытой точки.
Измеряют путь, пройденный шариком (расстояние от начала
падения до полученной отметки на линейке). Затем определяют
время падения описанным выше способом и вычисляют ускорение
свободного падения по формуле:
2s
8 А'
Повторяют опыт несколько раз и результаты записывают в таб-
лицу. При этом полезно взять среднее значение пути $ и тем са-
мым свести к минимуму случайные погрешности.
Таблица результатов измерений
№ опы- тов	Путь, см	Число колебаний линейки	Время колебаний линейки, сек	Время падения шарика, сек	Ускорение свободного падения, см/сек2	Среднее значение ускорения, см/сек2
1	77,5		15,8	0,395	974	
2	78	20	16,0	0,400	975	975
3	78,5		16,2	0,410	975	
Анализ погрешностей в данных опытах показывает, что отно-
сительная погрешность пути определяется главным образом с
точностью, которую позволяет получить измерительная лента,
применяемая в работе, т. е. 0,5 см, Тогда, например, для второго
опыта относительная погрешность пути будет равна:
As 0,5
— = — «0,0064, или 0,64%.
S 7о
Время в опытах с данной установкой измеряется секундомером
с погрешностью 0,2 сек. При этом секундомером измеряется не
прямо время падения шарика, которое соизмеримо с указанной
погрешностью, а время, кратное искомому промежутку, т. е. уве-
личенное в некоторое целое число раз. В таком случае относитель-
ная погрешность при определении времени для второго опыта бу-
дет равняться:
bt 0,2
7“ == — « 0,012, или 1,2%.
*10	,
59
Таким образом, относительная погрешность результата, равная
сумме относительных погрешностей при измерении пути и времени,
будет равна: 0,64% + 1,2% « 1,8%, а абсолютная погрешность:
Д£ = 975-0,018 да 18—,
сек,2
и окончательный результат запишется так:
£=(975 ±1в)-^.
\	/ сек2
Из приведенного анализа видно, что относительная ’ погреш-
ность результата может быть уменьшена, если увеличить число
колебаний линейки при определении времени падения и тем самым
измерять секундомером больший промежуток времени.
Взяв, например, вместо 20 колебаний 30, получим время, за
которое совершаются эти колебания, равное 24,0 сек. И тогда от-
носительная погрешность будет равняться:
- = 213 ~ 0,008, или 0,8%.
t 24
Однако большее число колебаний связано с заметным измене-
нием амплитуды колебаний, что ведет к другой погрешности.
Поэтому практически достаточно бывает ограничиться измерением
времени для 20 колебаний линейки.
Практические замечания
В данную работу полезно включить дополнительные упражне-
ния, расширяющие возможности прибора.
Можно, например, предложить заменить стальной шарик более
тяжелым свинцовым и путем эксперимента, убедиться, что это не
изменит результаты, или предложить изменить амплитуду колеба-
ний линейки-маятника при определении времени падения и выяс-
нить, повлияет ли это на результаты.
Можно задать и такой вопрос: удобно ли определять время од-
ного колебания, если заранее наметить время наблюдения за маят-
ником, например, в течение 20 или 30 секунд?
6.	Изучение движения тела, брошенного
горизонтально, вертикально и под углом
к горизонту
Оборудование (рис. 17): 1) баллистический пистолет,
2) лента измерительная, 3) штатив лабораторный с муфтой и коль-
цом, 4) лист писчей и копировальной бумаги 20 X 30 см.
Основным прибором для этой работы является баллистический
пистолет, изображенный на рисунке 18. Пистолет представляет
60
собой спиральную пружину а со стержнем б вдоль оси, укреплен-
ную на стальной скобе в с угломером г.
Скоба может устанавливаться на струбцинке д под разными
углами. На стержень насаживается специальный шарик е, в кото-
Рис. 17. Оборудование к работе 6.
ром имеется сквозной канал. При насаживании шарика последний
сжимает пружину и зацепляется за спусковой крючок в основании
стержня. Если нажать на выступающую часть ж спускового крюч-
Рис. 18. Детали устройства баллистического
пистолета.
ка, то шарик освобождается и под действием пружины двигается
вдоль стержня в заданном направлении1.
На стол в месте падения шарика кладется лист белой бумаги,
которую покрывают листом копировальной бумаги. Это дает воз-
1 При отсутствии описанного прибора может быть использован баллисти-
ческий пистолет прежнего выпуска,
61
можность фиксировать место падения шарика: на бумаге каждый
раз остается хорошо заметная черная метка.
Крепление пистолета в струбцинке рассчитано так, что при его
установке под различными углами центр шарика не смещается.
Таким образом, начало отсчета при измерении дальности полета
остается все время постоянным.
Для измерения высоты и дальности полета шарика служит изме-
рительная лента длиной 150 см, разделенная с обеих сторон на
сантиметры.
Подготовка установки
На краю ученического стола привинчивают струбцинку с бал-
листическим пистолетом, направляя стержень пистолета вдоль
стола (рис. 17). Устанавливают пистолет с помощью угломера под
углом 45° и, насадив шарик, сжимают пружину. Производят проб-
ный выстрел. Заметив место падения шарика, кладут на это место
лист бумаги и покрывают его копировальной бумагой.
Сделав несколько выстрелов, снимают копировальную бумагу
и проверяют кучность падения шариков. При правильной установ-
ке прибора разброс не должен быть слишком большим.
Выполнение работы
1. Исследование зависимости дальности полета от угла вылета
снаряда
Устанавливают пистолет под различными углами (от 20 до 70°)
и производят по три-четыре выстрела при каждой установке.
Точки попадания снаряда обводят на бумаге карандашом и от-
мечают среднюю точку попадания. Измеряют лентой дальность па-
дения снаряда и результаты записывают в таблицу:
полета наибольшая и что для двух углов, дающих в сумме 90°,
дальность полета одинакова.
2. Определение начальной скорости снаряда
Для определения начальной скорости снаряда следует восполь-
зоваться результатами предыдущего исследования. Если же эта
часть работы ставится как самостоятельная, то надо установить
пистолет под углом 45°, сделать три выстрела и определить даль-
62
ность полета. В нашем примере дальность полета снаряда при
угле 45° равнялась 134 см. Рассматривая движение снаряда как
сложное движение (рис. 19), которое может быть разложено на
равномерное движение по Л В со скоростью и0 и равноускоренное
движение по ВС — АС, имеем:
$ = ВС =	; А В= vj — sK 2, так как угол а = 45°; ско-
s У 2	j 1 /'2s
рость о0 = ——, где время движения t = |/ —.
Значит,
Таким образом, в нашем
примере скорость снаряда будет
выражаться числом:
v 0= ]/ 134.981 ^362 — -
0 Г	сек
3. Определение высоты подъе-
ма снаряда при стрельбе под
углом 45°.
Скорость сложного движе-
ния снаряда под углом 45° к го-
ризонту разлагают на скорость
равномерного движения по го-
ризонтальному направлению и начальную скорость равнозамед-
ленного движения по вертикали вверх, как показано на рисунке 4.
Тогда = 1/E«l_, следовательно, высота подъема выразится
формулой:
,	^2	^о2
п = — = “ ’
Zg 4g
В нашем примере при скорости vQ» 362 см) сек это дает
3622
= ^981 = 33>4 СМ'
К тому же результату можно прийти и таким рассуждением.
Средняя скорость движения по вертикали а данном случае вдвое
меньше скорости движения по горизонтальному направлению;
поэтому при одинаковом времени движения по горизонтали и по
вертикали высота поднятия должна быть в два раза меньше поло-
вины дальности полета снаряда, т. е.
, s	134
п == что дает h = ~ = 33,5 см.
63
Для экспериментальной проверки полученного вычислением
результата устанавливают лабораторный штатив на расстоянии —
(в нашем примере 67 см) от точки вылета снаряда и закрепляют на
нем в вертикальной плоскости кольцо на высоте 33,5 см. При
стрельбе под углом 45° снаряд точно пролетает сквозь кольцо.
4. Определение дальности полета при горизонтальной стрельбе
На конце стола ставят штатив и на нем укрепляют возможно
выше пистолет в горизонтальном положении. Измеряют лентой
высоту расположения снаряда над поверхностью стола. По найден-
ной раньше скорости вылета снаряда и измеренной высоте вычис-
ляют дальность его полета: s = vj, где t = следовательно,
S = у х и» " ,
Допустим h — 57 см, тогда
-1 /2.3628-57
s г 981 ~ 120 СМ'
Сделав выстрел, измеряют расстояние до места падения снаряда и
сравнивают это расстояние с вычисленным. Некоторое расхож-
дение (на 4—5 см) здесь вполне допустимо, так как незначительная
неточность в установке пистолета по угломеру оказывает наиболь-
шее влияние на окончательный результат именно при горизонталь-
ной стрельбе.
5. Определение высоты подъема снаряда при зенитной стрельбе
Зная начальную скорость снаряда (362 — j , определяют
теоретически высоту его подъема из уравнения:
А-
А- 2g-
В нашем примере
3622
Л = Г981~66’8сЛг-
Затем пистолет устанавливают для вертикальной стрельбы и
результат, полученный вычислением, проверяют эксперименталь-
но. При этом расхождение в числах обычно не превышает 1—2 см.
Практические замечания
Если провести всю описанную лабораторную работу не пред-
ставляется возможным, то надо иметь в виду, что основной в рабо-
те является первая задача — исследование зависимости дальности
полета от угла вылета снаряда. Ее выполнение нужно рекомендо-
64
вать прежде всего; в крайнем случае ею можно и ограничиться.
Но это экспериментальное исследование по своему содержанию
дает, кроме того, практический материал для небольшого теорети-
ческого исследования — выяснения скорости вылета снаряда. И
если учащимся предлагается эта задача, то невольно возникает
необходимость в практической проверке найденного вычислением
результата, чтобы выполняющие работу получили полное удовлет-
ворение. С этой целью следует поставить любую из других опи-
санных задач, где участвует вычисленная скорость. Лучше всего
такое экспериментальное подтверждение получается при определе-
нии высоты поднятия снаряда при зенитной стрельбе или при
стрельбе под углом 45°.
7. Исследование зависимости между силой
и деформацией растяжения
Оборудование (рис. 20): 1) прибор для изучения де-
формации растяжения, 2) индикатор часового типа 0—10 мм,
3) микрометр для измерения с точностью до 0,01 лии, 4) миллимет-
Рис. 20. Оборудование к работе 7.
ровая линейка 300—500 мм, 5) образцы проволоки длиной 600 —
700 мм: две стальные диаметром 0,2—0,3 мм и 0,3—0,5 мм и две
медные диаметром 0,5—0,8 мм и 0,8—1 мм.
Прибор для изучения деформации растяжения (рис. 20) устроен
следующим образом. Между двумя направляющими железными
стержнями а, скрепленными по концам подставками б, вмонтиро-
ван динамометр в в виде стальной пружины. Динамометр заканчи-
вается втулкой с прорезью, в которой находится съемный вкладыш
г для закрепления проволоки.
Для натяжения проволоки с противоположной стороны прибора
установлен червячный механизм д, подобный тем, которые часто
3 Заказ 311
65
Рис. 21. Индикатор
часового типа.
применяются в музыкальных инструментах для натяжения струны.
Проволока одним концом прикрепляется посредством вкладыша
к динамометру, а другим — к оси червячного механизма.
При вращении колка начинает вращаться ось механизма, на
которую при этом наматывается проволока. Одновременно начинает
растягиваться пружина динамометра, о чем можно судить по ука-
зателю, перемещающемуся по шкале е, градуированной в кило-
граммах (10 кГ). Таким образом, прибор позволяет плавно изме-
нять натяжение проволоки и всякий раз
измерять приложенную к ней силу.
Для определения величины удлинения
проволоки прибор снабжен специальным
приспособлением. Это приспособление со-
стоит из двух ползунов ж, упорного стерж-
ня з и индикатора и, измеряющего удли-
нение исследуемого участка. Индикатор
часового типа, представленный отдельно
на рисунке 21, действует на растяжение
и сжатие и позволяет производить измере-
ния в пределах 0 — 10 мм с точностью
до 0,01 мм.
Опыт показывает, что даже тщатель-
ное прикрепление концов проволоки к
динамометру и к оси червячного механиз-
ма не может гарантировать при растяже-
нии от разматывания проволоки в ме-
стах крепления. Это разматывание часто
искажает результаты опыта, поэтому в
описанном приборе измеряется удлинение
лишь части, ограниченной двумя ползуна-
ми, к которым проволока прикрепляется с помощью винтовых
зажимов к.
К одному из ползунов, расположенному вблизи червячного ме-
ханизма, жестко прикреплен упорный стержень з с резиновой
насадкой на конце, а на другом установлен индикатор. Упорный
стержень упирается в ножку индикатора и «взводит» его.
В процессе растяжения изменяется длина всей проволоки,
вследствие чего изменяется и расстояние между ползунами. Упор-
ный стержень начинает отходить от ножки индикатора, вследствие
чего стрелка последнего перемещается и показывает, насколько
удлинился исследуемый интервал проволоки.
Динамометр и описанное приспособление позволяют измерять
одновременно и величины действующих сил, и соответствующие
им удлинения проволоки. При этом достаточно большая точность
индикатора (цена одного деления шкалы равна 0,01 мм) дает воз-
можность подробно исследовать упругие свойства металла, поль-
зуясь проволоками сравнительно малой длины (200—400 мм).
не всей проволоки, а
66
Подготовка прибора
Подготовка заключается в прикреплении исследуемого образца
к динамометру и червячному механизму и в установке стрелки ин-
дикатора на нуль шкалы, когда проволока находится в начале
опыта в ненагруженном состоянии.
Проволока прикрепляется сначала к оси червячного механизма
точно так же, как укрепляется струна в музыкальных инструмен-
тах. Для этого конец про-
волоки вставляют в отверстие
оси и, вращая колок, нама- /\ \ \^^
тывают ее на ось, сделав 3—4
оборота. Затем продевают про-
р-Vl "7'.',':^ ---------------------
I	Рис. 22. Крепление проволоки
I s'	к вкладышу.
волоку через отверстие, имеющееся в середине подставки прибора,
на которой укреплен червячный механизм, и протягивают прово-
локу между направляющими железными стержнями.
Далее вынимают вкладыш из втулки динамометра; продевают
проволоку через отверстие вкладыша и наматывают на него сво-
бодный конец проволоки, как показано на рисунке 22. Намотку
начинают, когда длина проволоки станет приблизительно равна
расстоянию до втулки динамометра. После этого вкладыш уста-
навливается на место и, чтобы проволока не провисала, несколь-
ко натягивают ее. Для этого поворачивают колок червячного
механизма и следят по шкале динамометра, чтобы нагрузка не
превышала 1—2 кГ.
После укрепления проволоки слегка отвертывают винтовые за-
жимы ползунов и устанавливают их друг от друга на расстоянии
200—400 мм, соответствующем выполняемой задаче. Затем под-
кладывают под них проволоку, располагая ее по прямой линии, и
закрепляют зажимы.
Наконец, переходят к установке стрелок динамометра и индукто-
ра в нулевое положение. Для этого сначала отпускают проволоку,
вращая колок червячного механизма до тех пор, пока указатель дина-
мометра не установится против нулевого деления. Затем отпускают
зажимы упорного стержня и подвигают его осторожно вперед
до тех пор, пока стрелка не сделает 4—6 полных оборота и уста-
новится на нуль. После этого зажимают винт, укрепляющий упорный
стержень на ползуне. На этом заканчивается подготовка прибора.
з*
67
Выполнение работы
Задача состоит в исследовании упругих свойств стали и меди и
в определении модуля упругости одного из названных материалов.
Сначала укрепляют в приборе стальную проволоку, диаметр
которой до установки измеряют в двух-трех местах с помощью
микрометра. Если показания микрометра отличаются друг от дру-
га, то записывают наименьший диаметр, по которому и вычисляют
площадь поперечного сечения S. Затем с помощью миллиметровой
линейки измеряют длину исследуемого интервала проволоки L, т. е.
интервала между зажимами ползунов. При этом измерять необхо-
димо расстояние между центрами винтовых зажимов.
Записав результаты измерений и вычислив площадь поперечно-
го сечения проволоки, приступают к ее растяжению. Поворачивая
колок червячного механизма, постепенно увеличивают растягиваю-
щую силу (1, 2, 3 кГ и т. Д.) и каждый раз наблюдают удлинения.
Дойдя до 5 кГ, начинают вращать колок в обратную сторону, т. е.
«снимать» нагрузку, следя за тем, как укорачивается прово-
лока.
Убедившись, что проволока упруга, повторяют опыт и резуль-
таты наблюдений записывают в следующую таблицу, где для при-
мера приводятся конкретные данные одного из опытов для сталь-
ной (Ст-3) проволоки длиной 300 мм и диаметром 0,35 мм.
Показа- ния дина- момет- ра, кГ	Показания по шкале индикатора, ЛСЛС	Разность между уд- линениями при двух последова- тельных на- грузках, мм
1	0,18		
2	0,33	0,15
3	0,51	0,18
4	0,66	0,15
5	0,81	0,15
4	0,69	0,12
3	0,51	0,18
2	0,33	0,18
1	0,18	0,15
Рассматривая полученные величины в последней графе табли-
цы, учащиеся убеждаются в пропорциональности между нагрузкой
и удлинением. Следовательно, наблюдаемая деформация растяже-
ния проволоки происходит в пределах упругости, когда справед-
лив известный учащимся закон Гука.
68
Результаты измерения позволяют, кроме того, определить мо-
дуль упругости для материала, из которого изготовлена проволо-
ка. Учащиеся знают, что удлинение растягиваемого тела пропор-
ционально напряжению. Эта пропорциональность записывается
в виде равенства с помощью коэффициента Е, называемого моду-
лем упругости и характеризующего упругие свойства вещества:
откуда	£ _
М-S'
где F — нагрузка, т. е. растягивающая сила в килограммах, L —
длина растягиваемого образца в мм, Ы — удлинение образца
в мм, S — площадь сечения образца в мм2.
Так как эти данные в процессе выполнения работы получены
учащимися, то модуль упругости для железа можно вычислить:
р  	1 .ОкГ* • ЗООил	_ ООО
0,16лл«-0,096 мм2	мм2'
где 0,16 шгесть среднее значение удлинения проволоки при на-
грузке в 1 кГ, найденное согласно данным таблицы следующим
образом:
0,15-4 + 0,18.3 -1-0,12 п 1й
А/ = —------0,16 мм.
8
Модуль упругости для данного вещества, как указывалось вы-
ше, есть величина, характеризующая его упругие свойства; она
не зависит от размеров образца, взятого для испытания. Чтобы
учащиеся в этом убедились, закладывают в прибор другую сталь-
ную проволоку большего сечения, но приблизительно из одинако-
вого материала и повторяют предыдущий опыт,, сделав для кратко-
сти лишь два измерения.
Полученная вновь величина модуля упругости будет близка
к ранее определенной. Например, при установке во втором опыте
проволоки диаметром 0,5 мм, при расстоянии между зажимами
300 ми и нагрузках 5 кГ и 10 кГ1 были получены удлинения 0,36
и 0,75. Средняя величина удлинения от нагрузки в 5 кГ оказалась
равной:
. .	0,36 + 0,75 л
А/ = ——2— = 0,37 мм,
1 + 2
следовательно, модуль упругости:
Е —	5,0кГ-300-ил< 21 QQQ «Г
0,37 яльО, 196 мм2	мм2
1 Имеется в виду, что эти нагрузки приводят к упругим деформациям.
69
Далее задача состоит в исследовании деформации растяжения-
проволоки в случае, когда нагрузка выходит за пределы упруго-
сти. С этой целью вынимают из прибора стальную проволоку и зак-
ладывают медную диаметром 0, 5— 0,8 мм. Натягивая постепенно
медную проволоку, убеждаются сначала, что она обладает сравни-
тельно малой упругостью: уже небольшие нагрузки приводят к
остаточным деформациям. Для этого создают нагрузку, например,
в 1 кГ и замечают по шкале индикатора удлинение; снимают на-
грузку и наблюдают, вер-
нулась ли стрелка к нуле-
вому делению.
Повторяя такого рода
наблюдения для нагрузок
в 2, 3,4 кГ и т. д., замечают,
что с некоторого момента
стрелка на нуль шкалы
не возвращается. Это оз-
начает, что проволока вы-
тянулась, т. е. нагрузка вы-
вела деформацию за преде-
лы упругости.
После этого устанавли-
вают снова, стрелку на нуль
шкалы и начинают растя-
Рис. 23. График растяжения стальной
проволоки.
гивать медную проволоку
до разрыва, записывая каждый раз нагрузки и удлинения в таб-
лицу, как это было сделано в предыдущем опыте.
Характерной особенностью меди является ее текучесть. Поэто-
му в процессе растяжения указатель динамометра довольно скоро
устанавливается на некотором определенном делении и при даль-
нейшем вращении червячного механизма почти не сдвигается с
места, в то время как стрелка индикатора показывает увеличение
растяжения. Стрелка может дойти до предела шкалы. Тогда отпу-
Рис. 24. График растяжения медной проволоки.
> -I.—I-1--L—J---1--1—
2,8 2,9 3,0 3,1 им
70
скают зажимной винт упорного стержня и подают его вперед на
5—8 оборотов стрелки. При этом новые показания шкалы индика-
тора прикладывают к предыдущим как дополнение.
Вследствие большой текучести меди в некоторых опытах при-
ходится стрелку индикатора переставлять два раза, так как мед-
ная проволока вытягивается далеко за пределы шкалы индикатора.
Необходимо обратить внимание, что незадолго до разрыва про-
волоки, несмотря на вращение колка, нагрузка начинает несколь-
ко уменьшаться (указатель динамометра сдвигается в сторону ну-
ля). Это и служит предупреждением о том, что скоро наступит
разрыв.
По полученным и записанным в таблицу данным опыта вычер-
чивают график, как это показано для примера на рисунке 23
(проволока стальная) и на рисунке 24 (проволока медная).
При растяжении медного провода удлинение его достигает боль-
ших размеров. Поэтому ползуны в таких случаях целесообразно
установить на расстоянии 200—250 мм друг от друга и при вычер-
чивании графика масштаб по оси удлинения брать небольших
размеров.
8. Определение разрушающих напряжений
при помощи гидравлического пресса
Оборудование (рис. 25): 1) гидравлический пресс, под-
готовленный к работе, 2) приспособление, для разрыва с запасны-
ми образцами стержней, 3) приспособление для продавливания
отверстий с металлической пластинкой, 4) гиря в 10 кГ со шнуром,
5) динамометр пружинный на 3—5 кГ, 6) штангенциркуль на 150 мм
для измерения с точностью до 0,1 мм, 7) миллиметровая линейка
длиной 500 мм, 8) схематический чертеж — разрез пресса.
Рис. 25. Оборудование к работе 8.
71
Учебный гидравлический пресс, выпускаемый Главучтехпро-
мом, широко распространен в средней школе. В настоящее время
в физических кабинетах можно встретить две конструкции пресса:
старую, в которой манометр расположен елевой стороны прибора,
и современную, в которой манометр расположен между малым и
большим цилиндрами. Обе конструкции по своим техническим дан-
ным не отличаются друг от друга и одинаково пригодны для дан-
ной работы.
Выполнение работы
Лабораторная работа с гидравлическим прессом состоит из
двух частей: в первой изучается устройство и действие пресса,
определяются основные технические данные прибора; во второй
определяется разрушающее напряжение для стали при деформа-
циях растяжения и сдвига.
1.	Изучение устройства и действия пресса
Рассматривая чертеж-разрез (рис. 26) и сам гидравлический
пресс, учащиеся в начале работы выясняют, как он действует. Они
должны узнать назначение всех’деталей и частей прибора.
Опытным путем учащиеся устанавливают, что если поднимать и
опускать с помощью рукоятки малый поршень, то масло будет по-
ступать из бака в малый цилиндр, а оттуда по маслопроводящей
трубке в большой цилиндр.
Из ранее изученного на уроках материала учащимся известно,
что давление, производимое на масло в малом цилиндре пресса,
передается в той же величине маслу в большом цилиндре. Поэтому
сила давления Flt развиваемая с помощью пресса (большим порш-
нем), будет во столько раз больше силы давления Г2, оказывае-
мой на малый поршень, во сколько раз площадь первого поршня
больше площади второго S2, т. е. Ft: F2 = SX : S2.
Однако знание только отношения площадей еще не дает воз-
можности судить о силах давления, которые можно получить с
помощью данного пресса, т. е. указать, в какой мере он может
быть применен, например, для изгиба стальной полосы или разры-
ва стального стержня заданного сечения.
Необходимо еще знать следующие дополнительные данные, со-
ставляющие характеристику пресса. Во-первых, на какую нагруз-
ку он рассчитан, т. е. какова максимальная сила, которую можно
получить с помощью пресса. Во-вторых, необходимо выяснить,
каким образом в данном прессе достигается передача внешнего
усилия к большому поршню, с помощью которого создается сила
давления. В-третьих, следует знать, какова должна быть величи-
на внешних прикладываемых сил, чтобы получить заданные силы
давления пресса. В-четвертых, важно знать размеры пресса,
72
Рис. 26. Разрез гидравлического пресса (схема).
чтобы определить, может ли в
нем поместиться деталь, под-
лежащая сжатию. Наконец, в
некоторых случаях, когда поте-
ри в силе вследствие трения
становятся значительными, по-
лезно выяснить их величину.
Таким образом, для состав-
ления технической характерис-
тики пресса прежде всего необ-
ходимо измерить диаметры ма-
лого и большого поршней и по
ним вычислить площади порш-
ней. Далее необходимо опреде-
лить максимальную силу дав-
Рис. 27. Измерение силы трения ления, зная, что величина мак-
в малом поршне гидравлического симально допустимого давления
пресса.	в прессе определяется на заводе
и указывается на шкале маномет-
ра красной чертой. На эту же величину давления установлен
предохранительный клапан.
Затем в процессе изучения устройства и действия пресса вы-
ясняется, что внешняя сила прикладывается не непосредственно
к малому поршню, а к рукоятке, которая является рычагом. Сле-
довательно, чтобы знать, какая сила действует на малый поршень,
необходимо, кроме величины внешней силы, узнать отношение
плеч рычага, т. е. рукоятки, поскольку сила, действующая на ма-
лый поршень, будет во столько раз больше внешней силы, прило-
женной к рукоятке, во сколько раз вся рукоятка длиннее ее корот-
кого плеча.
Но и этого еще недостаточно. Опыт показывает, что сила тре-
ния в сальнике малого поршня, которую также приходится прео-
долевать, составляет заметную величину, поэтому ее необходимо
заранее определить.
Делается это следующим образом. На желобок рукоятки наде-
вается крючок пружинного диаметра (рис. 27). Затем рукоятку
пресса поднимают вверх, открывают кран, сообщающий большой
цилиндр с сосудом, в котором хранится масло, и равномерно тянут
динамометр за второй крючок вниз. В момент, когда рукоятка бу-
дет находиться в горизонтальном положении, замечают показания
динамометра. Повторяют измерения два-три раза и берут среднее
арифметическое из полученных величин. Опыт показывает, что
сила на рукоятке, необходимая для преодоления трения в сальни-
ке малого поршня, лежит в пределах 1,5 — 2 кГ.
Из величин, характеризующих размер пресса, кроме диаметра
цилиндров, важно знать, на какую высоту можно поднять боль-
шой цилиндр. Эту величину необходимо определить для того, что-
74
бы представить, какое по своим размерам тело можно установить
на большой поршень для сжатия. Как видно из чертежа (рис. 26),
большой поршень может быть поднят вверх лишь на высоту до
отметок (рисок), сделанных на стойках. Дальнейший подъем порш-
ня выводит его за пределы кожаного манжета, уложенного в ци-
линдре; при этом нарушается герметичность, и масло из цилиндра
станет выливаться наружу.
Итак, определение основных технических данных пресса свя-
зано с непосредственным измерением его деталей штангенциркулем
и линейкой в местах, показанных на чертеже, с измерением усилий
пружинным динамометром и с дальнейшими вычислениями. Поря-
док этой работы определяется приведенной ниже таблицей, которая
после заполнения явится таблицей основных технических данных
учебного гидравлического пресса.
№ п/п	Наименование определяемых величин	Числовые значения величин	Примечание
1	Диаметр большого поршня D			Измеряется штангенцир- кулем
2	Площадь большого поршня Si			Л	Л nD2 Вычисляется: Si — 4
3	Дйаметр малого поршня d			Измеряется штангенцир- кулем
4	Площадь малого поршня S2		nd2
			Вычисляется: S2 —  . 4
5	Отношение площадей пор- шней Si: S2			Вычисляется
6	Максимально допустимое давление 		150“ СМ2	Берется по манометру (красная черта на шкале)
7	Максимальное усилие, раз- виваемое с помощью пресса . .			Вычисляется: Fmax =« = Si . 150
8	Отношение плеч рукоятки а: Ъ			а — измеряется линейкой; b — штангенциркулем; отношение а ; Ъ вычисляется
9	Сила на рукоятке, необхо- димая для преодоления силы трения в сальнике малого поршня f . . »			Измеряется динамометром
10	Максимальное усилие на ру- коятке 			Вычисляется
И	Ход большого поршня . . .			Измеряется штангенцир- кулем
75
Выше указывалось, что принцип устройства гидропресса выра-
жается равенством Fr : F2 = S1:S2. Это равенство может быть
переписано в таком виде:
Fi :Si = F2 :S2,
где правая и левая части представляют собой соответственно дав-
ление в большом и малом цилиндрах. Следовательно, практическая
проверка принципа работы гидравлического пресса сводится к
установлению равенства давления, определенного по манометру, и
давления, оказываемого внешней силой на масло в малом цилиндре.
Рис. 28. Проверка показаний манометра.
Для этого поступают следующим образом. Устанавливают на
большой поршень какое-либо прочное тело, например приспособле-
ние для разрыва стержней. С помощью рукоятки накачивают в
большой цилиндр масло, пока приспособление не окажется зажа-
тым между поршнем и верхней плитой, а стрелка манометра чуть-
чуть сдвинется с места.
После этого на желобок рукоятки, поднятой доверху, надевают
шнур с подвешенной гирей. Рукоятка начнет медленно опускаться
вниз, и, когда она займет горизонтальное положение (рис. 28),
замечают показания манометра. Повторяют измерение 3—4 раза
и берут среднее арифметическое из полученных величин.
В результате измерений учащиеся находят, что вес гири F,
подвешенной к рукоятке, производит давление Р на масло в боль-
шом цилиндре. Остается рассчитать, какое давление Рг создает
эта гиря на масло в малом цилиндре, и сравнить Р и Pv
76
Следует учесть, что не вся внешняя сила F создает давление
в малом цилиндре; часть ее уравновесится силой трения f в саль-
нике, направленной вверх. Поэтому фактически рукоятку пере-
мещает сила, равная разности F — f, а на малый поршень пере-
дается сила большая, т. е. равная (F — f) • —, где а : Ь есть от-
ь
ношение плеч рычага. Эта сила передается всему малому поршню,
следовательно, давление в малом цилиндре будет:
Величины, стоящие в правой части равенства, кроме веса гири,
ранее определены учащимися и имеются в таблице технических
данных. Поэтому определение Рг связано лишь с некоторыми про-
стыми вычислениями. В одном из подобных опытов были получе-
ны следующие данные:
Вес гири............................F = 10 кГ
Сила на рукоятке, необходимая для преодоления
силы трения в сальнике..............f = 1,6 кГ
Отношение плеч рукоятки................—	= 7
ь
Площадь малого поршня ...	= 1,13 cai2
Давление в малом цилиндре	- ^50 кГ * см 2
1,1 о
Показания манометра............Р = 60 кГ-см~2
Опыт показывает, что расхождение Р и Pj при работе с раз-
кр
личными гирями лежит в пределах от 5 до 15 —, т. е. дости-
СМ2
гает 10%. Это объясняется главным образом сравнительно низкой
точностью манометра учебного гидравлического пресса (цена де-
кГ
ления равна 10 —При таких условиях погрешности измере-
ний величин, включенных в таблицу технических данных, а также
пренебрежение силой трения в манжете большого поршня суще-
ственного значения не имеют.
2.	Определение разрушающих напряжений
Разрушающее напряжение при деформации растяжения опре-
деляется следующим образом. Измеряют штангенциркулем диаметр
растягиваемого стального образца (стержня) в нескольких местах
по всей его длине и берут наименьшее значение. Затем устанавли-
вают образец в приспособление для разрыва стержней (рис. 29).
Приспособление вместе с образцом помещают на большой пор-
шень пресса. Частыми движениями рукоятки накачивают масло
77
Рис. 29. Приспо-
собление для раз-
рыва стержней.
в цилиндр и поднимают большой поршень вверх, пока приспособ-
ление на разрыв не окажется зажатым. Потом движение рукоятки
замедляют, чтобы можно было подробнее рассмотреть изменения
растягиваемого стального стержня и одновременно следить за по-
казаниями манометра.
Учащиеся должны обратить внимание, как в первое время (при
каждом движении рукоятки) стержень растягивается, что можно
заметить на глаз, а манометр показывает все большее и большее
давление. Затем с некоторого момента повышение давления в ци-
линдре пресса прекращается, хотя стержень еще продолжает вы-
тягиваться. Вскоре обнаруживается «шейка». Дальнейшее растя-
жение приводит к уменьшению показаний ма-
нометра и разрыву. Такая картина наблюдает-
ся при растяжении стержней, изготовленных
из обычного железа1.
В процессе растяжения стержней учащиеся
замечают максимальное показание манометра
Р2, что дает возможность вычислить силу дав-
ления большого поршня (ее здесь можно на-
звать растягивающим усилием). Эта сила равна
где — площадь большого поршня.
По измеренному ранее диаметру растягивае-
мого образца вычисляют площадь его сечения
So, а затем и разрушающее напряжение, кото-
рое равно:
При выполнении данной работы были получены следующие ве-
личины:
Диаметр растягиваемого стержня . . . 6 мм
Площадь2 сечения стержня ... 28 мм2
Наибольшее показание манометра ... 40 «Г • см~2
Площадь большого поршня 2640 мм2
Следовательно, разрушающее напряжение оказалось равным:
Перед определением разрушающего напряжения для железа
при деформации сдвига учащиеся должны ознакомиться с устрой-
ством приспособления для продавливания отверстий в металличе-
ской пластинке (рис. 30). Это приспособление представляет собой
1 Имеется в виду поделочное железо, известное в технике под названием
Ст-3 (сталь-3).
2 Определять площадь сечения с большей точностью нецелесообразно,
так как на окончательный результат оказывает влияние главным образом
погрешность, допускаемая при отсчете показаний манометра.
78
вырубной штамп и имеет вид цилиндра со сквозным отверстием
для закладывания пластинки. Необходимо обратить внимание на
разрез этого приспособления (рис. 31). Из чертежа становится яс-
ным, что пуансон необходимо вставлять со стороны отверстия с
меньшим диаметром, т. е. со стороны направляющей плиты.
Затем измеряют штангенциркулем диаметр пуансона и толщи-
ну железной пластинки, в которой предстоит продавливать отвер-
стия. Устанавливают приспособление с заложенной в нем пластин-
кой на пресс и (как и в предыдущем случае) быстрыми движениями
рукоятки поднимают приспособление до верхней плиты пресса.
Далее продолжают качать рукоятку мед-
ленно, наблюдая за показаниями мано-
метра.
В отличие от деформации растяжения
в данном случае достаточно двух-
трех движений рукоятки, чтобы отвер-
Рис. 31. Разрез приспо-
собления для продавли-
вания отверстий.
Рис. 30. Приспособление для продавлива-
ния отверстий.
стие было уже продавлено. Поэтому необходимо внимательно
следить за процессом, чтобы заметить максимальное показание ма-
нометра.
Момент продавливания пластинки обычно сопровождается глу-
хим ^ударом и резким падением величины показаний манометра.
После этого надо продолжать еще некоторое время поднимать пор-
шень для того, чтобы пуансон вытолкнул выдавленный кружок
из приспособления.
Закончив продавливание, вынимают пластинку, измеряют штан-
генциркулем диаметр отверстия и убеждаются, что он соответст-
вует диаметру пуансона.
Продавливание отверстия в металлической пластинке, как из-
вестно, происходит в результате деформации сдвига. При этом
сдвиг осуществляется на площади кольца, длина которого опреде-
ляется диаметром пуансона, а высота — толщиной пластинки
(рис. 32).
79
Если максимальное показание манометра в процессе продавли-
вания отверстия Ра, диаметр пуансона dlt толщина пластинки ах,
а площадь большого поршня Sx, то разрушающее напряжение
будет равно:
Рис. 32. Отверстие, продавленное
в металлической пластинке.
В одной из работ были получены такие результаты:
Площадь большого поршня Si = 2640 мм1 2
Диаметр пуансона . . ... di = 12,0 мм
Толщина пластинки . . . ar =>2,0 мм
Показания манометра . .. Р8 = 95 кГ»см~~2
Следовательно, разрушающее напряжение
оказалось равным:
°2 =
0,95»2640
3,14»12»2
_ “Г
33	2
мм*
Полученные числовые значения разрушающих напряжений
кГ
для железа при деформациях растяжения и сдвига (38 -----
мм1
кГ
и 33-----) находятся в пределах, приводимых в справочных таб-
лицах.
Практические замечания
1. При работе с гидравлическим прессом учащиеся могут» дер-
жать рукоятку в различных местах. Для расчетов же необходимо
точно определить отношение плеч рукоятки как рычага второго
рода. Поэтому на расстоянии 50 мм от конца рукоятки необходи-
мо сделать желобок глубиной 1—1,5 мм или плотно навить два
кольца из проволоки таким образом, чтобы желобок оказался
между навивками. Этот желобок определит собой место приложе-
ния силы, когда на рукоятку надевают шнур с гирей при опыт-
ном сравнении вычисленного давления с показаниями манометра.
2. Учащиеся, занятые при выполнении опыта у рукоятки прес-
са, не могут одновременно наблюдать и манометр, и сжимаемые
приспособления. Поэтому во время работы необходимо разорвать
не менее двух стержней и продавить не менее двух отверстий, что-
80
бы учащиеся, меняясь местами, смогли наблюдать и показания
манометра, и процесс деформации.
3.	При недостатке времени объем работы может быть сокращен.
При этом могут быть оставлены или только первая часть, т. е.
изучение пресса и определение его технической характеристики,
или первая часть работы и наблюдение одной из приведенных де-
формаций.
9. Определение зависимости мощности
на валу электродвигателя от числа оборотов
Оборудование: 1) прибор для определения мощности
двигателя со счетчиком оборотов, 2) секундомер карманный.
Рис. 33. Оборудование к работе 9.
Рис. 34. Держатель для динамо-
метров.
Прибор для определения мощности двигателя (рис. 33) состоит
из деревянной панели /, на которой прочно укреплен электро-
двигатель 2 от швейной машины. (Электродвигатель однофазного
переменного тока мощностью 50—75 вт, рассчитанный на напря-
жение 120 или 220 в.) На ось двигателя надет деревянный шкив 3
диаметром 60 мм. По краям шкива предусмотрены небольшие бор-
тики, чтобы ремешок во время работы двигателя не сползал. Ось
двигателя выходит за пределы шкива, чем обеспечивается возмож-
ность соединения двигателя со счетчиком оборотов.
81
На панели, кроме двигателя, установлен электрический выклю-
чатель 4 (или реостат) и чугунная стойка 5, имеющая продольную
прорезь, по которой можно перемещать поперечную планку 6 и
укреплять ее на различной высоте при помощи стопорного винта
с барашком. Поперечная планка и винт с барашком хорошо видны
на рисунке 34. К поперечной планке прикреплены два динамомет-
ра (рис. 34, 7) со шкалой до 400 Г и ценой деления 10 Г. На крюч-
ки динамометров надет тонкий ремешок 8, огибающий шкив двига-
теля. Длина ремешка подобрана так, что в нижнем положении
Рис. 35. Счетчик оборотов червячный.
подвижной планки указатели динамометров устанавливаются на
нуле.
Для счетчика оборотов 9 предусмотрен специальный держатель
10, прикрепленный к деревянной панели. Конструкция держателя
дает возможность перемещать счетчик по направлению оси двига-
теля и присоединять его к двигателю или выключать совсем. Для
сцепления между счетчиком и двигателем на ось счетчика надета
резиновая трубка, а на вал двигателя — резиновый наконечник —
«грибок».
Счетчик оборотов (рис. 35) состоит из корпуса /, червячного
винта 2, имеющего длинный хвостовик, зубчатого диска со шкалой
3, поворотного кольца 4 со стрелкой-указателем 5. Червячный
винт сцеплен с зубчатым диском, который свободно посажен на
ось прибора. При вращении червячного винта начинает вращаться
и зубчатый диск со шкалой. Шкала на диске имеет 100 равных де-
лений и рассчитана на 200 оборотов. Таким образом, каждое деле-
ние шкалы счетчика соответствует двум оборотам червячного
винта.
Поворотом кольца стрелку прибора можно установить в нуле-
вое положение.
82
Подготовка прибора
Прибор располагают на ученическом столе. Затем устанавли-
вают счетчик оборотов так, чтобы конец хвостовика с толстостенной
резиновой трубкой с небольшим нажимом касался резинового
грибка на валу двигателя.
Поперечную планку-тягу с динамометрами опускают вниз, что-
бы указатели обоих динамометров установились на нуле. Подклю-
чают двигатель к источнику тока.
Выполнение работы
После установки прибора включают ток и пускают двигатель,
поднимают немного динамометры вверх и натягивают ремень. В ре-
зультате трения шкива о ремень динамометры будут давать разные
показания Fx и F2; эти показания записывают в таблицу.
Затем наблюдают за счетчиком оборотов и, уловив момент сов-
падения нулевого деления шкалы счетчика оборотов с неподвиж-
ной стрелкой, пускают секундомер. Отсчитывают по шкале счетчи-
ка, например, 1000 оборотов вала двигателя и останавливают се-
кундомер. Полученные результаты, т. е. число оборотов двигателя
и время, за которое двигатель проделал данное число оборотов,
также заносят в таблицу.
Таблица результатов измерений
Число оборотов двигателя	Время, сек	Показания одного динамометра, Г	Показания другого динамометра, Г	Сила тор- можения, Г	Мощность двигателя, вт
1000	12,4	50	10	40	6,0
1000	15,4	100	20	80	10,6
1000	16,5	150	35	115	13,0
1000	21,0	200	50	150	13,3
1000	30,0	250	65	185	11,5
500	31,2	300	80	220	6,5
После этого, не останавливая двигатель, освобождают стопор-
ный винт и тягу поднимают несколько выше с таким расчетом,
чтобы указатель одного из динамометров переместился приблизи-
тельно на 50 Г. Стопорный винт зажимают и снова производят
все измерения, как было описано выше.
Таким образом, постепенно увеличивая натяжение ремня, про-
делывают опыт несколько раз почти до полного торможения дви-
гателя. Увеличивать натяжение желательно одинаково (по 50 Г)
83
и следить за ним по динамометру, который дает большие пока-
зания.
Мощность двигателя, указанная в последней графе таблицы,
вычисляется по формуле:
ZnRnF
N = i *
где Р — радиус шкива, выраженный в метрах, п — число оборо-
тов двигателя за время /, F — тормозящая сила, выраженная
в ньютонах, t — время в секундах, за которое двигатель сделал п
оборотов.
По данным 1-й и 2-й граф таблицы вычисляют число оборотов
двигателя в минуту при разных режимах работы и строят на милли-
метровой или клетчатой бумаге кривую зависимости мощности от
числа оборотов (рис. 36). Из графика видно, что максимальную
и 1000	2000	3000	4000	5000
Число обооотоб
Рис. 36. График зависимости мощности двигателя
от числа его оборотов.
Число оборотов б мин.	Мощность ббашт.
4840	6
4300	10,6
3630	13
2860	13,3
2000	11.5
960	6,5
мощность двигатель развивает при определенном режиме, т. е. ког-
да он делает около 3000 оборотов в минуту.
Следует иметь в виду, что в этой работе определяется мощ-
ность, которая развивается на шкиве двигателя. Она не будет соот-
ветствовать полной мощности двигателя, так как значительное
количество энергии потребляет счетчик оборотов.
Может оказаться, что предел измерения динамометров будет
недостаточен для получения полного графика и построение дает
только одну его восходящую ветвь, не достигающую максимума.
В таком случае следует включить последовательно с двигателем
реостат на 200—300 ом (на некоторых из выпускаемых приборов
вместо выключателя установлен такой реостат). Перед выдачей
приборов учащимся надо для каждого прибора на опыте подо-
брать наивыгоднейшую величину сопротивления и отметить на рео-
84
стате положение подвижного контакта, соответствующее этой вели-
чине.
В этой работе учащиеся знакомятся с наиболее распространен-
ным в быту типом электродвигателя, с одним из возможных методов
измерения мощности, а также практически устанавливают важ-
ный факт, что наибольшая мощность развивается при некотором
определенном режиме работы двигателя.
10. Определение длины звуковой волны
и скорости звука в воздухе методом резонанса
Оборудование (рис. 37): 1) резонансная труба с порш-
нем, 2) два камертона разной частоты в пределах от 400 до 600 гц,
3) молоточек резиновый для возбуждения камертонов, 4) лента из-
Рис. 37. Оборудование к работе 10.
мерительная с сантиметровыми делениями, 5) термометр комнат-
ный (общий прибор для всего класса).
Резонансная труба (рис. 38) представляет собой тонкостенную
металлическую или картонную трубу 1, открытую с одного конца;
Рис. 38. Устройство резонансной трубы.
ее диаметр 40—50 мм и длина 900 мм. Внутрь трубы вставлен пор-
шень 2 на стержне 3 с ручкой 4, как показано на рисунке. Поршень
имеет мягкие шайбы — прокладки из материи, благодаря чему
85
плотно прилегает к стенкам трубы и может плавно перемещаться
в ней вместе со стержнем.
Размеры стержня подобраны так, что поршень точно доходит
до открытого конца трубы, когда ручка стержня касается ее про-
тивоположного края. Таким образом, выдвигая стержень и изме-
ряя расстояние от ручки до края трубы, можно определить величи-
ну воздушного столба у ее открытого конца.
Выполнение работы
Определение скорости звука посредством резонансной трубы
основано на следующем равенстве:
v = Xv,
где v — скорость звука, X — длина волны им — частота источника
звука.
В качестве источника звука здесь применяются камертоны
с известной частотой. Следовательно, экспериментальная часть
работы состоит в определении длины волны, излучаемой камерто-
нами. Резиновым молоточком возбуждают камертон частотой v и под-
носят его к открытому концу трубы. Передвигая поршень, доби-
ваются первого максимального звучания и измеряют расстояние
аг от ручки до края трубы (рис. 38). Затем, продолжая передви-
гать стержень, находят второе положение поршня, при котором
звучание камертона опять максимально усиливается; измеряют рас-
стояние а3 от ручки до трубы (а3 можно получить лишь с камерто-
ном, частота которого близка к 600 гц).
Проверив значения аг и а2 несколько раз, берут из получен-
ных результатов среднее арифметическое и вычисляют длину волны.
Как известно, звуковые волны от камертона, попадая в трубу,
отражаются от поршня и в трубе образуются стоячие волны. Звук
камертона усиливается при тех положениях поршня, когда величи-
на воздушного столба равна нечетному числу половин стоячих
волн. В этих случаях у открытого конца трубы образуется пучность,
обнаруживающая себя усилением звука.
Таким образом, в описанном выше опыте ах есть половина
Длины стоячей волны и а2 — полторы стоя-
чей волны; разность же а3 — ах будет равняться одной,
стоячей волне.
Но для определения скорости звука надо знать длину не стоя-
чей, а проходящей волны, которая, как известно, равняется двум
стоячим волнам и, следовательно, может быть вычислена по урав-
нению:
X = 2 (аг—ах), или X — at -f- as.
Для большей точности берут полусумму этих величин, т. е.
_ 3^2 —
2	*
86
Определив, таким образом, длину проходящей волны, вычис-
ляют скорость распространения звука в воздухе при комнатной
температуре по уравнению:
vt — Ь,
где v — частота, отмеченная на камертоне. Затем определяют ско-
рость звука при 0° по известной формуле:
у = 
0 УЧ+“•*"’
где а — град
Эту работу следует проделать не менее чем с двумя камертона-
ми, для того чтобы, во-первых, убедиться в независимости полу-
ченной величины скорости от частоты камертона и, во-вторых, по-
лучить больше значений Vf, среднее из которых будет ближе к истин-
ной величине скорости звука в воздухе при данной температуре.
Приводим ниже таблицу результатов определения скорости
звука в воздухе описанным методом с двумя камертонами, имею-
щими частоты: vx=435 гц и v2 = 517 гц; температура воздуха 22°.
Таблица результатов измерений
№ опытов	см	О-2 см	К см	м/сек		Примечание
1	19,0	58,5	78,25	340		
2	18,5	59,0	79,25	344		
3	19,0	58,5	78,25	340		Камертон
4	19,0	58,5	78,25	340		= 435 гц
5	18,5	58,5	78,50	341	1	
6	16,0	49,0	65,50	339		
7	15,5	49,5	66,50	344		Камертон
8	16,0	49,5	66,25	342		= 517 гц
9	15,5	49,5	66,50	344		
10	16,0	49,0	65,50	336		
		Среднее		341		
Рассмотрим величину максимальной относительной погрешно-
сти при определении скорости звука.
Расстояния определяются с точностью до 0,5 см,
а X =ct + а 3— с точностью до 1 см.

Очевидно, в опыте с первым камертоном максимальная относи-
тельная погрешность будет:
у-1 —	, или 1,3%,
Aj /У
а в опыте со вторым камертоном:
Д)’	1	1 со/
Т = ZZ, или 1,5%.
Л2 00	'
В среднем это дает 1,4%.
Отсюда максимальная абсолютная погрешность будет 341 -0,014=s
sa 5 м/сек, поэтому окончательный результат в данной работе
следует записать так:
Vt = (341 ± 5) м- сек.-1, a Vo — (329 ± 5) м- сек-1.
Можно эту работу поставить иначе — определять частоту ис-
точника звука, т. е. камертона.
Для этого сначала определяют длину волны, излучаемую ис-
следуемым камертоном, как указано выше, и затем частоту камер-
тона по формуле:
О/
V ~ X’
где vt — скорость звука, которую предварительно находят, исхо-
дя из табличных данных для скорости звука при 0° и при извест-
ной температуре воздуха в классе.
Например, при температуре воздуха в классе 22° скорость
звука будет:
vt = 330 J/1 + g^-22 за 343 м-сек-1.
А средняя длина волны, излучаемой камертоном, как видно из
предыдущей таблицы, равна 78,5 см и 66 см. Следовательно, часто-
та первого камертона
343	343 гпл
v ==---~ 437 гц а второго	« 520 гц.
1	0,785	Н 2	0,66
Фактически же частота камертонов 435 и 517 гц.
Как видно из сравнения, полученные частоты достаточно близ-
ки к истинным. Максимальная относительная погрешность и в
этом опыте, как и в предыдущем, не будет превышать 1,4%, так
как метод определения частоты и приемы измерения те же.
Практические замечания
1. Если медленно поворачивать камертон вокруг его оси у от-
крытого конца резонансной трубы, настроенной на данную часто-
ту, то вследствие интерференции ясно будет слышно усиление, а
88
затем ослабление звука почти до полного замирания. Это явление
учащиеся не должны смешивать с явлением резонанса воздушного
столба. Поэтому необходимо камертон подносить к трубе таким
образом, чтобы, во-первых, ось камертона была перпендикулярна
оси трубы и, во-вторых, концы обеих ветвей камертона лежали
на оси трубы (рис. 39 и 40).
2. Работу следует проводить обязательно звеном из двух уча-
щихся. При этом один возбуждает камертон и слушает наступле-
Рис. 39. Правильное поло-
жение звучащего камертона
перед резонансной трубой.
Рис. 40. Неправильное поло-
жение звучащего камертона
перед резонансной трубой.
ние резонанса, а другой медленно передвигает поршень. Наблю-
дающий за усилением звука подает сигнал товарищу, когда больше
передвигать поршень не следует, и после этого вместе с ним изме-
ряет длину воздушного столба. Затем учащиеся меняются местами
и повторяют опыт. Таким образом удается достаточно точно опреде-
лить длину звуковой волны.
Прибор во время выполнения работы надо располагать так,
чтобы выдвинутый почти полностью стержень не выходил из пло-
щади крышки стола, иначе учащиеся могут его легко задеть и
уронить прибор на пол.
ТЕПЛОТА
11. Наблюдение броуновского движения
Оборудование (рис. 41): 1) микроскоп, 2) камера для
наблюдения броуновского движения в дыму, 3) аккумуляторная
батарея З-НКН-10, 4) акварельные краски, тушь, 2 — 3 мл молока
в пробирке, 5) предметные и покровные стекла (по 4 шт.), 6) провод-
ники соединительные с наконечниками (3 шт.), 7) ключ для размы-
кания электрической цепи, 8) небольшой кристаллизатор с водой.
89
Для наблюдения броуновского движения желательно иметь мик-
роскоп студенческий или биологический (типа МУ или МА).
Эти микроскопы имеют не менее двух объективов 8 X и 40 X и двух
Рис. 41. Оборудование к работе 10.
окуляров 7 X и 15 X. Такой набор позволяет провести все наблю-
дения, описанные в этой работе. Однако основные явления можно
наблюдать и с обыкновенным школьным микроскопом (типа
МИУ-1), имеющим один окуляр 10 X и два объектива 8 X и 20 X.
Рис. 42. Камера с осветителем для наблюдения броуновского
движения в дыму.
Простейшая камера для наблюдения броуновского движения
в дыму (рис. 42) состоит из основания а, маловольтной лампочки б
(3,5 в и 0,28 а), малой линзы в и камеры а, в которой рассматри-
вается дым. Камера размером 30 X 20 X 6 мм имеет в крышке и
90
в боковой (большей) грани по отверстию, закрытому обыкновен-
ным стеклом: сверху отверстие круглое, диаметром 10 мм, а в бо-
ковой грани отверстие в виде щели, шириной 1,5 мм. В двух дру-
гих противоположных гранях имеются ниппели д с отверстиями
2—3 мм, сквозь которые в камеру впускается и выпускается дым
с помощью резинового патрубка.
Осветитель смонтирован на основании таким образом, что лучи
света от лампочки, пройдя линзу, поступают в камеру через отвер-
стие и освещают дым ярким тонким пучком шириной примерно
1,5—2 мм. На основании расположены два зажима; к ним подклю-
чается аккумуляторная батарея для питания лампочки.
Акварельные краски, тушь и молоко в этой работе употребля-
ются для изготовления препаратов, в которых можно наблюдать
броуновское движение. Хорошие результаты дают так называемые
медовые краски, но могут применяться и другие.
Выполнение работы
При наличии школьного микроскопа можно отчетливо наблю-
дать броуновское движение лишь в дыму. Для этого камеру уста-
навливают на столик микроскопа, как показано на рисунке 41.
Провода от аккумулятора подводят через ключ к зажимам. Затем
через резиновую трубку вдувают в камеру дым от папиросы и,
включив ток, начинают наблюдать в микроскоп.
< Явление броуновского движения становится отчетливо види-
мым, когда в камере находится сравнительно небольшое количест-
во дыма. Однако сразу ввести в камеру необходимую порцию дыма
затруднительно. Поэтому поступают так: после наполнения каме-
ры оставляют отверстия ниппелей открытыми и наблюдают в ми-
кроскоп. Дым постепенно будет выходить, и, как только явление
броуновского движения станет хорошо заметным, отверстия за-
крывают.
Если пользуются микроскопом с окуляром 10 X и объективом
8 X, т. е. получают увеличение в 80 X, то объектив при наводке
на фокус приходится располагать от верхнего стекла камеры на
расстоянии от 3 до 0,5 мм; при увеличении микроскопа в 200 X
расстояние объектива от верхнего стекла может быть в пределах
1—0,5 мм. Расстояния эти необходимо учитывать, чтобы избежать
ненужного вращения кремальеры при фокусировке и быстрее по-
лучить необходимую четкость изображения.
Благодаря боковому освещению картина броуновского движе-
ния в дыму представляет собой движущиеся светлые блестящие
частички на темном фоне, причем все частички совершают беспо-
рядочное движение отдельными толчками в различных направле-
ниях. Возможное иногда общее движение частичек в каком-либо
определенном направлении — перемещение массы дыма — к наб-
людаемому явлению, очевидно, отношения не имеет. Обычно оно
91
вызывается тягой воздуха в камере и прекращается после закры-
тия ниппелей.
Так как во время опыта дым в камере постепенно оседает на
дно, то необходимо с течением времени несколько опускать объек-
тив вниз, фокусируя снова частички, расположенные ближе ко
дну камеры.
Если есть студенческий или биологический микроскоп, то бро-
уновское движение можно наблюдать и в жидкостях. Для этого
заготовляют предварительно несколько препаратов, представляю-
щих собой мелкие капельки слабо разведенной туши или акварель-
ной краски, помещенные на предметное стекло и закрытые сверху
покровным стеклом. Интересно рассмотреть также капельку сла-
бого раствора молока: мелкие шарики жира заменяют собой
взвешенные частички краски.
Броуновское движение в жидкостях хорошо видно при увеличе-
нии от 600 X и больше. В указанных выше микроскопах для этой
цели пользуются окуляром 15 X и объективом 40 X. Тогда при
наводке на фокус расстояние объектива от покровного стекла ле-
жит в пределе 0,3—0,5 мм. Освещение препарата обычное, т. е.
снизу при помощи отражающего вогнутого зеркальца.
Студенческий и биологический микроскопы снабжены микро-
метрическим винтом для точной фокусировки. Поэтому после уста-
новки препарата на предметный столик микроскопа опускают объек-
тив кремальерным винтом на расстояние до 0,5 мм от покровного
стекла; это легко сделать, следя за нижним краем объектива сбо-
ку. Затем наблюдают в микроскоп и фокусируют изображение
микрометрическим винтом.
Как и в предыдущем случае, иногда возможно общее движение
всей массы жидкости в поле зрения, обычно вызываемое неравно-
мерным нагреванием препарата. В таком случае необходимо подо-
ждать некоторое время, пока это движение прекратится, и наблю-
дать движение отдельных частичек краски, растворенной в воде,
или шариков жира в разведенном молоке.
Практические замечания
1. Простейшая камера для наблюдения броуновского движения
в дыму может быть изготовлена учителем или учащимися в физи-
ческом кружке.
Из белой жести, листовой латуни, тонкого картона или друго-
го материала вырезается ножницами фигура, показанная на ри-
сунке 43, а. В ней согласно размерам, проставленным на рисунке,
проделываются необходимые отверстия. Затем края аккуратно за-
гибаются и, если камера изготовляется из металла, все швы тща-
тельно пропаиваются, если из картона — склеиваются обыкно-
венным конторским клеем. После этого подбираются или изготовля-
ются две трубочки длиной 25мм, с внутренним диаметром 2—2,5лл
92
и внешним диаметром 3 — 3,5 мм. Трубочки впаиваются или вкле-
иваются в отверстия малых боковых граней и служат ниппелями.
Два отверстия, оставшиеся в крышке и боковой грани камеры,
закрывают стеклом. Для этого вырезают два кусочка стекла (луч-
ше от фотопластинки толщиной 1 мм) по размеру крышки, т. е.
20 X 20 X 30 мм и По размерам боковой грани, т. е. 30 X 6 мм.
Кромки стекла зашлифовываются наждачной шкуркой, чтобы
устранить режущие края. Затем стекло смазывают предваритель-
но размятым пластилином (для металлической камеры) или контор-
Рис. 43. Чертеж для изготовления камеры.
ским клеем (для картонной камеры), кроме мест, закрывающих
отверстие, и укладывают на место. На одну из трубочек надевают
резиновый шланг длиной 200—250 мм, конец которого, как и от-
верстие второй трубочки, закрывается деревянными коническими
пробками. Этим заканчивается изготовление камеры, чертеж кото-
рой и общий вид представлены на рисунке.
Следует иметь в виду, что как металлическую, так и картон-
ную камеры до окончательной сборки необходимо внутри покрасить
черной краской. Для этого можно использовать тушь, масляные,
спиртовые и другие лаки черного цвета.
93
Расположение лампочки, малой линзы и камеры на подставке,
а также их монтаж ясны из рисунка 421.
С самодельной камерой можно получить удовлетворительные
результаты, когда нет малой линзы. В таком случае сначала уста-
навливают лампочку по высоте и по положению нити накала так,
чтобы лучи попадали в камеру (можно впустить в камеру немного
дыма, тогда лучи света становятся видимыми). Затем, поднимая
или опуская немного лампочку или поворачивая ее, добиваются
наилучшего освещения камеры, когда в микроскопе будут видны
поблескивающие частички дыма.
Лампочку необходимо сверху закрыть, чтобы свет от нее не по-
падал на объектив микроскопа.
2. Препараты для наблюдения броуновского движения в жид-
костях изготовляются следующим образом.
На предметное стекло наносят акварельной кисточкой 2—3 кап-
ли воды. Затем касаются несколько раз поверхности краски той
же кисточкой и снова вводят ее в приготовленные капли; получают
слабую разведенную краску или тушь. Из этой окрашенной жид-
кости берут маленькую капельку (диаметр 1,5—2 мм), переносят
ее на другое, предварительно протертое предметное стекло и за-
крывают покровным стеклом. При этом капли растягиваются в
кружок неправильной формы диаметром 8—12 мм.
Опыт показывает, что такой препарат можно рассматривать в
микроскоп в течение 25—30 мин; в дальнейшем капля высыхает.
Чтобы замедлить испарение и сохранить препарат на более дли-
тельное время, можно края покровного стекла на 2—3 мм кругом
смазать каким-либо невысыхающим маслом, например касторовым.
Тогда под покровным стеклом между каплей и краями образуется
рамка из масла, шириной до 4 мм, и препарат сохраняется в течение
20—30 ч. Можно вместо масла воспользоваться тем или иным ла-
ком, однако и в этом случае через определенное время жидкость
все-таки испаряется.
Препарат с каплей молока приготовляется таким же образом.
12.	Определение механического эквивалента
теплоты
Оборудование (рис. 44): 1) прибор для определения ме-
ханического эквивалента теплоты (на рисунке обозначен буквой Л),
2) весы рычажные технические на 200—500 г, чувствительностью
0,01 г, 3) разновес на 200 г (гирьки от 0,01 до 100 г), 4) термометр
от 0 до 30° (или 50°) с делениями 0, Г, 5) динамометр лабораторный
до 400 Г с делениями 10 Г, 5) линейка масштабная длиной 30 см
с миллиметровыми делениями, 7) штатив с муфтой, 8) стаканчик
химический на 100 мл, 9) керосин около 100 г в колбе.
1 Подобная камера в настоящее время выпускается Главучтехпромом.
94
Прибор (рис. 45) состоит из двух латунных гильз а и б, встав-
ленных одна в другую, втулки с рычагом в для измерения момента
силы трения, рукоятки г для вращения внутренней гильзы и ско-
бы со стержнем д для укрепления прибора в штативе.
Рис. 44. Оборудование к работе 12.
Внутренняя гильза б имеет разрезы, которые сделаны по вин-
товым линиям. Образовавшиеся ленточные язычки слегка выгну-
ты, и, когда внутренняя гильза вставлена во внешнюю, они плот-
но и с постоянной силой прижимаются к ее стенкам. Этим дости-
Рис. 45. Детали прибора:
а — внешняя гильза, б — внутренняя гильза, в — втулка
с рычагом, г — рукоятка, д — скоба со стержнем.
гается равномерность трения. Отгибая язычки больше или меньше,
можно получить разную величину трения.
Прибор собирается в следующем порядке. На гильзы, вставлен-
ные одна в другую, надевается втулка с рычагом, чтобы в прорези
95
втулки вошли отогнутые ушки внешней гильзы. Затем на рукоят-
ку надевается скоба со стержнем, и рукоятка ввертывается в от-
верстие внутренней гильзы. После этого прибор закрепляется
в муфте штатива (рис. 44) так, чтобы при вращении рукоятки по
часовой стрелке рычаг упирался в стойку штатива и тем самым удер-
живал бы внешнюю гильзу от вращения.
Если гильзы собранного прибора поместить в стаканчик с ке-
росином и от руки произвести вращение рукоятки (сделать при-
мерно 300 оборотов), то вследствие трения обе гильзы нагревают-
ся и нагревают керосин в стаканчике.
Определив предварительно массу гильз, керосина и стаканчи-
ка (соответствующие удельные теплоемкости берутся из таблиц) и
измерив температуру керосина до и после опыта, можно вычис-
лить количество теплоты Q по следующему уравнению:
Q = (ст + с1т1 + сйт2) >(t^ — tr°).
Работа же, которая идет на нагревание керосина, будет вы-
ражаться уравнением А = 2aFrn, где п — число оборотов, a Fr —
момент силы трения.
Чтобы найти этот момент, можно измерить радиус гильзы г и
непосредственно силу трения F, прицепив динамометр к одной из
гильз во время вращения. Однако оказалось удобнее соединить
внешнюю гильзу с рычагом и прицеплять динамометр к одной из
точек рычага на расстоянии от центра вращения большем, чем ра-
диус гильзы (рис. 46). При таких условиях (другое плечо гг) ди-
намометр покажет иную величину силы F1, однако момент 1\гг
будет равен прежнему, т. е.
Таким образом, зная совершенную работу и полученное коли-
чество тепла, можно определить механический эквивалент теплоты
в соответствующих единицах.
Выполнение работы
Взвешивают химический стаканчик сначала пустой, потом с
керосином, которого наливают примерно 70—80 г.
Взвешивают гильзы, вставленные одна в другую, предваритель-
но сняв их с прибора. При этом обращается внимание, что внут-
ренняя гильза навертывается на рукоятку, а втулка с рычагом
укрепляется на внешней гильзе с помощью «ушек».
Затем собирают прибор для работы и повертывают рукоятку
так, чтобы рычаг задерживался стойкой штатива. При дальнейшем
вращении рукоятки внутренняя гильза должна с трением вращать-
ся относительно внешней, которая остается все время неподвижной.
Под гильзы подводят стаканчик с керосином и опускают муфту
на штативе так, чтобы гильзы полностью погрузились в керосин.
96
Зацепив динамометром за крючок на рычаге (рис. 47), равно-
мерно вращают рукоятку (делают 2—3 оборота) и определяют раз-
виваемую при этом силу. Следят, чтобы рычаг, удерживаемый
динамометром, не касался стойки штатива, а динамометр был рас-
положен перпендикулярно к рычагу и находился с ним в одной
плоскости. Если стрелка слегка колеблется, то берут среднее зна-
чение из показаний динамометра.
Измеряют вдоль рычага плечо г, т. е. расстояние от места при-
крепления динамометра до центра вращения (риска на втулке).
После этого перемешива-
ют керосин и возможно точ-
нее измеряют его начальную
температуру термометром
с ценой деления 0,1°.
Затем отцепляют динамо-
метр и достаточно быстро,
Рис. 46. Схема действия	Рис. 47. Определение силы
прибора.	динамометром.
но равномерно вращают рукоятку, считая число оборотов (напри-
мер, 300). Снова тщательно перемешивают керосин и измеряют
его конечную температуру /°2. Все результаты проведенных изме-
рений записывают в таблицу.
Масса гильз, г	Уд. теплоем- кость латуни, 1 кал • а""1 • град~г	Масса стакана, г	Уд. теплоем- кость стекла, кал • г~1 • град~х	Масса керосина, г	Уд. теплоем- кость керосина, кал • г-1  град~х	Температура до опыта, °C		Температура после опыта, °C	Сила F, Г	Длина плеча г, мм	| Число оборотов, п
28,7	0,09	29	0,20	70	0,51	19,3	21,3	200	100	300
Механический эквивалент теплоты определяется по формуле:
А
/= Q’
4 Заказ 311
97
где А — совершенная работа выражается формулой:
. 2n.r-F-n
А —----------кГм'
1000.1000 ™ 1
Q — количество теплоты находится из уравнения:
Q =
1000
(^а° — *1°)
ккал.
Подставляя данные,
А =
получают:
2.3,14.100*200.300 м г
—----------------^37,68 кГм,
1000.1000
(0,09-28,7+0,5 Ь70+ 0,20-29).(21,3° — 19,3°) n nQQ
Q ~	1—----------------——----------—	0,088 ккал.
1000
Следовательно, механический эквивалент теплоты:
г А 37,68 у1ОП кГм
I == — = ——	430----.
Q 0,088 ккал
Анализ возможных погрешностей
Механический эквивалент теплоты вычисляется, как было ука-
зано выше, по формуле:
Таким образом, максимальная относительная погрешность резуль-
тата будет зависеть от погрешностей, допущенных при определении
работы и определении теплоты.
Работа вычисляется по уравнению:
А = 2n-r-F-n,
где л =3,14 — постоянная величина, п — число оборотов, также
постоянная величина для данного опыта, г — длина плеча от оси
вращения до места прикрепления динамометра; это плечо равно
100 мм и измеряется с точностью до 1 мм, следовательно, погреш-
ность не будет превышать 1%.
Остается остановить внимание на силе F. Точность измерения
этой величины зависит от навыка. Если язычки внутренней гильзы
хорошо прилегают к стенкам внешней гильзы, керосин взят чи-
стый и в калориметре нет никаких осадков, то трение получается
настолько постоянным, что при более или менее равномерном вра-
щении рукоятки указатель динамометра устойчив на шкале и это
позволяет легко отсчитать показания. При этих условиях погреш-
ность зависит от точности динамометра и приблизительно равняет-
ся ±5 Г, откуда относительная погрешность при измерении силы
98
будет порядка 2,5% (5/200 = 0,025). Таким образом, относитель-
ная погрешность при определении работы будет составлять прибли-
зительно 3,5%.
Количество теплоты вычисляется по формуле:
Q ==	[ ^2^2 I сзтз) * (^2	^1°)*
При определении на рычажных весах массы гильз mv стакан-
чика т2 и керосина та возможные погрешности будут незначи-
тельны. Удельные теплоемкости также можно взять с достаточной
точностью. Таким образом, погрешностями первого множителя
можно пренебречь.
Основная погрешность падает на определение приращения тем-
пературы. При массе керосина около 70 г, при силе, измеряемой
динамометром, порядка 200 Г, после 300 оборотов температура
калориметра поднимается на 2—2,1°, а при 400 оборотах — на
2,6—2,7°. Следовательно, при точности 0,1°, какую дает термометр,
максимальная относительная погрешность при определении раз-
ности температур будет достигать приблизительно 5%f — =0,05].
Итак, максимальная относительная погрешность при определе-
нии I = будет 3,5% + 5% = 8,5% и числовое значение /
может колебаться в пределах 427 ±36^^ , т. е. от 463 до 391	.
ккал	ккал
Обычно на практике результаты получаются с некоторым превыше-
нием против 427 вследствие неизбежной частичной потери тепла
керосином во время выполнения опыта.
Практические замечания
Из приведенных рассуждений видно, что погрешность будет
тем меньше, чем точнее определена сила и измерена температура
и чем меньше теплоты будет передано керосином в окружающее
пространство.
। Чтобы точнее определить силу, необходимо прежде всего обра-
тить внимание на правильность положения динамометра: он дол-
жен быть перпендикулярен к рычагу и расположен в одной пло-
скости с ним. Надо возможно равномернее вращать рукоятку при-
бора в течение нескольких оборотов, когда к рычагу прикреплен
динамометр, тщательнее следить за положением указателя на шка-
ле и заметить то положение, которое занимает указатель большее
время опыта.
При определении изменения температуры желательно получить
возможно большую разность температуры, тогда относительная
погрешность измерения будет меньше. С другой стороны, большая
разность температуры ведет к большей затрате времени и к боль-
шей передаче тепла в окружающее пространство.
4*
89
Опыт показывает, что лучшие результаты получаются при 300—
400 оборотах рукоятки.
Для уменьшения потерь теплоты керосин можно брать охлажден-
ным ниже комнатной температуры на 2	1 градусов, где t°2 —
— /°1 — предполагаемое изменение температуры за время опыта.
13.	Определение коэффициента линейного
расширения твердых тел
Оборудование (рис. 48): 1) прибор для определения
коэффициента линейного расширения, 2) плитка электрическая
со шнуром и вилкой или другой нагреватель, 3) колба 250 мл
Рис. 48. Оборудование к работе 13.
коническая или иной формы с пробкой, стеклянной и резиновой
трубками — паропроводом, 4) кристаллизатор, 5) линейка масш-
табная длиной 50 см с миллиметровыми делениями, 6) микрометр
(или индикатор), позволяющий производить измерения с точностью
до 0,01 мм, 7)' термометр комнатный (общий прибор для всего
класса).
Рекомендуются два прибора для определения коэффициента
линейного расширения. Один из них, более раннего выпуска, пред-
ставлен в разрезе на рисунке 49.
Прибор состоит из деревянного основания а, на котором уста-
новлена упорная стойка б, кронштейн в, служащий опорой для
испытуемого образца, и стойка г с подвижным упором. В стойки
вкладывается испытуемый образец — металлический стержень.
Ответственными деталями этого прибора являются неподвижный
и подвижный упоры, которые обеспечивают получение хороших
результатов при измерении удлинения образцов от нагревания.
100
Неподвижный упор устроен следующим образом. В стойке б
имеется небольшое углубление, в которое вставляется конец испы-
туемого образца. Диаметр отверстия несколько 1 больше диаметра
образца, поэтому он свободно входит в углубление и упирается в
его дно.
Подвижной упор устроен иначе. В стойке г просверлено отвер-
стие. В это отверстие вставляется небольшой стержень д, один
конец которого имеет гладкую отполированную поверхность (на
нее опирается испытуемый образец), а на другом конце прикрепле
на пластинка е. Полученный та-
ким образом подвижной упор
имеет возможность плавно пе-
ремещаться в отверстии стойки
г вдоль осевой линии прибора.
Для того чтобы упор не пово-
рачивался относительно своей
Рис. 49. Устройство прибора <для
определения коэффициента линейно-
го расширения твердых тел.
оси, пластинка подвижного упо-
ра надевается внизу на на-
правляющий штифт ж, укреп-
ленный в сТойке. Кроме того,
на стержень подвижного упора надета распорная пружина,
которая плотно прижимает упор к испытуемому образцу.
В верхней части пластинки е подвижного упора и неподвижной
стойки г запрессованы стальные шарики, расположенные на од-
ной прямой, параллельно основной оси прибора. Наличие этих
выступающих шариков дает возможность производить достаточно
точные измерения приращения длины испытываемого образца при
помощи обычного микрометра.
К прибору прилагаются три образца: стальной, алюминиевый
и латунный стержни, каждый длиной около 400 мм и диаметром
Рис. 50. Стержень в стеклянной муфте.
5 мм. Эти стержни, как показано на рисунке 50, с помощью рези-
новых пробок вставлены в стеклянные трубки — муфты для обо-
гревания паром. Близ концов муфты имеются тубусы, расположен-
ные в одной плоскости и направленные в разные стороны. Концы
стержней выступают на несколько миллиметров за резиновые
пробки, что дает возможность легко установить стержни между
упорами прибора для проведения опыта.
101
В этой работе измерение приращения длины стержня от нагре-
вания производится микрометром. Наличие трещотки у микромет-
ра обеспечивает одинаковую силу нажима на шарики при измере-
ниях, что исключает возможные индивидуальные погрешности.
Прибор последнего выпуска имеет иное устройство. В этом
приборе удлинение при нагревании может быть определено по же-
ланию микрометром или индикатором.
Прибор (рис. 51) состоит из деревянного основания а с двумя
стойками б и в. Одна из них в служит неподвижной опорой для
испытуемого образца и имеет винтовой зажим. В отверстия стоек
вкладывается испытуемый образец — металлическая трубка с при-
Рис. 51. Прибор для определения коэффици-
ента линейного расширения (другая конструкция).
паянной к ней прямоугольной пластиной г (к прибору прилагаются
две трубки — латунная и стальная). Трубка зажимается винтом
в таком положении, чтобы шарик, впрессованный в стойку б, ока-
зался бы против такого же шарика на пластине г. Шарики служат
для определения с помощью микрометра приращения длины труб-
ки после нагревания пропущенным через нее паром.
Вместо микрометра можно применять индикатор. Его удлинен-
ная ножка вставляется в муфту д и зажимается винтом, как пока-
зано на рисунке 51. Ножка должна упираться в пластину г, не-
сколько сжимая пружину индикатора. Установив индикатор на
место и поворачивая подвижное кольцо оправы индикатора, под-
водят нулевое деление шкалы под стрелку, после чего прибор го-
тов к проведению эксперимента.
Рабочим участком трубки считается расстояние от зажимного
винта стойки в до пластины г. Длину этого участка измеряют ли-
нейкой с миллиметровыми делениями.
Несмотря на некоторое различие в конструкции описанных
двух приборов, работа с ними проводится почти одинаково, поэто-
му ниже описан ход работы с наиболее распространенным прибором
прежнего выпуска.
102
Выполнение работы
Масштабной линейкой измеряют с точностью до 1 мм длину
испытуемого стержня и устанавливают его между стойками при-
бора. Для этого необходимо сначала вставить один конец стержня
в отверстие неподвижного упора, а затем положить второй конец
на опорный кронштейн. После установки стержня подводят к нему
подвижной упор и микрометром производят первое измерение рас-
стояния между подвижным упором и стойкой. Микрометр распола-
Рис. 52. Измерение удлинения стержня
микрометром.
приблизительно
устанавливают
нагреватель и
при помощи ре-
гают против шариков та-
ким образом, чтобы при
проворачивании трещотки
штифты микрометра каса-
лись шариков (рис. 52).
Затем наливают в кол-
бу воду,
150 см3,
колбу на
соединяют
зиновой трубки со стеклян-
ной муфтой прибора. На
второй тубус муфты наде-
вают небольшой резиновый
патрубок и направляют
свободный его конец в
кристаллизатор для сто-
ка конденсированной воды
(рис. 48). Включают нагреватель и через несколько минут с момен-
та кипения воды производят вторичное измерение расстояния меж-
ду подвижным упором и стойкой. Разность между результатами
двух измерений микрометра покажет удлинение стержня от нагре-
вания.
Начальная температура стержня равняется температуре окру-
жающего воздуха и определяется комнатным термометром, а тем-
пература нагретого стержня принимается за 100° (определять тем-
пературу кипения воды по барометру и таблицам нет необходимо-
сти). Полученные результаты заносят в таблицу:
№ п/п	Наименование материала	L мм	мм	О2 1 мм |	1 1 мм	°C	4 °C	^2 	tl град	а град""1
1	Алюминий	400	19,17	19,9	0,73	19	100	81	0,0000231
2	Сталь	400	16,23	16,55	0,32	21	100	79	0,0000103
3	Латунь	400	16,92	17,47	0,55	21	ЛОО	79	0,0000174
юз
Значение а определяется по формуле:
I
Htf-tfy
где а — коэффициент линейного расширения в град~\ tx— темпе-
ратура стержня до нагревания в градусах С, /2 — температура
стержня после нагревания в градусах С, I — удлинение стержня
от нагревания в мм, L — первоначальная длина стержня в мм.
Вычисление погрешностей
Относительная максимальная погрешность при вычислении
значения а будет слагаться из погрешности измерения микромет-
ром величин ах и «2, определяющих собой I, погрешности при
измерении длины стержня L масштабной линейкой и погрешности
при измерении начальной температуры стержня комнатным тер-
мометром.
При помощи микрометра можно производить измерения с точ-
ностью до 0,01 мм, масштабной линейкой — до 1 мм и термомет-
ром — в лучшем случае до 0,5°.
Зная вероятные абсолютные погрешности отдельных измере-
ний, определяют величину максимальной относительной погреш-
ности результата:
Да _ Д/ . Д£ , Д(100 —Г°)
а ~ / “Г L "Г (100 —Г8)’
что для алюминия дает:
Дх 0,02 .	1	, 0,5 л (-,< лп/
— = -L— Ч------F ~ ~ о,04, или 4%.
а 0,73 1 400	81
Следовательно, максимальная абсолютная погрешность будет
равна: 0,0000231 • 0,04 — 0,0000009 град-1, и окончательный ре-
зультат запишется так:
а = 0,0000231 град-1 ± 0,0000009 град-1.
Для стали:
Да 0,02 , 1 , 0,05
а 0,32^” 400^" 79	или 7/6,
а = 0,0000103 град-1 ± 0,0000007 град-1.
Как видно из приведенных выше расчетов, погрешность полу-
чается главным образом за счет измерения микрометром прираще-
ния стержня. Она составляет для алюминиевого стержня около 76%
от общей погрешности, а для стального — 89%.
Таким образом, чем точнее измерено приращение стержня,
тем точнее будут результаты работы.
104
Практические замечания
При установке испытываемого стержня в прибор должны быть
оставлены зазоры между пробкой, вставленной в обогревающую
муфту, и стойкой неподвижного упора, а также пробкой и опор-
ным кронштейном. Это необходимо для того, чтобы стержни на-
дежно касались упоров.
При хранении прибора надо следить за тем, чтобы стальные
шарики не ржавели; их полезно слегка смазывать вазелином.
14.	Определение термического коэффициента
давления воздуха
у Оборудование (рис. 53): 1) прибор для определения тер-
мического коэффициента давления воздуха, 2) термометр химиче-
ский от —10° до +110° с делениями на градусы, 3) спиртовка или
газовая горелка, 4) кювета для работы со ртутью, 5) барометр
ртутный школьный или анероид, 6) чайник с горячей водой (по-
следние два прибора являются общими для всего класса).
Прибор для определения термического коэффициента давления
воздуха (рис. 53) состоит из следующих частей: основания со стой-
105
кой а, шкалы б, стеклянного баллона с П-образной трубкой и кра-
ном в, изогнутой стеклянной трубки с воронкой г, резинового
шланга д, кольца для установки сосуда с водой е и алюминиевого
или стеклянного стакана ж емкостью 500 мл.
Баллон жестко прикреплен к шкале, а изогнутая трубка с во-
ронкой может свободно перемещаться вдоль шкалы и закрепляться
винтом в любом месте стойки (винт на рисунке не виден: он находит-
ся за шкалой).
Перед работой трубку с воронкой опускают вниз, как указано
на рисунке. Открывают кран и через воронку заполняют прибор
ртутью, чтобы ее уровень доходил до нулевого деления шкалы.
Затем кран слегка смазывают вазелином, проверяют надежность
соединения резиновой трубки со стеклом, и прибор готов к работе.
Для того чтобы резиновая трубка со ртутью не нагревалась
пламенем от спиртовки, к кольцу прикреплена металлическая
шторка, имеющая форму разрезанного пополам цилиндра. Прибор
после заполнения ртутью не требует какой-либо дополнительной
специальной настройки: он всегда готов к работе и позволяет
получить вполне надежные результаты.
Выполнение работы
Открывают кран и, поднимая или опуская воронку, устанав-
ливают уровень ртути в обеих трубках на нуле. Измеряют по баро-
метру внешнее давление Р, и по термометру — начальную темпе-
ратуру воздуха tr
Затем закрывают кран и подставляют стакан к прибору таким
образом, чтобы была возможность полностью погрузить баллон в
воду.
В стакан наливают из чайника горячую воду. Поднимают коль-
цо со стаканом вверх до погружения баллона в горячую воду. Од-
новременно поднимают вверх и колено с воронкой, удерживая тем
самым все время уровень ртути в колонке с краном на нуле. Под-
ставляют спиртовку под стакан и заставляют воду кипеть в течение
2—3 мин. Отсчитывают по шкале разность уровней ртути ДР.
После этого опускают кольцо со стаканом, быстро опуская и коле-
но с воронкой для того, чтобы ртуть не попала в баллон, когда он
остынет, и давление воздуха в нем значительно уменьшится.
Результаты измерений записывают в таблицу (см. ниже). Тер-
мический коэффициент давления воздуха вычисляют по уравнению:
_ 1
«- р^-р^’
1 Это уравнение получается путем исключения Ро (давление воздуха
в баллоне при 0°) из двух уравнений: Р* = Pq (1 + a/J и Р2 =
Ро (1 4* aG)*
106
где Pt — давление воздуха в баллоне до нагревания (показа-
ние барометра в мм рт. ст.);
Р2 Р + ЬР — давление воздуха в баллоне после нагрева-
ния, выраженное в мм рт. ст.;
ЬР — давление ртутного столбика в колене с воронкой, когда
баллон погружен в кипящую воду, или разность уровней ртути
в мм;
— температура воздуха в баллоне до нагревания;
t2 — температура нагретого воздуха в баллоне.
Если есть снег или лед, то начальное состояние воздуха в бал-
лоне лучше взять не при комнатной температуре, как указывалось
выше, а при 0°. Для этого весь баллон в начале опыта опускают на
несколько минут в тающий снег (лед), открыв предварительно кран.
Результаты выполнения опыта со снегом занесены в первой
строке приведенной ниже таблицы.
№ опытов	Р1 мм рт. ст.	мм рт. ст.	Pt-Pi мм рт. ст.	°C	°C	а град—1
1	750	1012	262	0	100	0,00350
2	765	976	211	18	100	0,00358
3	765	983	218	16	100	0,00353
4	734	932	198	17	100	0,00344
среднее 0,00352
Вычисление погрешностей
В этом случае
разится так:
Для оценки величины максимальной относительной погрешно-
сти рассмотрим а при ti = 0° и / 2 = 100°, т. е.
Pa-Pi
а = —----£
максимальная относительная погрешность вы-
Да __ ДР . ' ДРх . Д/2
а	Р2—Рх	PL t2
погрешности, очевидно, будет зависеть от по-
Величина этой погрешности, очевидно, будет зависеть от по-
грешности ДР, которая была допущена при измерении по шкале
прибора разности уровней ртути, равной Ре— Pi (точность до
1 мм), точности измерения по школьному барометру (до 1 мм) и
по термометру (до Г).
Таким образом, из нашего первого опыта получаем:
- = — + — +— «0,02 или 2%.
а 262 1 750	100
107
Более строгие вычисления для всех приведенных опытов показы-
вают также, что максимальная относительная погрешность близ-
ка к 2%.
В связи с этим полученное в результате всех измерений значе-
ние термического коэффициента давления воздуха следует запи-
сать так:
а = (0,00352 ± 0,00007) град~\
Практические указания
Практика показывает, что в неопытных руках учащихся не
исключена возможность случайного проливания ртути из прибора.
Так как пары ртути очень вредны для здоровья человека, то не-
обходимо предупредить разливание ртути по полу и столам лабора-
тории. Поэтому опыт с прибором по определению термического ко-
эффициента давления воздуха следует проводить обязательно в кю-
вете для работы со ртутью (рис. 53).
После окончания практикума ртуть из прибора надо вылить,
держа его над кюветой. Прибор берут одной рукой за основание,
а другой за шкалу и выливают ртуть через воронку в поставленный
сосуд. При этом следует постучать пальцем по стеклянной и рези-
новой трубкам, чтобы вылились и все мелкие, прилипшие к стен-
кам капли.
Чтобы стойки, муфта шкалы и кольца не покрывались ржав-
чиной и не препятствовали в дальнейшем плавному передвижению
трубки с воронкой и сосуда с водой, все подвижные детали прибора
необходимо сначала протереть, а затем смазать тонким слоем ва-
зелина.
Полезно знать, что с этим прибором можно проводить работу
и получать вполне удовлетворительные результаты, если вместо
ртути взять воду. В таком случае необходимо иметь в виду сле-
дующее:
1)	Нагревать баллон можно не более чем на 4°, чтобы столб воды
не вышел за пределы шкалы, и измерять температуру с точностью
до 0,1°.
2)	Приращение давления, измеренное величиной водяного стол-
ба, приходится выражать в миллиметрах ртутного столба, чтобы
согласовать с единицами измерения по барометру.
3)	Необходимо вводить поправку на давление насыщающих па-
ров воды, что легко сделать, зная начальную и конечную темпера-
туру воздуха в баллоне и пользуясь таблицей давления насыщаю-
щих паров воды (стр. 115).
Приведем конкретный пример, когда опыт проводится с прибором,
заполненным водой. Начальная температура воздуха в баллоне
была 12,3°, а конечная 16,3°. Приращение давления от нагревания
оказалось равным 181 мм водяного столба, или 13,3 мм ртутного
108
столба. Поправка на давление насыщающих паров воды при ука-
занных температурах приблизительно равняется 3,1 мм ртутного
столба (13,5 мм — 10,4 мм). Показание барометра было 749 мм
ртутного столба/
Таким образом, согласно уравнению, приведенному выше, тер-
мический коэффициент давления воздуха будет:
а =------------------------«0,0035 град~\
749 мм • 16,3° — 759,2 мм . 12,3°
15.	Определение относительной влажности
воздуха
Оборудование: 1) психрометр, 2) волосяной гигрометр
в круглой оправе или открытый.
Основным прибором в этой работе является психрометр
(рис. 54). Он состоит из двух одинаковых термометров, имеющих шка-
лы с ценой деления на 0,5°. Термометры закреплены на деревянной
или пластмассовой панели так, что между ними помещается стеклян-
ная изогнутая трубка для воды. Трубка заканчивается внизу не-
большой воронкой, которая расположена под одним из термометров.
Шарик этого термометра обернут марлей, опущенной одним кон-
цом в воронку, и таким образом смачивается водой.
Чтобы обеспечить длительное смачивание термометра, водой
заполняют всю трубку, предварительно сняв ее с прибора. Вода
в трубке удерживается атмосферным давлением и по мере испаре-
ния непрерывно поступает в воронку, а потом через марлю к термо-
метру.
К прибору при покупке прилагается психрометрическая таб-
лица.
Волосяной гигрометр в круглой оправе (рис. 55 и 56) имеет ме-
таллический корпус, где помещается механизм гигрометра, смон-
тированный с обратной стороны шкалы. Между шкалой и защит-
ным стеклом помещается рант г, а сверху плотно надевается зажим-
ное кольцо.
Механизм прибора (рис. 57) содержит приемник влажности а,
состоящий из двух пучков равномерно натянутых обезжиренных
человеческих волос, соединенных между собой последовательно че-
рез рычаг б. Концы пучков волос удерживаются в скрепках, одна
из которых связана с регулировочным винтом в. Регулирование про-
изводится с помощью отвертки через отверстие в верхней части кор-
пуса прибора.
Изменения длины пучков волос передаются на стрелку при помо-
щи передаточного механизма, который состоит из системы двух ры-
чагов биг, блока д и шелковой нити е. Плоская тонкая пружина ж
109

поддерживает систему приемников и передаточного механизма в
натянутом состоянии.
Шкала прибора показывает относительную влажность возду-
ха в процентах, причем цена каждого деления шкалы соответст-
вует 1%.
Волосяной гигрометр открытый имеет другую конструкцию
(рис. 58). Он состоит из металлической рамы а, вдоль которой натя-
нут обезжиренный человеческий волос б. Нижний свободный конец
волоса с легким грузом перекинут
через шкив в, соединенный со
стрелкой г. При изменении влаж-
ности воздуха длина волоса изме-
няется, шкивок поворачивается и
конец стрелки перемещается по
Рис. 57. Устройство волосяно-
го гигрометра:
а — приемник влажности,
в — регулировочный винт, б и
г — рычаги, д — блок, е —
нить шелковая, ж — пру-
жина.
Рис. 58. Волосяной гигрометр:
а — металлическая рамка,
б — волос, в — блок, г —
стрелка, д — регулировочное
приспособление.
шкале, показывая относительную влажность воздуха. Вверху рам-
ки имеется регулировочный винт д, который позволяет устанавли-
вать стрелку прибора на любое деление шкалы.
Гигрометр крепится на стене, в месте, удаленном от нагреватель-
ных приборов.
Волосяной гигрометр в этой работе служит для того, чтобы
с ним можно было сопоставить результаты определения влажности
воздуха психрометром. Следовательно, показания волосяного гиг-
рометра должны быть предварительно сверены с психрометром.
Для этого, пользуясь таблицей, определяют сначала относитель-
на
ную влажность при помощи психрометра. Затем, осторожно по-
ворачивая регулировочный винт (рис. 57, в или рис. 58, д), устанав-
ливают стрелку волосяного гигрометра на цифру шкалы, соответ-
ствующую ранее найденной относительной влажности.
Выполнение работы
Для определения влажности воздуха психрометр подвешивают
на стене. Обращают внимание, чтобы вода смачивала всю марлю,
охватывающую шарик термометра. После этого делают отсчет по
сухому и смоченному термометрам. Вычисляют разность темпера-
тур между сухим и влажным термометрами и по психрометрической
таблице (стр. 115) определяют относительную влажность воздуха.
Например, пусть сухой термометр показывает 22°, влажный —
16°, так что разность их показаний равна 6°. Тогда относительная
влажность (в процентах) найдется по психрометрической таблице
на пересечении строки, в начале которой стоит 22°, и столбца, в
заголовке которого стоит 6°, т; е. относительная влажность рав-
на 54%.
После этого знакомятся с устройством и принципом действия
волосяного гигрометра и снимают его показания. Наблюдают дос-
таточную чувствительность прибора: если на волос открытого (или
на пучок волос закрытого) гигрометра слегка подуть, то стрелка
сейчас же отметит увеличение влажности. Сравнивают снятые пока-
зания с результатами предыдущего опыта (они должны быть близ-
кими) или проверяют волосяной гигрометр по психрометру, регу-
лируя положение стрелки на шкале гигрометра.
Практические замечания
Если в физическом кабинете имеются школьный гигрометр и
серный эфир, то наряду с психрометрическим методом полезно в ка-
честве упражнения определить относительную влажность по точке
росы.
Школьный гигрометр (рис. 59) ^представляет собой небольшую
металлическую тонкостенную камеру А в виде цилиндра, передняя
стенка которой отполирована и окружена отдельным полирован-
ным кольцом К. Гигрометр укреплен на деревянной стойке с метал-
лической треногой.
В верхней части камеры имеются две трубочки: одна — корот-
кая для термометра Т, шарик которого при опыте должен быть вве-
ден внутрь прибора, и другая — более длинная для продувания
воздуха сквозь эфир, наливаемый в камеру. Вверху вторая трубка
отогнута и оканчивается ниппелем для надевания резинового шлан-
га с грушей. На задней стенке камеры имеется отверстие для выхода
воздуха и паров эфира.
Выполнение опытов с этим прибором начинают с того, что про-
тирают суконкой или лучше замщей полированную стенку и цоль-
112
цо школьного гигрометра до полного блеска. Затем в камеру нали-
вают эфир приблизительно до уровня, показанного на рисунке 59.
На конец изогнутой трубки с ниппелем надевают резиновую грушу
от пульверизатора, а в другую трубку камеры вставляют термо-
метр.
Прибор устанавливают так, чтобы зеркальная поверхность его
была расположена по отношению к наблюдателю (лучу зрения) под
углом 30—40°. В таком положении легче улавливается момент появ-
ления росы, когда зеркальная поверхность кажется матовой по
сравнению с кольцом.
В начале опыта измеряют температуру окружающего воздуха и
записывают ее. С помощью резиновой груши продувают воздух
через эфир и внимательно следят за полированной поверхностью
стенки камеры, сравнивая ее *с поверхностью кольца. В момент
появления налета (росы) замечают показание термометра, прекра-
щают продувание и вторично замечают показание термометра в мо-
мент полного исчезновения налета. Среднее из двух наблюдаемых
температур и дает точку росы.
Опыт показывает, что заметить момент исчезновения валета
(росы) легче, чем заметить его появление. Поэтому при выполнении
данной работы можно рекомендовать вести наблюдения за исчез-
новением налета, записывая показания термометра в момент пол-
ного восстановления зеркальной поверхности. Опыт следует про-
ПЗ
делать несколько раз и взять среднюю величину температур, ко-
торая и принимается за точку росы.
Зная температуру окружающего воздуха и определив точку ро-
сы, подсчитывают величину относительной влажности при помощи
таблицы давления насыщающих паров воды в зависимости от тем-
пературы.
д	Результаты опыта
Темпера- тура окружа- ющего воздуха	Темпера- тура появле- ния росы	Темпера- тура исчезно- вения росы
	5°	7’
	4е	6°
20°	5°	7°
	6°	8°
	5°	8°
Среднее	5,2°	7,2°
Температуре 20° по таблице
(стрг 115) соответствует давле-
ние насыщающих паров воды
17,5 мм ртутного столба, а сред-
„	. 5,2+7,2
ней точке росы, равной -=<
Рис. 60. Простейший гигрометр. = 6,2°, соответствует давление
7 ртутного столба. Отсюда
относительная влажность, выраженная в процентах, будет:
f = Ll£° = 40%.
17,5
В том случае, когда в физическом кабинете не окажется эфира
для проведения работы со школьным гигрометром, определение
влажности можно провести с шарообразным кондуктором — полым
шаровым сосудом (рис. 60), имеющим зеркальную поверхность1 *.
Перед работой шаровой сосуд закрепляют в пробке имеющимся вни-
зу сосуда отростком и зажимают в лапку штатива.
В сосуд наливают примерно 30 см3 воды и высыпают в эту воду
полную чайную ложку нашатыря или кладут немного снега. По-
мешивая воду термометром, получают достаточно интенсивное раст-
1 Такой шарообразный кондуктор выпускается Главучтехпромом для
опытов по электростатике.
Щ
ворение нашатыря или таяние снега, а следовательно, постепенное
понижение температуры. При некоторой температуре блестящая
поверхность сосуда покрывается тонким слоем выпавшей влаги; эта
температура и будет точкой росы.
Измерив предварительно температуру окружающего воздуха и
зная точку росы, определяют при помощи таблицы относительную
влажность, как было описано ранее.
Таблица .давления (в мм рт. ст.)
насыщающих паров воды в зависимости
от температуры
t °C	h мм	t °C	h мм	t °C	h мм
0	4,6	10	9,2	20	17,5
1	4,9	11	9,8	21	18,7
2	5,3	12	10,5	22	19,8
3	5,7	13	11,2	23	21,1
4	6,1	14	12,0	24	22,4
5	6,5	15	12,8	25	23,8
6	7,0	16	13,6	26	25,2
7	7,5	17	14,5	27	26,7
8	8,0	18	15,5	28	28,4
9	8,6	19	16,5	29	30,1
Психрометрическая таблица относительной
влажности воздуха
Показание сухого термометра в градусах	Разность показаний сухого и влажного термометра										
	0°	1°	2°	3°	4°	5°	6°	7°	 8°	9°	10°
10	100	88	76	65	54	44	34	24	12	4	
12	100	89	78	68	57	48	38	29	20	11	
14	100	90	79	70	60	51	42	33	25	17	9
16	100	90	81	71	62	54	45	37	30	22	15
18	100	91	82	73	64	56	48	41	34	26	20
20	100	91	83	74	66	59	51	44	37	30	24
22	100	92	83	76	68	61	54	47	40	34	28
24	100	92	84	77	69	62	56	49	43	37	31
26	100	92	85	78	71	64	58	50	45	40	34
28	100	93	85	78	72	65	59	53	48	42	37
30	100	93	86	79	73	67	61	55	50	44	39
115
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
16.	Определение термического коэффициента
сопротивления металлов
Оборудова н'и е (рис. 61): 1) термометр технический от
О до 100° с ценой деления 1°, 2) магазин сопротивлений штепсель-
ный на 10, 20, 20 и 50 ом, 3) гальванометр школьный, 4) реохорд
Рис. 61. Оборудование к работе 16.
с двойным ключом, 5) катушка проволочная с клеммами, помещенная
в пробирку, 6) батарея аккумуляторов З-НКН-10 или батарея галь-
ванических элементов 3 — 5 в, 7) стакан металлический высотой
110 мм, 8) спиртовка со спиртом или электрическая плитка лабо-
раторная на 300 вт, 9) штатив лабораторный с двумя муфтами,
кольцом и лапкой, 10) проводники соединительные с наконечника-
ми (9 шт.), 11) чайник с нагревателем, 12) кастрюля со снегом
(последние два прибора общие для всего класса).
В качестве объекта для определения термического коэффициен-
та сопротивления служит проволочная катушка (рис. 62, а), намо-
танная на картонный каркас б, с концами, подведенными к зажи-
мам в. Катушка заключена в стеклянную пробирку г, вместе с ко-
торой она может быть погружена в снег, а затем в горячую воду.
Каркасом для катушки служит картонная трубка; она может быть
склеена из бумажной полосы шириной 15 см. Наружный диаметр
трубки 12 мм, внутренний 10 мм. Внутрь трубки должна свободно
входить хвостовая часть технического термометра. На каркас
плотно наматывается медный изолированный провод диаметром
116
0,15 мм так, чтобы катушка могла войти в обыкновенную стек-
лянную пробирку. На верхний конец картонной трубки насажи-
вается корковая пробка д с отверстием, высверленным по диаметру
трубки. На пробку насаживается фанерная пластинка е с зажимами,
причем все эти три части склеиваются между собой столярным или
другим прочным клеем. После этого концы провода присоединяются
к зажимам и катушка плотно (на пробке) вставляется в пробирку.
Для лучшего прогревания прибора в верхней половине картонной
трубки сделано несколько отверстий
ж с помощью пробочного сверла.
Ртутный баллон термометра, вставлен-
ный в трубку, должен помещаться в
середине катушки1.
Рис. 62. Прибор для опреде-
ления термического коэффици-
ента сопротивления металла.
Выполнение работы
Пробирку с катушкой зажимают в
лапке штатива, как это видно на ри-
сунке 61, и погружают сначала в
стакан со снегом, установленный на
кольце этого же штатива. В трубку
вставляют термометр и приступают к
сборке установки для измерения соп-
Рис. 63. Схема соединения
приборов для определения со-
противления.
ротивления катушки по схеме мостика Уитстона (рис. 63). Эта схе-
ма отличается от схемы, которую обычно изучают в школе, тем,
что гальванометр и источник тока переменены местами. Здесь две
параллельные ветви имеют близкие по величине сопротивления,
вследствие чего не перегружается провод реохорда. Кроме того,
контакт ползунка с проводом реохорда все время находится под боль-
шим напряжением и, таким образом, оказывается более надежным.
1 В настоящее время такой прибор выпускается Главучтехпромом.
117
Двойной ключ применяется для устранения влияния тока са-
моиндукции, возникающего в катушке. Действие такого ключа ос-
новано на неодновременности замыкания и размыкания двух его
контактов. Первый из них замыкает цепь источника тока, второй
же с небольшим запаздыванием — цепь гальванометра, а при раз-
мыкании сначала разрывается цепь гальванометра, а потом источ-
ника тока. Чтобы правильно пользоваться двойным ключом, надо
перед его присоединением обратить внимание, какой из контактов
замыкается раньше при нажиме кнопки, и включить его в цепь ис-
точника.
К моменту, когда вся установка подготовлена, температура ка-
тушки, погруженной в снег, обычно успевает установиться и тер-
мометр будет показывать 0°. При этой температуре и определяют
сопротивление катушки.
Включают на магазине сопротивлений 40 ом; затем, установив
подвижной контакт реохорда посередине, нажимают на мгновение
ключ и следят за поведением стрелки гальванометра. Передвигая
контакт, добиваются такого его положения, при котором стрелка
гальванометра остается неподвижной при замыкании цепи ключом.
Сопротивление определяют из пропорции:
7 = Р Т- е^=Т-	(D
Г 12	1%
Для этого по шкале реохорда измеряют /г и /2 несколько раз,
повторяя опыт при разных значениях сопротивления магазина. Со-
противления магазина выбирают по возможности близкие к измеряе-
мому, чтобы получить более точные результаты.
Измеренные величины 1г и /2, а также величину сопротивления
г записывают в таблицу и пока не производят вычислений, а пере-
ходят ко второй половине опыта: заменяют снег в сосуде горячей
водой, которая заранее должна быть подготовлена в чайнике (об-
щем для всего класса), и под стакан подставляют горящую спир-
товку или электрическую плитку.
Время, необходимое для прогревания катушки, используют для
обработки полученных ранее результатов измерений.
Когда температура катушки не будет больше подниматься,
все измерения повторяют вновь, как было описано выше, и данные
записывают в другую таблицу.
Определив сопротивление катушки при новой температуре, на-
ходят термический коэффициент сопротивления по уравнению:
(П)
Ra-t	w
Согласно данным этих таблиц термический коэффициент соп-
ротивления будет равен:
109 — 79 п л л д 1
-------0,0044граЗ~1.
79-86,5
л =
a =
118
Таблица результатов изме-
рений при t — 0°С
Таблица результатов измере-
ний при ? = 86,5°С
к мм	/2 мм	г ом	R - — lt	-ом	к мм	/2 мм	г ом	1	/1 ом
265	235	70	70 • 265	7Q	343	157	50	50  343	« 109
			235	1 о				157	
284	216	60	60 • 284 ~	79	367	133	4Л	40 - 367	« 110
			216					133	
333	167	4П	40  333 ~	80	322	178	60	60 - 322	« 109
		*tu	167					178 '	
306	194	50	50 • 306 194	79	303	197	70	70-303 197	108
Среднее 79	Среднее 109
Вычисление погрешностей
Чтобы найти максимальную абсолютную погрешность получен-
ной величины, будем считать максимальные абсолютные погрешнос-
ти при измерении длины Д/ = 1 мм, при определении температур
Д/ = Г, отклонение величины сопротивлений магазина от истин-
ного Дг = 0,5 ом.
Относительная погрешность при определении сопротивления
согласно формуле (I) будет:
Д/?_ Дг । Д11 . Д/а
чго по данным первой строки из первой таблицы дает:
=	0,015.
R 70	265 ' 235
Такая же относительная погрешность оказывается, например,
и по результатам четвертой строки второй таблицы. Отсюда мак-
симальные абсолютные погрешности при определении величин соп-
ротивления из этих двух опытов будут:
Д/?о= 79-0,015 = 1,2 ом; = 108-0,015 = 1,6 ом.
Но максимальная относительная погрешность при определении
термического коэффициента сопротивления согласно формуле (II)
выразится так:
Д® &Rt 4- AR» । A Ro । Д/°
я	Rt — R» Ro * t11 ’
Ц9
что при подстановке цифр дает:
Да _ 1,6+ 1,2
а ~ 108 — 79
79 1 86,5
Максимальная абсолютная погрешность окончательного резуль-
тата будет:
Да = 0,0044-0,14 да 0,0006 град-1.
Следовательно,
а = (0,0044 ± 0,0006) град
17.	Снятие температурной характеристики
термосопротивления (термистора)
Оборудование (рис. 64):
1) термосопротивление ММТ-1 с дву-
мя зажимами, помещенное в пробир-
ку, 2) омметр М471,
Рис. 64. Установка для снятия температурной
характеристики термосопротивления.
12Q
3) термометр технический со шкалой от 0 до 100°С и ценой деления
Г, 4) электрическая плитка лабораторная мощностью 200 вт,
5) стакан металлический высотой ПО мм, 6) штатив с муфтой и лап-
кой, 7) проводники соединительные с наконечниками (2 шт.),
8) кастрюля со снегом (общая для всего класса).
Термосопротивление ММТ-1 представляет собой полупровод-
никовое нелинейное сопротивление, величина которого изменяется
в зависимости от температуры. Буквы ММ обозначают полупровод-
никовый материал, из которого сделано термосопротивление; бук-
ва Т — термосопротивление; цифра 1 — условное обозначение
конструктивного оформления.
Термосопротивление состоит из спрессованной и термически
обработанной смеси порошкообразных окислов металлов. Ойо имеет
форму цилиндрического стержня а длиной 12 лии и диаметром 2 мм
(рис. 65). На концы полупроводникового стержня надеты металличе-
ские колпачки с выводами, а боковая поверхность покрыта слоем
эмалевой краски. Выводы термосопротивления припаяны к двум
медным проволокам б.
Чтобы удобнее было выполнять опыты с термистором, его надо
укрепить на панели и вставить в пробирку. Для этого проволоки б
пропускают через отверстия в монтажной панели в и закрепляют
двумя зажимами г. В середине панели делают отверстие диаметром
12 мм. В него вставляют картонную трубку д длиной 40 мм и внут-
ренним диаметром 8 мм. На верхний конец трубки надевают рези-
новое кольцо е, а на кольцо — стеклянную пробирку ж.
Внутрь трубки свободно входит хвостовая часть технического
термометра, причем, когда термометр вставлен в трубку, ртутный
баллон его находится рядом с термосопротивлением.
Выполнение работы
Пробирку с термосопротивлением укрепляют в лапке штатива,
как показано на рисунке 64, и погружают в стакан с холодной водой,
установленный на электрической плитке. Воду в стакане предвари-
тельно охлаждают снегом до температуры 5—6°С. В стеклянную
пробирку вставляют термометр, а к зажимам термосопротивления
подключают омметр, установленный на предел измерения 10 ком.
Затем включают электрическую плитку и приступают к измере-
ниям.
По мере нагревания воды в стакане, а вместе с ней и термосо-
противления в пробирке, через каждые 10°С замечают температуру
и одновременно показание омметра. Если в момент отсчета темпера-
тура поднимается слишком быстро, то электрическую плитку на
некоторое время выключают.
Продолжая измерения через указанные интервалы, доводят
воду до кипения. Результаты всех измерений записывают в таблицу:
121
* г
Рис. 65. Прибор для
снятия температур-
ной характеристики
Темпе- ратура термис- тора °C	Сопро- тивление термис- тора ом	Темпера- тура термис- тора °C	Сопро- тивление термис- тора ом
10	3500	60	800
20	2250	70	640
30	1750	80	520
40	1350	90	440
50	1050	100	350
По данным таблицы строят на миллимет-
ровой бумаге график, представляющий собой
температурную характеристику термосопро-
тивления. По оси абсцисс откладывают тем-
пературу в градусах Цельсия, а по оси ор-
динат — сопротивления в омах (рис. 66).
График показывает, что сопротивление
термистора резко уменьшается с повышени-
ем температуры, причем температурная чув-
термистора. ствительность на различных участках неоди-
накова (график нелинейный).
Температурная характеристика термосопротивления достаточ-
но точно выражается следующей формулой:
в
RT =Ае Т.
(1)
где /?г —сопротивление термистора при данной температуре в омах,
Т — температура по абсолютной шкале, е — основание натураль-
ного логарифма, А и В — постоянные коэффициенты, зависящие от
физических свойств материала, технологии изготовления и кон-
струкции термосопротивления.
Постоянная В характеризует температурную чувствительность
термосопротивления во всем интервале его рабочих температур.
Чем больше постоянная В, тем выше чувствительность термосопро-
тивления.
Зная постоянную В, нетрудно вычислить температурный коэф-
фициент сопротивления а для любой температуры по формуле:
В'
(2)
1 Эта формула дается учащимся без вывода; она получается из уравне-
жж	1
ния для температурного коэффициента сопротивления ат =	~ пос-
л\ U1
ле подстановки в него значения R из уравнения (1) и дифференцирования.
122
Таким образом, в отличие от металлов коэффициент а для по-
лупроводников имеет отрицательный знак и с повышением темпе-
ратуры уменьшается.
Постоянная В определяется экспериментально. Для этого из-
меряют сопротивление термистора при двух различных температу-
Рис. 66. Температурная характеристика
термосопротивления ММТ-1.
Постоянную В определяют для интервала температур от 10 до
100°С, пользуясь при этом числовыми данными таблицы результа-
тов измерений:
В = 0 43(37~3~3" 283^ lg^F ~2728° К'
— Zoo) OOU
Далее по формуле (2) находят значение коэффициента а для тем-
пературы 20°С и выражают его в % на градус:
а2о = -^’ 100%==-3>2—•
293а	град
123
Температурный коэффициент сопротивления термистора (при
20°С) получается примерно в десять раз больше соответствующего
коэффициента для металлов (см. предыдущую работу).
Благодаря высокой температурной чувствительности термо-
сопротивления получили широкое практическое, применение в ка-
честве датчиков температуры.
Практические замечания
В этой работе омметр остается включенным все время, пока сни-
мается температурная характеристика термосопротивления. Поэто-
му необходимо следить за постоянством его нуля, иначе измерения
сопротивлений будут неточны. Для постоянства нуля в омметре
желательно иметь новый гальванический элемент или пользоваться
внешним источником постоянного напряжения.
Наблюдения за показаниями приборов удобно вести двум уча-
щимся: один записывает показания термометра, а второй одновре-
менно снимает показания омметра.
В результате выполнения работы учащиеся должны получить
указанный выше график и рассчитать термический коэффициент
сопротивления для температуры 20°С. Если останется время, то
в качестве упражнений можно рекомендовать провести расчет коэф-
фициента а для нескольких значений температур и по полуденным
данным построить график зависимости коэффициента а от темпера-
туры.
При работе с термосопротивлением ММТ-1 важно знать его
эксплуатационные данные. С этой целью ниже приводятся значе-
ния его основных параметров:
Сопротивление при 20° С
(холодное сопротивление) .... 2 ком ± 0,4 ком
Температурный коэффициент
°/о
сопротивления (при 20°С) .... от—2,4 до—3,4 --—
град
Постоянная В ......... от 2060 до 2920®К
Максимальная допустимая
мощность.................0,4 вт
Мощность, практически не вызывающая разогрева
термосопротивления.......от 0,002 до 0,005 вт
18. Градуирование термопары и термокреста
Оборудование (рис. 67): 1) термопары (2 шт.), 2) термо-
крест, 3) гальванометр М122 с внутренним сопротивлением порядка
100 ом, 4) амперметр технический со шкалой до 5 а, разделенной
после 1 а на 0,2 а, 5) трансформатор школьный разборный, пони-
жающий со 120 до 12 в, 6) реостат на 12—15 ом и силу тока 3—4 а
со скользящим контактом, 7) термометр химический от — 10° до
+ 100°С с делениями на градусы, 8) штатив лабораторный с муф-
124
той и лапкой, 9) стаканы химические емкостью 250 мл (2 шт.),
10) плитка электрическая со шнуром и вилкой или другой обогрева-
тель, 11) сетка с асбестом, 12) проводники соединительные с нако-
нечниками (8 шт.).
Рис. 67. Оборудование к работе 18.
Для работы нужно иметь две одинаковые термопары и один тер-
мокрест. Вполне подходящими являются термопары, сваренные из
железной и константановой проволок диаметром около 2 мм и вде-
ланные каждая в изолирующую колодку с двумя зажимами, как
это видно на рисунке 68.
Рис. 68. Две термопары и термокрест.
Термокрест также изготовляется из железной и константановой
проволок, но диаметром около 0,3 мм. Место перекручивания прово-
лок сваривается. Крест монтируется на отдельной панельке с че-
тырьмя зажимами.
125
Выполнение работы
Работу начинают сдцэадуировки термопары, для чего собирают
установку, схематически представленную на рисунке 69.
В химические стаканы наливают воду комнатной температуры.
Один стакан ставят на электрическую плитку, подложив под него
сетку с асбестом, а другой — на стол подальше от электрической
плитки.
Рис. 69. Схема соединения и расположения приборов
для градуирования термопары.
В стаканы с водой опускают по термопаре, причем одну из них
(или обе) предварительно зажимают в лапку штатива. Термопару,
укрепленную на штативе, опускают в стакан, стоящий на электри-
ческой плитке так, чтобы спай термопары не касался дна стакана.
Вместе с этой термопарой опускают в воду химический термометр.
Пользуясь соединительными проводниками с наконечниками,
составляют электрическую цепь: соединяют между собой констан-
тановые проволоки обеих термопар, а железные проволоки подклю-
чают к зажимам гальванометра. Таким образом, если не считать
соединительных проводников, получается следующая замкнутая
цепь: гальванометр, железо, константан, железо, гальванометр.
Измеряют термометром начальную температуру воды. Затем
включают электрическую плитку и, помешивая воду в стакане,
следят за постепенным повышением температуры.
При нагревании воды, а вместе с ней и спая одной термопары в
цепи образуется и поддерживается разность потенциалов, которая
будет обнаруживаться гальванометром.
По мере нагревания воды в стакане через каждые 10—20° за-
мечают температуру и одновременно показания гальванометра.
Кроме того, несколько раз проверяют температуру воды в первом
стакане, которая во время опыта не должна нагреваться. Резуль-
таты наблюдений записывают в таблицу.
126
№ изме- рений	Температура спая		Разность температур спая °C	Показания гальванометра делен. шкалы	Увеличение пока- заний гальваномет- ра при увеличении разн. температур спая на 1°
	1-й тер- мопары °C	2-й тер- мопары °C			
1	18,0	18	0	0	
2	18,0	28	10,0	2,8	0,28
3	18,0	37	19,0	5,7	0,30
4	18,0	47	29,0	8,3	0,29
5	18,0	56	38,0	И,1	0,29
6	18,0	67	49,0	14,5	0,30
7	18,5	79	60,5	18,0	0,30
Среднее «0,30
Из полученных результатов убеждаются, что показания галь-
ванометра (т. е. напряжение термоэлектрического тока) пропорцио-
нальны разности температур между термопарами. Строят график
зависимости напряжения термоэлектрического тока от разности
температур спаев (рис. 70).
Рис. 70. График зависимости напряжения
термотока от разности температур спаев
термопары.
После градуировки термопары переходят к изучению термокре-
ста, который представляет собой прибор, позволяющий применять
термопары для измерения величины переменного тока с помощью
гальванометра.
Составляют электрическую цепь, как показано на схеме (рис. 71).
Зажимы одной пары термокреста соединяют проводниками с зажима-
127
ми катушки трансформатора, дающей понижение напряжения (12 в),
причем в эту цепь последовательно включают амперметр (Л) пере-
менного тока и реостат (7?) со скользящим контактом.
Зажимы второй пары термокреста соединяют с гальванометром
(Г). Другую катушку трансформатора (на 220 или 120 в) соединя-
ют с осветительной сетью соответствующего напряжения.
При включении трансформатора в сеть переменный ток пони-
женного напряжения проходит через одну из пар термокреста, на-
гревает место спая, вследствие чего во второй паре термокреста (име-
ющей тот же спай) возникает термоэлектрический ток, напряжение
которого показывает гальванометр.
Рис. 71. Схема электрической цепи с термокрестом.
Передвигая скользящий контакт реостата, постепенно увеличи-
вают на 0,2—0,4 а переменный ток, нагревающий спай термокреста,
и каждый раз замечают и записывают в таблицу показания ампер-
метра и соответствующие им показания гальванометра.
Напряжение на термокресте возрастает пропорционально по-
вышению температуры спая термопары, как было установлено в пер-
вом опыте. Температура же спая в опыте с термокрестом, очевид-
но, зависит от количества тепла, выделяемого нагревающим током
в единицу времени. Это количество тепла в свою очередь пропор-
ционально квадрату величины тока согласно закону Джоуля —
Ленца. Следовательно, напряжение, показываемое гальваномет-
ром, должно быть в этом опыте пропорционально квадрату величи-
ны переменного тока (нагревающего спай термокреста), показы-
ваемого ампер метр ом.
Приведенные в таблице числа позволяют легко убедиться в этом.
Если показания амперметра (вторая графа) возвести в квадрат, то
отношения этих квадратов будут очень близкими к соответствую-
щим отношениям показаний гальванометра (третья графа), т. е.
1 : 1,96 : 3,24:4 : 5,76 : 7,84 : 9=2 : 4 : 4,8 : 6,3 : 8: 11,5 : 15,7: 18.
По данным таблицы можно построить график зависимости на-
пряжения термотока в термокресте от величины тока, нагревающе-
го спай термокреста (рис. 72).
128
Таблица результатов
измерения
№ П/П	Показа- ния ам- перметра	Показа- ния галь- ваномет- ра
1
2
3
4
5
6
7
8
1,0
1,4
1,6
1,8
2,0
2,4
2,8
3
2
4
4,8
6,3
8
11,5
15,7
18
Рис. 72. График зависимости
напряжения термотока от ве-
личины тока, нагревающего
спай термокреста.
Практические замечания
При градуировке термопары за термометром и гальванометром
приходится наблюдать одновременно. Это удобно делать двоим уча-
щимся, которые следят каждый за своим прибором и по сигналу за-
мечают показания. Воду нужно нагревать не свыше 80° и опыт про-
водить возможно быстрее1.
В опытах с термокрестом спай следует закрыть асбестовой прок-
ладкой, чтобы по возможности уменьшить потерю тепла в окружаю-
щее пространство.
19. Сборка фотореле и проверка его действия
Оборудование (рис. 73): 1) фотосопротивление ФС-К1
на стойке, 2) электромагнитное поляризованное реле РП-4, 3) аво-
метр, 4) электрическая лампочка на стойке, 5) электродв’игатель
малый, 6) аккумуляторная батарея З-НКН-10, 7) батарейка от кар-
манного фонаря КБС-0,5 (1—2 шт.), 8) соединительные провода
1 Верхние контакты термопары должны иметь во время опыта комнат-
ную температуру, поэтому долго держать термопару в горячей воде не
следует.
5 Заказ 311
129
Рис. 73. Оборудование к работе 19.
6 шт.), 9) плоская стеклянная ванночка — кювета с водой, 10) крис-
таллизатор с насыщенным раствором марганцовокислого калия,
11) пипетка.
Описание и подготовка приборов
Фотосопротивление типа ФС-К1 (рис. 74) состоит из светочув-
ствительного слоя полупроводника а толщиной около 1 мк, на-
несенного на стеклянную или другую изолирующую пластинку б.
На поверхности полупроводника помещены токонесущие металли-
ческие электроды в.
Прибор монтируется в небольшом пластмассовом корпусе с дву-
мя выводами в виде вилки, которая вставляется в гнезда на стойке.
Светочувствительная поверхность покрывается слоем прозрачного
лака для предохранения от механических повреждений.
В основе действия фотосопротивлений лежит свойство полу-
проводников изменять свое сопротивление под влиянием света.
В зависимости от освещенности и приложенного напряжения соп-
ротивление изменяется в широких пределах, от десятков тысяч
ом до нескольких мегом.
Заметим, что фотосопротивления ФС-К1 имеют различное тем-
новое сопротивление. Для хорошего действия фотореле необходимо
выбрать ФС-К1 с наименьшим темновым сопротивлением.
Чувствительное электромагнитное поляризованное реле РП-4,
применяемое в данной работе, для удобства освобождается от завод-
130
ской колодки с многочисленными контактами. Она заменяется прос-
той панелькой из изоляционного материала, на которой вычерче-
на схема реле и расположены пять зажимов: два — на выводах от
катушки и три—от контактов (рис. 75).
Рис. 74. Схема устройства
полупроводникового фотосо-
противления и его включения
в цепь.
Рис. 75. Панелька для поля-
ризованного реле РП-4.
Для увеличения чувствительности реле четыре конца, идущие от
катушки, соединяют так: первый с третьим, второй и четвертый под-
1 — реле без кожуха; II — располо-
жение контактов и регулировочных
винтов.
водят под выводные зажимы па-
нельки. Тогда реле при хорошей
регулировке срабатывает от то-
ка 50 — 60 мка и отпускает
якорь при токе 20—30 мка.
Чувствительность реле регу-
лируется следующим образом
(рис. 76): 1) Отвинчивают боко-
вые винты и снимают кожух.
2) Добиваются нейтрального по-
ложения якоря, когда он ста-
новится наиболее чувствитель-
ным к изменению полярности.
Для этого с помощью винтов а
и б регулируют зазор между
Рис. 77. Схема соедине-
ния реле для регулиров-
ки его чувствительности.
&•
131
контактами в, г и якорем д. 3) Составляют цепь по рисунку 77 и,
включив полностью сопротивление/?, замыкают цепь; меняя поляр-
ность и величину тока, добиваются отклонения якоря (например,
вправо). 4) После этого регулирующие винты правого и левого
контактов устанавливают так, чтобы при уменьшении тока якорь
замыкал левый контакт, а при наиболее слабом токе — правый
контакт. 5) В цепь с фотосопротивлением включают последова-
тельно батарейку от карманного фонаря и катушку электромагнит-
ного реле; проверяют работу реле при освещении фотосопротивления
дневным светом или от лампочки 25 вт, помещенной на расстоянии
1,5—2 м. Если реле срабатывает, то подготовка считается закон-
ченной.
Выполнение работы
Рис. 78. Электрическая
схема фотореле:
/ — управляющая цепь,
II — исполнительная
цепь.
1.	Собирают цепь из батарейки от карманного фонаря и фото-
сопротивления и с помощью авометра измеряют напряжение на нем.
Затем включают последовательно в цепь миллиамперметр (авометр
с пределом измерения 0,5 ма) и из-
меряют ток при разной освещенности
фотосопротивления, поворачивая его
светочувствительным слоем к окну,
а затем в сторону от окна,. Вычисля-
ют для каждого случая сопротивле-
ние и устанавливают, что оно значи-
тельно изменялось. Закрывая и от-
крывая рукой фотосопротивление, об-
ращенное к окну, наблюдают измене-
ния тока в цепи (а следовательно, и
сопротивления) по колебаниям стрел-
ки миллиамперметра, которые проис-
ходят в такт с изменениями осве-
щенности.
Изменяя расстояние от окна и
угол поворота фотосопротивления,
устанавливают его так, чтобы ток в
цепи был не менее 50—60 мка, и пе-
реходят к дальнейшим опытам.
2.	Включают в цепь вместо миллиамперметра обмотку электро-
магнитного реле, обращая внимание на полярность, обозначенную
на зажимах, т. е. собирают управляющую цепь по рисунку 78. За-
крывая и открывая фотосопротивление, проверяют, работает ли
электромагнитное реле (прислушиваются к стуку якоря внутри
кожуха). Затем составляют исполнительную цепь из лампочки и
аккумулятора и подключают ее к замыкающим зажимам реле (сред-
няя и правая клеммы внизу). Получают полную установку, пока-
занную на рисунке 79. Управляя, как описано выше, освещением
132
фотосопротивления, обращенного к окну, наблюдают автоматичес-
кое включение и выключение электрической лампочки.
Пересоединяют провод исполнительной цепи от правой клеммы
внизу к левой, т. е. включают цепь на размыкание, и проделывают
опыт, иллюстрирующий автоматическое включение «уличного ос-
вещения». При постепенном уменьшении освещенности, имитирую-
щем наступление сумерек (для этого поворачивают фотосопротив-
ление в сторону от окна или постепенно прикрывают его), наблю-
дают включение искусственного освещения (лампочки). И наобо-
Рис. 79. Установка для проверки действия фотореле.
рот, при увеличении освещенности (наступление рассвета) наблю-
дают гашение лампочки.
3.	Включают в исполнительную цепь вместо лампочки электро-
двигатель и проверяют управление его работой при помощи света.
Измеряют авометром ток в исполнительной цепи и обращают вни-
мание, что он во много раз больше тока в управляющей цепи с фо-
тосопротивлением.
Проделывают опыт, иллюстрирующий автоматическую защиту
на станках. Для этого исполнительную цепь включают на размыка-
ние (к средней и правой клеммам внизу). При пересечении света ру-
кой, закрывающей фотосопротивление, электродвигатель выклю-
чается.
4.	При помощи фотореле подбирают концентрацию раствора (по
его окраске). С этой целью перед фотосопротивлением располагают
ванночку с чистой водой и по каплям добавляют в нее, например,
насыщенный раствор марганцовокислого калия. При некотором
вполне определенном числе капель реле срабатывает и лампочка
загорается.
133
Практические замечания
Если в школе нет фотосопротивления ФС-К1, фотореле для этой
работы можно собрать, применяя селеновый фотоэлемент. Однако
схема установки при этом усложнится: для усиления фототока нуж-
но будет присоединить один плоскостной полупроводниковый три-
од П2Б или ПЗБ, как показано на рисунке 80. Подобрав правиль-
Рис. 80. Фотореле с селеновым фотоэлементом.
ный режим работы триода, можно получить от такого усилителя
ток, достаточный для срабатывания более грубого, телефонного
реле.
20.	Изучение трехэлектродной электронной лампы
Оборудование (рис. 81): 1) авометр школьный, 2) мил-
лиамперметр М45М со шкалами 1,5; 7,5; 15 и 30 ма, 3) электронная
лампа 1К1П на панели с пятью зажимами, 4) телефонные трубки с
оголовьем, 5) телефонная трубка электромагнитная высокоомная
с парой соединительных проводников, 6) панелька сдвумя зажимами,
134
гнездами для телефона и конденсатором на 1000 пф, 7) реостат на-
кала на 50 ом на панельке с двумя зажимами, 8) потенциометр 10—
15 ком на 0,02 а со скользящим контактом, 9) двухполупериодный
выпрямитель, дающий выпрямленное напряжение до 120 в, 10) ак-
кумуляторный или гальванический элемент, 11) батарея из четы-
Рис. 81. Оборудование к работе 20.
рех гальванических или шести аккумуляторных элементов (на ри-
сунке не показана), 12) проводники соединительные с наконечни-
ками, 13) камертон и резиновый молоточек для возбуждения камер-
тона1, переключатель.
Выполнение работы
1.	Исследование зависимости величины анодного тока от анод-
ного напряжения при различных температурах накала нити
Нормальными электрическими дан-
ными для лампы 1К1П являются нап-
ряжение накала 1,2 а, напряжение ано-
да 90 а и анодный ток 3,5 ма, предель-
но допустимое значение анодного нап-
ряжения 100 а. Соответственно этим
данным учащиеся подготавливают на
клетчатой бумаге координатную сетку
для вычерчивания характеристик. Мас-
штаб подбирают так, чтобы предпола-
гаемые предельные значения тока и нап-
ряжения были выражены отрезками
примерно одинаковой величины. Мож-
но, например, по оси ординат (/а), взять
десять клеток для / ма, а по оси аб-
сцисс (t/e) — четыре клетки для 10
вольт.
Рис. 82. Схема установ-
ки для изучения зави-
симости величины анод-
ного тока от анодного
напряжения.
1 Приборы 3, 4, 6, 7 и 12 берутся из
школьного радионабора.
135
Затем собирают приборы по схеме, указанной на рисунке 82,
и реостатом накала устанавливают нормальное напряжение 1,2 в
(для этого необходимо надлежащим образом включить вольтметр
авометра на предел измерения в 10 в).
Переключив вольтметр для измерения анодного напряжения
(предел измерения сначала 50 в, затем 200 а), постепенно увели-
чивают анодное напряжение до 50—70 в сначала через каждые 2,5 в,
затем через 5 в и записывают в таблицу показания вольтметра и соот-
ветствующие им показания миллиамперметра.
Таблица результатов измерения
= 1,2в		ин = 0,8а		£/я = 0,6а	
иа,в |	/ц, ма	Ua, е |	/а, ма	иа, в	/а, ма
5 7,5 10 12,5 15 20 25 30 35 40	0,05 0,15 0,25 0,35 0,5 0,85 1,25 1,65 2,1 2,6	7 10 12,5 15 17 19 21 24 25,5 29 34 42 65	0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,5 0,7 0,8 1,0 1,2 1,5 2,0 2,5	7,5 11,5 14,5 19,5 37 50	0,1 0,2 0,3 0,5 0,9 1,0
Закончив измерения, выключают ток и по полученным данным
вычерчивают график зависимости величины анодного тока от анод*
ного напряжения при нормальном накале нити. Затем повторяют
исследование при напряжениях на нити лампы в 0,8 и 0,6 в.
Полученные графики (рис. 83) убеждают учащихся, что при уве-
личении напряжения на аноде анодный, ток сначала увеличивается
пропорционально напряжению, но, достигнув некоторого значения,
остается постоянным. Состояние насыщения при этом достигается
при меньшем анодном напряжении, если температура накала нити
ниже.
Радиолампа 1К1П является пентодом, но в данной работе она
исследуется как триод. Для этого ее анод и экранная сетка все вре-
мя соединены перемычкой, как показано на рисунке 82.
2.	Исследование зависимости величины анодного тока от напря-
жения на сетке при различных напряжениях на аноде
В установке для первого опыта управляющая сетка была при-
соединена перемычкой к катоду и имела поэтому одинаковый с ними
потенциал.
136
Во втором исследовании потенциал управляющей сетки необхо-
димо менять, поэтому в собранной установке вместо перемычки,
соединяющей сетку с катодом, к зажимам надо присоединить два
проводника с наконечниками. Кроме этого, к установке надо до-
бавить батарею из четырех гальванических или шести аккумулятор-
ных НКН-10 элементов (батарею можно взять любой емкости),
соединенных последовательно (рис. 84). Это даст возможность иметь
на сетке относительно катода как положительные, так и отрицатель-
ные потенциалы: 1,5; 3; 4,5 и 6 в или 1,2; 2,4; 3,6; 4,8; 6; 7,2 в.
Рис. 83. График зависимости величины
анодного тока от анодного напряжения
при различных температурах накала
нити.
Рис. 84. Схема установки
для изучения зависимости
величины анодного тока
от напряжения на сетке.
Как и в первом опыте, подают на нить лампы напряжение 1,2 в,
пользуясь реостатом накала и вольтметром. Затем изменяют потен-
циалы на сетке в указанных выше пределах и измеряют величину
анодного тока, соответствующую этим потенциалам при разных нап-
ряжениях на аноде, например: За, 10в, 25в, 50в и 90 в. По по-
лученным данным вычерчивают, как это делалось в предыдущем
опыте, кривые зависимости величины анодного тока от потенциала
сетки (рис. 85).
Исследование полученных характеристик позволяет установить,
что изменение анодного тока на величину ВС= 1,95 ма (рис. 85) мо-
жет быть вызвано двумя причинами: изменением анодного напряже-
ния на 50—25=25 в или изменением потенциала сетки на ЛС=3,2в;
по этим данным можно вычислить коэффициент усиления лампы:
25
3,2
ьиа
р. = —
7,8.
137
Этот важнейший параметр является числовым выражением эф-
фективности действия сетки, и с ним нужно ознакомить учащихся.
Характеристический треугольник АВС дает возможность при
желании вычислить и остальные параметры лампы: внутреннее соп-
ротивление:
R =	13 000 ом,
Ыа 1,95
крутизну характеристики:
__ Д/д 2,95____q ^2
— bUc ~ 3,2 ~ ’ в ’
Рис. 85. График зависимости величины анодного тока от напряжения
на сетке при различных напряжениях на аноде.
3.	Наблюдение эффекта усиления лампы
Очень полезно завершить работу с радиолампой практической
проверкой выводов, сделанных в предыдущем исследовании. Лам-
па используется в качестве усилителя колебаний звуковой частоты.
Источником звука служит обычный камертон небольшого размера.
Вместо микрофона берут телефонный электромагнитный капсуль
и снимают с него мембрану; капсуль присоединяют непосредствен-
но к зажимам на панельке головного телефона и подносят к полюсам
электромагнита звучащий камертон; в телефоне будет слышен звук,
так как стальные ветви камертона, совершая колебания в магнит-
ном поле полюсов, будут изменять магнитный поток в катушке и
тем самым возбуждать переменную э. д. с. индукции, а наведенная
э. д. с. звуковой частоты заставляет звучать телефон.
J38
Затем присоединяют телефонный
капсуль к катоду и сетке лампы, а
головной телефон включают в анод-
ную цепь, как показано на рисунке 86.
Если теперь вновь поднести зву-
чащий камертон к полюсам электро-
магнита, то в телефоне будет слышен
звук значительно громче, чем в пре-
дыдущем опыте.
Этот эффект усиления учащиеся
должны уметь объяснить, основыва-
ясь на результатах предыдущего ис-
следования. Преподавателю следует
иметь в виду, что наблюдаемое уси-
ление звука зависит не только от
вычисленной ранее величины коэф-
фициента усиления лампы, но и от
нагрузки.
Рис. 86. Схема установки
для наблюдения эффекта
усиления электронной лам-
пой.
величины сопротивления
21.	Снятие вольт-амперной характеристики
полупроводникового диода
Оборудование (рис. 87): 1) полупроводниковый диод ти-
па Д7Ж, смонтированный на панели с двумя зажимами, 2) бата-
реи аккумуляторов З-НКН-10 (2 шт.), 3) миллиамперметр М45М,
4) вольтметр М45М, 5) реостат на 50—70 ом со скользящим контак-
том, 6) ключ, 7) проводники соединительные с наконечниками (8 шт.).
Рис. 87. Установка для снятия вольт-амперной
характеристики полупроводникового диода.
Основная деталь плоскостного полупроводникового диода —
монокристаллическая пластинка германия а (рис. 88). К одной из
сторон этой пластинки приварена капля индия б. В результате
этого в пластинке, имеющей сначала лишь электронную проводи-
мость, возникли две резко разграниченные области с электронной
(п) и дырочной (р) проводимостями. На границе этих областей об-
що
разовался так называемый электройно-дырочный переход (п — р),
обладающий односторонней проводимостью для электрического
тока.
Пластинка германия припаяна оловом в к основанию металличе-
ского корпуса г, защищающего кристалл от внешних воздействий
и имеющего контактный вывод д. Второй контактный вывод сделан
от капли индия. Он проходит в металли-
Рис. 88. Устройство по-
лупроводникового диода
Д7Ж.
ческой трубочке е, вплавленной в стек-
лянный изолятор ж. Выводы диода подве-
дены на панели к двум зажимам, которые
обозначены знаками + и — .
Напомним кратко принцип действия
диода. В германии с электронной проводи-
мостью, кроме основных носителей элект-
рического тока — электронов, всегда име-
ется незначительное количество неоснов-
ных носителей — дырок. Соответственно и
в германии с дырочной проводимостью, кро-
ме основных носителей — дырок, имеется
небольшое количество неосновных носите-,
лей — электронов.
При отсутствии внешнего электриче-
ского поля через границу двух полупровод-
ников диода взаимно диффундируют основ-
Рис. * 89. Электронно-ды-
рочный переход диода при
отсутствии внешнего элект-
рического поля.
ные и неосновные носители тока; электроны и дырки из л-германия
диффундируют в р-германий, а дырки и электроны из р-германия
переходят в л-германий. В результате на границе двух полупровод-
ников возникает двойной слой электрических зарядов, а вместе с
этим и электрическое поле Е, которое препятствует дальнейшей диф-
фузии основных носителей тока (рис. 89).
Одновременно с образованием двойного электрического слоя
по обеим сторонам от границы полупроводников происходит реком-
бинация электронов и дырок, в результате чего образуется область,
140
обедненная носителями тока. Эта область называется запирающим
слоем. Несмотря на малую толщину, запирающий слой составляет
главную часть сопротивления диода.
При действии на диод внешнего электрического поля, направ-
ленного от дырочного полупроводника к электронному, основ-
ные носители тока в каждом полупроводнике движутся к границе
раздела полупроводников (рис. 90). Толщина запирающего слоя
в этот момент уменьшается, и сопротивление его резко снижается.
Ток, образованный движением основных носителей тока и направ-
Рис. 90. Направление движения
основных носителей тока при пря-
мом напряжении на диоде.
Рис. 91. Направление движения
основных носителей тока при об-
ратном напряжении на диоде.
ленный от дырочного полупроводника к электронному, называется
прямым током диода.
С изменением полярности приложенного напряжения изменяет-
ся движение основных носителей тока (рис. 91). При этом толщина
запирающего слоя увеличивается, а сопротивление его резко воз-
растает.
Однако небольшой ток и в этом случае течет через диод; он соз-
дается движением неосновных носителей тока. Этот ток направлен
от электронного полупроводника к дырочному и называется об-
ратным током диода. В зависимости от направления тока в диоде
приложенное к нему напряжение, а также сопротивление диода на-
зываются прямыми или обратными.
Приведем наиболее важные параметры, характеризующие по-
лупроводниковый диод Д7Ж (для температуры окружающей среды
+ 20°С):
Наибольшая амплитуда обратного напряжения 400 в
Обратный ток при наибольшем обратном напря-
жении (среднее значение)................0,3 ма
Наибольший выпрямленный ток (среднее значение
прямого тока) .......................... 300 ма
Падение напряжения на диоде при наибольшем
прямом токе..............•..............0,5 а
141
Выполнение работы
Лабораторная работа с полупроводниковым диодом выполняет-
ся в два приема. Сначала производятся измерения для выяснения
зависимости прямого тока от величины прямого напряжения, при-
ложенного к диоду, а затем — для выяснения зависимости обрат-
ного тока от величины обратного напряжения.
Для первого случая составляют электрическую цепь по схеме
рисунка 92. Источником тока в этих измерениях служит одна бан-
ка из батареи аккумуляторов З-НКН-10. Прямое напряжение на
диод подают с помощью реостата R, включенного в качестве потен-
циометра. Прямой ток диода измеряют миллиамперметром в начале
по шкале 7,5 ма, а затем пользуются шкалами 15 и 30 жг. Вольт-
метр включают со шкалой 3 в.
Перед замыканием цепи скользящий контакт реостата ставят в
такое положение, при котором напряжение, подаваемое на диод,
почти равняется нулю. Затем постепенно увеличивают напряже-
ние на диоде и несколько раз записывают показания приборов.
Однако для этих измерений, связанных с изменением величины
тока от напряжения по показательному закону, удобнее вначале за-
давать по амперметру определенные значения величины тока в цепи,,
а после этого записывать показания вольтметра. Величину тока ре-
комендуется задавать по логарифмическому закону, например: 1;
1,5; 2; 3; 5; 7; 10; 15; 20; 30 ма. Причем вносить поправку наток, ко-
торый идет через вольтметр, не следует, так как этот ток во много
раз меньше прямого тока диода. Результат измерений записывают в
таблицу:
Прямое
напряже-
ние на
диоде,
в
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
1,5
2
3
5
7
10
15
20
30
0,10
0,13
0,15
0,18
0,20
0,22
0,23
0,25
0,26
0,28
Рис. 92. Схема для снятия
вольт-амперной характеристики
диода при прямом токе.
Для второго случая, когда изучается зависи-
мость обратного тока диода от величины обрат-
ного напряжения, приборы включают по схе-
ме рисунка 93. Источником тока здесь служат две батареи
аккумуляторов З-НКН-10, включенные последовательно. Напря-
жение на диод подают с помощью потенциометра R. Измеряют
напряжение вольтметром по шкале 15 а, а величину тока — милли-
амперметром со шкалой 1,5 ма.
142
Измерение обратного тока начинают с малых напряжений. Для
этого скользящий контакт реостата ставят согласно схеме в самое
низкое положение. Затем постепенно увеличивают напряжение по од-
ному вольту и каждый раз измеряют величину обратного тока диода.
Падением напряжения на миллиамперметре в этих измерениях
можно пренебречь, так как сопротивление миллиамперметра значи-
тельно меньше обратного сопротивления диода. Результаты измере-
ний записывают в таблицу:
[ № п/п |	Обратный ток диода, ма	Обратное напряже- ние на диоде, в
1	0,01	1
2	0,013	2
3	0,015	3
4	0,02	4
5	0,021	5
6	0,03	6
7	0,031	7
Рис. 93. Схема для снятия вольт-
амперной характеристики диода
при обратном токе.
По числовым данным первой и второй таблиц на миллиметровой
бумаге строят кривую, представляющую собой вольт-амперную
характеристику диода. По оси ординат откладывают ток в ма, а по
оси абсцисс — напряжение в в; причем прямой ток и прямое напря-
жение считают положительными, а обратный ток и обратное напря-
жение — отрицательными (рис. 94).
]Пр(па)
-аг-
Jotplna)
Рис. 94. Вольт-амперная характеристика полупровод-
никового диода Д7Ж-
143
Обращают внимание, что полученная кривая имеет нелинейный
характер: она показывает резкое возрастание прямого тока, начи-
ная с напряжения около 0,2 в. Поэтому номинальное значение пря-
мого тока для изучаемого диода достигается уже при напряжении
около 0,3 в.
Величина же обратного тока составляет лишь сотые доли мил-
лиампера и мало зависит от величины обратного напряжения. Это
указывает на то, что диод в обратном (непропускном) направлении
имеет очень большое сопротивление, которое увеличивается с воз-
растанием обратного напряжения.
Благодаря односторонней проводимости диод широко применяет-
ся для выпрямления переменного тока.
Практические замечания
Измерения в этой работе следует выполнять без промедлений.
Это важно по двум причинам: длительное прохождение тока через
диод может вызвать нагревание и изменение параметров диода; ре-
зультаты измерений может значительно исказить некоторая «пол-
зучесть» обратного тока диода.
Все соединения в электрической цепи должны иметь хорошие
контакты. В противном случае падения напряжений на контактных
сопротивлениях становятся соизмеримыми с величиной прямого
напряжения на диоде и показания вольтметра не будут соответ-
ствовать истинному значению измеряемой величины.
В результате выполнения работы учащиеся должны получить
указанный выше график. Если останется время, то в качестве упраж-
нения им можно предложить построить график зависимости соп-
ротивления диода в прямом и обратном направлениях от напряже-
ния на диоде, используя при этом числовые данные обеих таблиц.
22.	Изучение полупроводникового триода
(транзистора)
Оборудование (рис. 95): 1) полупроводниковый триод
типа П14 на панели с тремя зажимами, 2) микроамперметр М494
со шкалой на 100 мка, 3) миллиамперметр М45М со шкалами 1,5;
7,5; 15 и 30 ма, 4) авометр школьный, 5) батареи аккумуляторов
З-НКН-10 (3 шт.), 6) реостаты со скользящим контактом на
50—70 ом (2 шт.) 7) ключи (2 шт.), 8) проводники соединительные
с наконечниками (14 шт.).
Основной частью плоскостного триода является тонкая моно-
кристаллическая пластинка германия а (рис. 96, I и II), в которую
со стороны больших граней вплавлены две капли индия б и в. В
результате этого в пластинке образовались три резко разграничен-
ные области с чередующейся проводимостью: две крайние имеют
144
дырочную проводимость и называются эмиттером, г и коллектором д,
средняя же а, получившая название базы, имеет электронную прово-
димость. Триод с таким чередованием проводимости называют трио-
дом р — п — р типа.
Рис. 95. Установка для снятия коллекторных
характеристик полупроводникового триода.
Границы раздела между областями образуют два электронно-
дырочных перехода. Эмиттер-базовый переход называют эмиттер-
ным, а ба за-коллекторный — коллекторным переходом триода.
Рис. 96. Устройство плоскостного триода П14:
/ — пластинка германия с двумя электронно-дырочны-
ми переходами типа р-п-р; II — пластинка германия
в металлическом корпусе.
Каждый переход в отдельности ведет себя как обычный полупровод-
никовый диод, т. е. обладает односторонней проводимостью.
Пластинка германия припаяна оловом к кристаллодержателю
е, который для лучшего теплоотвода соединен с герметизированным
металлическим корпусом триода ж. Вывод з от эмиттера и вывод
и от коллектора проходят через стеклянные изоляторы «; вывод л
145
J*
Рис. 97. Схема включе-
ния триода с общим
эмиттером.
ся через эмиттерный
от базы приварен к корпусу триода и расположен ближе к выводу
эмиттера.
Триод смонтирован на изолирующей панели с тремя зажимами.
Выводы базы, эмиттера и коллектора обозначены на панели соот-
ветственно буквами Б, Э, К.
При включении триода в электрическую цепь руководствуются
следующим правилом: на эмиттерный переход подают прямое напря-
жение, а на коллекторный переход — обратное напряжение. Для
обоих переходов триода типа р — п — р прямым напряжением яв-
ляется такое, при котором к базе под-
ключен отрицательный полюс внешнего
источника тока, а к эмиттеру и к кол-
лектору — положительный полюс. Ве-
личина прямого напряжения обычно со-
ставляет несколько сотых или десятых
долей вольта, а обратное напряжение
равно нескольким вольтам.
Рассмотрим подробнее схему вклю-
чения триода с общим эмиттером
(рис. 97), которая для плоскостных три-
одов считается основной.
В этой схеме обратное напряже-
ние на коллекторный переход подает-
переход, включенный в прямом направ-
лении. Прямое сопротивление эмиттерного перехода мало, поэтому
все подводимое напряжение падает практически на высокоомном кол-
лекторном переходе.
Источник входного сигнала подключают к базе и эмиттеру, а
усиленный сигнал снимают с коллектора и эмиттера.
Явления, протекающие в триоде при работе его в режиме уси-
ления постоянного тока, можно объяснить следующим образом.
Под действием прямого напряжения входного сигнала дырки
из области эмиттера переходят в область базы, а электроны из
области базы переходят в область эмиттера. Ток, который при этом
возникает, называется током эмиттера (/,). Он состоит из тока
дырок и тока электронов, подобно току, протекающему в плоскост-
ном диоде (см. работу 21). Большая часть этого тока переносится
дырками, так как эмиттерная область триода обладает более высо-
кой проводимостью, чем электронная область базы. Эмиттер как бы
впрыскивает дырки в базу, подобно испусканию электронов катодом
вакуумной лампы. База при этом выполняет роль управляющего
электрода, так как от ее потенциала относительно эмиттера зави-
сит число эмиттируемых дырок.
Электронный ток эмиттера течет в цепи базового вывода и по-
тому называется током базы (/б). Дырки же, перешедшие из эмит-
тера в базу, движутся далее к коллекторному переходу. Это движе-
ние происходит главным образом в результате избытка концентра-
14S
ции их около эмиттерного перехода, а также под действием слабого
электрического поля, существующего между эмиттером и коллекто-
ром триода. На пути к коллекторному переходу часть дырок успе-
вает рекомбинироваться с электронами в области базы. Убыль элект-
ронов в базе пополняется притоком их из внешней цепи. Благодаря
малой толщине области базы и небольшой концентрации в ней сво-
бодных электронов большая часть дырок доходит до коллекторного
перехода и под действием электрического поля этого перехода втя-
гивается в область коллектора, который выполняет ту же роль, что
и анод в электронной лампе. Здесь дырки рекомбинируются с элект-
ронами, приходящими из внешней цепи коллектора, и создают ток
коллектора (/к).
Одновременно с переходом (впрыскиванием) дырок из области
эмиттера в область базы во внешнюю цепь эмиттера уходит соот-
ветствующее количество электронов. Уход электронов приводит к
образованию в области эмиттера новых дырок, и потому количество
их не убывает.
Из рассмотрения принципа действия триода следует, что ток
коллектора всегда меньше тока эмиттера, так как часть дырок
эмиттера не доходит до коллектора вследствие рекомбинации их
с электронами базы. Разность между токами эмиттера и коллектора
равна току базы, т. е.
В справедливости этого равенства можно также убедиться, ана-
лизируя распределение токов в схеме, приведенной на рисунке 97.
Ток базы в десятки раз меньше тока Двух других электродов
триода. Небольшое изменение этого тока вызывает значительное
изменение тока эмиттера и тока коллектора. Это свойство триода
применяется для усиления тока (как постоянного, так и перемен-
ного). Одновременно триод может дать усиление напряжения и мощ-
ности, если в цепь коллектора включить нагрузочное сопротив-
ление.
Одним из важнейших параметров полупроводникового триода,
характеризующим его усилительные свойства, является коэффи-
циент усиления по току в схеме с общим эмиттерам. Он равен от-
ношению изменения тока коллектора Д/к к изменению тока базы
Д/б при постоянном напряжении на коллекторе: и
У маломощных триодов величина 0 лежит в пределах 10—100.
Вторым важным параметром триода является обратный ток кол-
лектора, который характеризует температурную стабильность ра-
боты триода. Этот ток является паразитным током, вредно влияю-
щим на режим работы коллекторной цепи. Резкое возрастание этого
147
тока, например, при повышении температуры может нарушить ра-
боту триода.
Значения некоторых параметров триода П14 приводятся ниже
(для температуры окружающей среды 20°С):
Коэффициент усиления по току в схеме
с общим эмиттером............................. 50
Обратный ток коллектора............не более 15 мка
Допустимое напряжение на коллекторе ....	5 в
Допустимый ток коллектора.................. 10	ма
Допустимый ток эмиттера................'	. . 10 ма
Допустимая мощность, рассеиваемая
коллектором .............................. 150	мет
Выполнение работы
Работа делится на две части. В первой из них учащиеся зна-
комятся с устройством полупроводникового триода, наблюдают у не-
го два электронно-дырочных перехода, определяют для каждого пе-
рехода прямое и обратное направления. Затем измеряют прямые и
обратные сопротивления переходов и величину обратного тока кол-
лектора.
Во второй части знакомятся с правилами включения триода в
электрическую цепь, снимают его выходную характеристику и из-
меряют коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером.
1. Измерение сопротивлений эмшптерного и коллекторного пере-
ходов триода и обратного тока коллектора
Перед началом работы школьный авометр включают в качестве
омметра на предел измерения 2000 ом и устанавливают стрелку при-
бора на нуль шкалы. Затем щупы омметра подключают к эмитте-
ру й базе изучаемого триода и, меняя полярность включения, об-
наруживают одностороннюю проводимость эмиттерного перехода.
Замечают полярность напряжения, при которой переход включает-
ся в прямом и обратном направлениях (щуп омметра, идущий от
гнезда с обозначением «общ», является положительным полюсом
внутреннего источника тока омметра).
Далее омметр подключают к базе и коллектору триода и таким
же образом изучают коллекторный переход.
Прямым направлением для обоих переходов является такое,
при котором к базе триода подключен отрицательный полюс источ-
ника тока омметра.
После этого измеряют и записывают величину прямого сопро-
тивления каждого перехода, причем один раз измерение произво-
дят по шкале с множителем 1, а второй — с множителем 100. В
первом случае величина сопротивления будет меньше, чем во вто-
ром, так как первое измерение производится при большем напря-
жении на переходе.
148
Измерение обратных сопротивлений обоих переходов произ-
водят по шкале с множителем 1000. Для этого к зажимам омметра,
обозначенным «4, 5 в», подключают внешний источник тока указан-
ного напряжения и перед началом измерений снова устанавливают
стрелку прибора на нуль шкалы омметра.
Прямые сопротивления обоих переходов имеют величину поряд-
ка 50—300 ом, а обратные — 1000—2000 ком. В случае резкого от-
клонения от этих пределов или изменения величины сопротивлений
в процессе измерения триод считается неисправным.
В выводах, которые будут делать учащиеся по окончании этой
части работы, следует предостеречь их от ошибки представлять
себе триод как простую совокупность двух
диодов, включенных навстречу друг другу.
С этой целью необходимо предложить им
измерить сопротивление сразу двух перехо-
дов триода. Для этого щупы омметра под-
ключают к эмиттеру и коллектору триода
(щуп с обозначением «общ» соединяют с эмит-
тером), оставляя вывод базы свободным (та-
кое включение допустимо только в цепь ом-
метра).
Общее сопротивление двух переходов по-
лучается значительно меньше величины об-
ратного сопротивления одного коллекторно-
го перехода. Это указывает на то, что ток
коллекторного перехода, а значит, и его об-
Рис. 98. Схема вклю-
чения приборов для
измерения обратного
тока коллектора три-
ратное сопротивление зависит от величины	ода.
тока эмиттерного перехода, тогда как у двух
обычных полупроводниковых диодов такой зависимости не суще-
ствует. При любой схеме включения диодов ток каждого из них
зависит только от величины и полярности приложенного к нему нап-
ряжения и не зависит от электрического состояния другого диода.
В заключение измеряют обратный ток коллектора триода, соб-
рав для этого электрическую цепь по схеме рисунка 98.
По общепринятой методике обратный ток коллектора измеряется
в цепи коллектор — база при разомкнутой цепи эмиттера. Поэтому
положительный полюс источника тока напряжением около 4 в сое-
диняют с базой, а отрицательный полюс — с коллектором через
микроамперметр со шкалой 100 мка.
Таблица результатов измерений
Тип триода	Сопротивление эмит- терного перехода		Сопротивление кол- лекторного перехода		Обратный ток коллектора, мка
	прямое, ом	обратное, ком	прямое, ом	обратное, ком	
П14	53—320	2000	| 50 — 320 |	1000	4
149
У исправного триода Ш4 величина обратного тока коллектора
составляет не более 15 мка.
2. Зависимость тока коллектора от напряжения между коллек-
тором и эмиттером при различных токах базы
Изучаемый триод включают в качестве усилителя постоянного
тока по схеме с общим эмиттером (рис. 99). Усиливаемый ток берут
от одной банки аккумуляторной батареи З-НКН-10 с помощью потен-
циометра /?, и измеряют микроамперметром со шкалой 100 мка.
Рис. 99. Схема включения приборов для снятия
коллекторных характеристик триода.
Обратное напряжение до 5 в подают на коллекторный переход от
батареи аккумуляторов 52 и контролируют вольтметром V (авомегр,
включенный в качестве вольтметра со шкалой 10 в). Для измерения
тока коллектора служит миллиамперметр М45М со шкалой 7,5 ма.
При выполнении работы необходимо соблюдать определенную
очередность включения переходов триода. Первым включается эмит-
терный переход, причем скользящий контакт реостата должен
находиться согласно схеме в нижнем положении, а затем замыка-
ют цепь коллектора.
Работу начинают с проверки усилительного действия триода.
Для этого с помощью потенциометра немного изменяют ток ба-
зы и наблюдают, как это вызывает значительное изменение тока кол-
лектора при напряжении на коллекторе 3—4 в.
Далее определяют коэффициент усиления триода по току. С
этой целью ток базы устанавливают, например, 50 мка и измеряют
соответствующую этому значению величину тока коллектора при
напряжении на коллекторе 4 в. Затем положение движка реостата
изменяют так, чтобы ток базы стал равным 100 мка, и снова
измеряют величину тока коллектора. Коэффициент усиления по
току вычисляют по формуле:
где Д/к — изменение тока коллектора в ма, Д/б — изменение то-
ка базы в ма.
150
После этого снимают полные коллекторные характеристики три-
ода при двух постоянных значениях тока базы, например 50 и 100 мка.
Для этого, передвигая скользящий контакт реостата Т?2, постепен-
но увеличивают напряжение на коллекторе вначале на 0,5 в, а когда
изменение тока коллектора почти прекратится, на 1 в и каждый раз
записывают в таблицу показания вольтметра и миллиамперметра.
Таблица результатов измерений
для триода П14
Ток
базы,
мка
Напряже-
Токкол- ние на
лектора, коллек-
ма торе,
50
»
»
»
100
»
»
»
о
2,4
2,45
2,5
2,6
2,7
2,8
4,2
4,4
4,6
4,8
5,0
5,2
0
0,5
1
2
3
4
5
0,5
1
2
3
4
5
Рис. 100. Коллекторные ха-
рактеристики триода П14:
1 — при токе базы 50 мка;
2 — при токе базы 100 мка.
По данным таблицы строят два графика зависимости тока кол*
лектора от напряжения на коллекторе при постоянном токе базы
(рис. 100). По вертикальной оси откладывают значения коллектор-
ного тока в миллиамперах, по горизонтальной — напряжения меж-
ду коллектором и эмиттером в вольтах.
Исследование вольтамперных характеристик триода позволяет
установить, что ток коллектора при постоянном токе базы практи-
чески перестает зависеть от напряжения на коллекторе начиная
с 0,5—1 в. Это свойство говорит о том, что триод может нормально
работать при весьма низком напряжении питания, не превышающем
1 в. Кроме того, резкое изменение крутизны характеристик, начи-
ная примерно с 1 в, указывает на возрастание внутреннего сопро-
тивления триода. Это позволяет нагрузить триод на относительно
большое сопротивление и снять с него значительно усиленное на-
пряжение.
По семейству коллекторных характеристик можно получить не-
обходимые сведения относительно выбора рабочих напряжений и
токов, а также рассчитать коэффициент усиления по току.
Графический способ определения коэффициента усиления пока-
зан на рисунке 100. Через точку, лежащую на горизонтальной оси и
соответствующую рабочему напряжению, например 4 в, проводят
151
прямую, параллельную оси токов до пересечения с графиками-ха-
рактеристиками (вертикальная пунктирная линия). Из точек пере-
сечения прямой с графиками-характеристиками проводят две гори-
зонтальные прямые до пересечения с осью токов (обозначены пункти-
ром). Тогда коэффициент усиления по току будет равен отношению
разности токов коллектора к разности токов базы, при которых сня-
ты характеристики:
8 =	= -А-.2’7 = 46.
г Д/б 0,1 — 0,05
По семейству коллекторных характеристик можно видеть так-
же, как изменяется коэффициент 0 в зависимости от величины тока
коллектора или напряжения на коллекторе. Вначале коэффициент
0 резко возрастает (участок, где характеристики сходятся в нуле-
вую точку), а затем это изменение практически прекращается, так
как характеристики идут почти параллельно. Нормального значе-
ния коэффициент р достигает уже при токе 1—3 ма. Поэтому в боль-
шинстве усилительных схем режим триода по постоянному току
выбирают таким, чтобы начальный ток коллектора был не меньше
1 ма.
Практические, замечания
При выполнении работы необходимо соблюдать основные пра-
вила обращения с триодом. Прежде всего следует помнить о том,
что на триод нельзя подавать напряжение, величина которого пре-
вышает максимально допустимое значение. Повышенное напряже-
ние может привести к пробою триода. Опасным является даже крат-
ковременная подача напряжения обратной полярности (за исклю-
чением малых значений).
Величина тока, протекающего через переходы триода, не долж-
на превышать 10 ма.
При работе с триодом следует избегать замыкания выводов ба-
зы и коллектора.
Вывод базы присоединяют всегда -первым, а все переключения
в цепи производят при отключенном источнике питания.
При необходимости оборудование для выполнения этой работы
может быть заменено другим. Для измерения сопротивлений перехо-
дов триода можно применить авометр типа ТТ-1, Ц-20 или омметр
с напряжением источника тока до 5 в и с достаточно большим
внутренним сопротивлением.
Измерение обратного тока коллектора можно произвести с по-
мощью авометра, включенного в качестве омметра, если отсчет по-
казаний прибора производить не по шкале омметра, а по шкале по-
стоянного тока, считая всю шкалу прибора за 150 мка.
Измерять напряжение на коллекторе можно также вольтметром
постоянного тока М45М со шкалами 3, 15, 150 и 300 в. В качестве
источника тока можно взять батарею для карманного фонаря.
152
Наконец, работу можно поставить с любым маломощным трио-
дом типа р — п — р: П13, П13А, П13Б, П15 или с триодами типа
п — р — п: П8, П9, П9А, П10, ПН. Принцип работы триодов типа
п — р — п полностью аналогичен принципу работы триодов типа
р — п — ре той разницей, что напряжения на электроды подаются
обратной полярности: на эмиттер относительно базы подается от-
рицательное напряжение, а на коллектор относительно базы —
положительное напряжение. Другими словами, свойства триодов
типа п — р — п симметричны свойствам триодов типа р — п — р.
23. Определение электроемкости конденсаторов
Оборудование (рис. 101): 1) конденсаторы постоянной
емкости (4 шт.) (0,5; 1; 1; 2 мкф), 2) гальванометр школьный (мил-
лиамперметр) и к нему приставка — панелька с двумя диодами,
Рис. 101. Оборудование к работе 23.
3) выпрямитель лабораторный ВС-6 реконструированный, дающий
120 в постоянного напряжения и 18 в переменного, 4) переключа-
тель однополюсный, 5) провода соединительные (8 шт.).
Предварительные замечания
Если заряжать конденсатор постоянной емкости от одного и
того же источника постоянного напряжения, а затем разряжать его
через гальванометр, то стрелка гальванометра всякий раз будет
отбрасываться по шкале на одно и то же число делений. При кон-
денсаторах другой емкости гальванометр покажет иную величину
отброса стрелки.
Очевидно, имея конденсаторы известной емкости (эталоны), мож-
но экспериментальным путем убедиться, что отброс стрелки гальвано-
метра п прямо пропорционален С — величине емкости конденсатора
(п — kC), и определить коэффициент пропорциональности^ = —),
С
153
выражающий собой число делений, приходящихся на 1 мкф. А зная
коэффициент и повторив опыт с конденсатором неизвестной емкос-
ти, можно по отбросу стрелки гальванометра определить емкость
этого конденсатора.
В правильности полученных результатов легко убедиться, если
определить емкость того же конденсатора другим методом, напри-
мер, измеряя величину переменного тока в цепи с включенным кон-
денсатором. Здесь, как и в прежних опытах, сначала пользуются
конденсаторами известной емкости и устанавливают прямую пропор-
циональную зависимость показаний миллиамперметра от величины
емкости. Затем вычисляют коэффициент пропорциональности и на-
ходят неизвестную емкость.
В содержание работы входит определение емкости конденсато-
ров двумя указанными методами и сравнение емкости при парал-
лельном и последовательном соединении конденсаторов.
Выполнение работы
Составляют по рисунку 102 электрическую цепь из источника
постоянного напряжения (клеммы + и — 120 в на выпрямителе),
конденсатора известной емкости (0,5 мкф), гальванометра (школь-
ного миллиамперметра) и однополюсного переключателя.
Заряжают конденсатор, соединив на короткое время цепь о
источником тока — переключателем. Затем, сосредоточив внима-
ние на стрелке гальванометра, быстрым движением переключателя
замыкают цепь на гальванометр и замечают по шкале максималь-
ное отклонение (отброс) стрелки, отсчитывая на глаз десятые доли
деления. Повторяют опыт несколько раз, чтобы точнее заметить по-
казание стрелки гальванометра, и вычисляют коэффициент пропор-
циональности.
Рис. 102. Схема для
определения емкости
конденсатора.
। № опытов |	Емкость конденса- тора, мкф	Число де- лений по шкале гальвано- метра	Коэффици- ент пропор- циональ- ности (fe = n/Q \]мкф
1	0,5	1,2	2,4
2	1	2,3	2,3
3	2	4,9	2,4
Среднее 2,4
Проделывают этот опыт о конденсаторами другой емкости и
результаты измерений и вычислений записывают в помещенную вы-
ше таблицу:
154
После этого в электрическую цепь включают конденсатор не-
известной емкости Сх и определяют, на сколько делений отклоняет-
ся стрелка гальванометра в этом случае. Зная коэффициент пропор-
циональности k, находят, что
п
~k
В качестве неизвестного может быть взят один конденсатор из
имеющихся в наборе, например в 1 мкф. При этом обозначение ем-
кости на нем можно заранее заклеить полоской бумаги.
Затем берут два конденсатора известной емкости и включают
их в цепь сначала параллельно, а затем последовательно (рис. 103).
-183
Рис. 103. Схема парал-
лельного и последова-
тельного включения кон-
денсаторов в цепь.
Рис. 104. Схема
для определения
емкости конденса-
тора.
Каждый раз определяют описанным выше способом емкость соеди-
ненных конденсаторов.
Далее собирают цепь по рисунку 104 с источником переменного
тока (зажимы 18 в на выпрямителе), конденсатором и миллиампер-
метром. При этом к зажимам миллиамперметра предварительно
подключают колодочку, на которой смонтирован однопол у пер иод-
ный выпрямитель из двух диодов и зажимы А и Б для включения
прибора в цепь переменного тока (рис. 105). В цепь поочередно вклю-
чают конденсаторы известной емкости (0,5; 1; 2 мкф) и по получен-
ным данным вычисляют коэффициент пропорциональности. Ре-
зультаты измерений и вычислений записывают в таблицу, аналогич-
ную предыдущей. Только в третьей графе вместо величины отброса
стрелки гальванометра записываются показания миллиамперметра.
Затем измеряют емкости конденсаторов при параллельном и пос-
ледовательном соединении (рис. 106). Сравнивают полученные ре-
зультаты с теми, которые были найдены первым методом, и убеж-
даются, что они, как правило, совпадают между собой.
155
Практические замечания
L В качестве источника постоянного напряжения для опытов
по зарядке конденсаторов может быть использована батарея галь-
ванических элементов БАС-80 или кенотронный выпрямитель с вы-
сокоомным потенциометром. Вместо школьного гальванометра мож-
но взять авометр. В этом случае не
потребуется приставка для вы-
прямления переменного тока.
2. В связи с тем что одной из
задач данной работы является оз-
накомление учащихся с различны-
ми методами определения емкости
конденсаторов, работу можно рас-
ширить и провести измерение ем-
Рис. 106. Схема параллельного и после-
довательного включения конденсаторов
в цепь переменного тока.
Рис. 105. Миллиамперметр с
колодкой-выпрямителем; вни-
зу показана колодка отдельно.
кости конденсатора с применением мостиковой схемы (рис. 107).
При этом оборудование придется дополнить реохордом, зуммером и
Рис. 107. Схема мостика для определения
емкости конденсатора.
головными телефонами.
Между клеммами А и В
реохорда включаются кон-
денсаторы С\ и С2. В ка-
честве питающего устрой-
ства применяется батарея
аккумуляторов Б или вып-
рямитель (зажимы на 6 в) и
зуммер 5, позволяющий
получить прерывистый ток.
За изменениями тока в
мостике при перемещении
движка вдоль реохорда сле-
дят по изменению силы зву-
ка в головных телефонах Г.
156
Для выполнения опытов на место конденсаторов С\ и С2, обо-
значенных на схеме, ставят конденсаторы по 1 мкф. Перемещая дви-
жок на реохорде в ту или другую сторону, находят такое его поло-
жение, когда звук в телефонах почти пропадает.
Повторяют опыты, включая на место конденсатора С2 другие кон-
денсаторы известной емкости, например 0,5 и/сф, затем 2 мкф,
оставляя конденсатор Ct прежним, т. е. 1 мкф. Записывают в таб-
лицу значения емкости конденсаторов в мкф для всех случаев, величи-
ны отрезков в мм по реохорду, а также вычисленные отношения ем-
Ci	АД
кости конденсаторов — и отношения отрезков на реохорде — .
са	дв
Таблица результатов измерений
№ опытов	С1 мкф	Сг мкф	АД мм	ДВ мм	с X	АД ДВ
1	1	1	245	255	т-1	245 f 255
2	1	0,5	338	162	-h~2	338 	« 2 162
3	1	2	165	335		165 л 	« 0,5 335
Сравнивая полученные отношения и принимая во внимание до^
пустимые погрешности при измерениях, делают заключение, что эти
отношения равны.
После этого на место конденсатора С2 ставят конденсатор не-
известной емкости Сх и, перемещая движок на реохорде, находят
описанным методом неизвестную емкость. В качестве эксперимен-
тальных упражнений можно предложить учащимся задание:
1) Определить емкость конденсатора СЛ, заменив в схеме мостика
конденсатор Сх другим, например 0,5 мкф или 2 мкф.
2) В схеме мостикд поменять местами конденсаторы Сх и Сх и оп-
ределить неизвестную емкость, обратив внимание на то, как изме-
нится в этом случае отношение плеч реохорда.
24. Определение индуктивности катушки
Оборудование (рис. 108): 1) катушка индуктивности
в 1 гн образцовая, 2) набор конденсаторов (бумажных) известной
емкости: 0,5 мкф, 1 мкф (2 шт.), 2 мкф, 4 мкф и 6 мкф, 3) авометр
школьный или миллиамперметр для измерения переменного тока
на 100 ма, 4) выпрямитель ВС-6 для лабораторных работ реконст-
руированный, с зажимами 18 в переменного тока, 5) ключ лабора-
157
торный, 6) сердечник железный от разборного трансформатора,
7) проводники соединительные с наконечниками (11 шт.).
Образцовая катушка индуктивности в 1 гн типа КИ-1 (рис. 109)
представляет собой цилиндрический пластмассовый каркас диамет-
Рис. 108. Оборудование к работе 24.
ром 120 мм и высотой 40 мм, на котором помещена обмотка из мед-
ного изолированного провода, защищенная снаружи оберткой из
Рис. 109. Катушка индук-
тивности типа КИ-1.
прессшпана и лакоткани.
Обмотка в 3500 витков выполне-
на проводом диаметром 0,3 мм. При
этом омическое сопротивление катуш-
ки равно 216 ом, а допустимая величи-
на тока 0,1 а. Сверху катушка имеет
два зажима для включения в цепь.
Конденсаторы типа КБГ-МН в
1 мкф (2 шт.) и в 2 мкф берутся из
комплекта оборудования к предыду-
щей работе по определению ем-
кости конденсаторов. К ним добав-
ляются еще два конденсатора — 4 мкф и 6 мкф. Все конденсаторы
монтируются на панельках с двумя зажимами.
Содержание работы
Если соединить последовательно катушку индуктивности L с
конденсатором Сив эту цепь включить генератор переменного тока,
то в цепи возникнут электрические колебания.
Частота этих вынужденных колебаний в общем случае не совпа-
дает с частотой собственных колебаний цепи, определяемой уравне-
нием: -
2я/L-C
158
где f — частота колебаний в герцах, L — индуктивность, выражен-
ная в генри, С — емкость, выраженная в фарадах.
Когда частота собственных колебаний цепи далека от частоты
генератора, то общее сопротивление цепи велико и ток в ней незна-
чителен.
При сближении частоты собственных колебаний цепи и частоты
генератора наблюдается увеличение тока и, когда частоты совпада-
ют, общее сопротивление цепи падает до минимума, а ток становит-
ся наибольшим, наступает явление резонанса. При этом, чем мень-
ше омическое сопротивление цепи, тем больше величина тока при
резонансе и тем резче выступает явление резонанса.
Чтобы добиться резонанса, можно либо изменять частоту 'Внеш-
него воздействия, либо изменять собственную частоту контура по-
средством изменения индуктивности или емкости.
В настоящей работе применяется второй способ, т. е. частота ге-
нератора остается постоянной (частота сети 50 гц), а изменяется
емкость цепи при неизменной индуктивности и стабильном входном
напряжении. Емкость изменяют включением в цепь разных, но впол-
не определенных по величине конденсаторов-эталонов.
При этом, измеряя всякий раз величину тока в цепи, получают
ряд соответствующих значений тока и емкости конденсаторов.
Построив по полученным результатам измерений резонансную
кривую, выражающую зависимость величины тока от емкости, опре-
деляют по этому графику емкость С, соответствующую резонансу
в цепи. Найденное значение емкости подставляют вместе с извест-
ной частотой 50 гц в приведенную выше формулу и определяют не-
известную индуктивность L. При этом формулу переписывают так:
4яа>/а«С ’
В данной работе снимать показания и строить всю резонансную
кривую нет надобности. Важно лишь сделать несколько отсчетов
для точек, расположенных на вершине, а также до и после положе-
ния максимума, чтобы можно было убедиться в нормальном ходе
процесса и построить вершину кривой^ Как видно из предыдущего,
емкость в цепи изменяется не плавно, а ступенями. При подходе
к резонансу желательно ступени сделать мельче, т. е. уменьшить
величину подключаемых конденсаторов, например до 1 или 0,5 мкф.
Выполнение работы
Собирают по рисунку ПО цепь из последовательно соединенной
катушки индуктивности L, величину которой требуется определить,
конденсатора С—4 мкф, ключа К и авометра (миллиамперметр для пе-
ременного тока на 500 ма). Подключают цепь к источнику перемен-
159
ной э. д. с., т. е. к зажимам переменного тока 18 в на выпрямителе.
Замыкают ключ и измеряют величину тока в цепи.
Затем вместо конденсатора в 4 мкф присоединяют конденсатор
в 6 мкф и опять определяют величину тока в цепи.
Рис.* ПО. Схема цепи для полу-
чения электрического резонанса.
6 + 4+ 1 =11 и т. д.)
таблицу:
Результаты
Далее присоединяют парал-
лельно конденсатору в 6 мкф
еще конденсатор в 2 мкф. Полу-
чают емкость 8 мкф и опять оп-
ределяют величину тока в цепи.
Продолжают измерения то-
ка при 9, 10, 11, 12, 14 мкф,
присоединяя конденсаторы па-
раллельно друг другу (напри-
мер: 6 + 2 + 1=9; 6+4=10;
измерений записывают в
Ем- Величи-
Д’
кость
С
мкф
на тока
Цф
ма
1
2
3
4
5
6
7
8
4
6
8
9
10
11
12
14
15
30
55
62
65
63
62
57
Рис. 111. График зависимости величины
тока от изменения электроемкости.
По полученным данным строят график (рис. 111), из которого
находят, что максимальное значение тока в цепи (резонанс) наблю-
дается при емкости в 10 мкф.
Это значение емкости С подставляют в формулу и находят ин-
дуктивность катушки:
4.3,142.50М‘Ю* Юф-6
Сравнивая полученный результат с индуктивностью, обозначен-
ной на катушке, убеждаются в правильности измерений и вычис-
лений.
160
Затем вставляют в катушку железный сердечник от разборного
трансформатора (одну половинку) и повторяют, как и в первом опыте,
измерения величины тока в цепи при изменении емкости. В этом
случае начинать измерения следует с конденсатора в 2 мкф, а по-
том включать 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и 6 мкф.
Построив резонансную кривую и определив емкость С, соответ-
ствующую резонансу, находят по формуле индуктивность катушки
с железным сердечником. Убеждаются, что железный сердечник зна-
чительно увеличивает индуктивность.
Практические замечания
Если в физическом кабинете имеется звуковой генератор, на-
пример ГЗ-1, то можно провести измерение индуктивности катушки
с применением более высокой частоты, чем 50 гц. Тогда катушку
можно взять с меньшей индуктивностью, а конденсаторы — с мень-
шей емкостью. При этом максимум резонансной кривой может
быть получен плавным изменением частоты колебаний генератора.
25. Сборка простейших радиоприемников
на электронных лампах
Оборудование (рис. 112): 1) комплект деталей для сборки,
радиоприемников (лабораторный набор по радиотехнике), 2) вольт-
Рис. 112. Оборудование к работе 25.
метр М45М или авометр (один на три звена), 3) аккумуляторный
элемент НКН-10, 4) анодная батарея, 5) антенна, 6) заземление.
6 Заказ 311
161
В комплект для сборки радиоприемников входят перечислен-
ные ниже детали, которые хорошо видны на рисунке 112 и затем на
рисунках 114, 116 и 119:
1.	Конденсатор переменной емкости 500 пф, укрепленный на
панели с двумя зажимами.
2.	Двелампбвые семиштырьковые панельки, смонтированные на
квадратных панелях с пятью зажимами. К зажимам присоедине-
ны гнезда ламповой панельки соответственно цоколевке лампы 1К1П
или 1К2П. На панелях для ламп, около зажимов, сделаны обозначе-
ния: А — анод, ЭС — экранная сетка, Н — накал, УС — управ-
ляющая сетка.
3.	Контурная катушка на квадратной панели с четырьмя зажи-
мами. Катушка состоит из двух отдельных обмоток: средневолновой
(для волн 200—500 л) и длинноволновой (для волн 750—2000 ле),
намотанных на общий цилиндрический каркас. Соответствующие обо-
значения СВ и ДВ имеются на панели у зажимов.
4.	Катушка обратной связи, намотанная на цилиндрическом кар-
касе. Катушка снабжена гибкими проводничками с наконечниками.
5.	Детектор — германиевый диод, закрепленный на подставке
с двумя зажимами.
6.	Реостат накала сопротивлением 50 ом на панели с двумя за-
жимами.
7.	Три сопротивления: — 22 ком, — 510 ком и /?3 —
1,2 Мом, смонтированные на отдельных панельках с зажимами.
8.	Три конденсатора: Сх —150 пф, Са — 1000пф и С3 — 1000 пф,
смонтированные на отдельных панельках с зажимами. Панелька кон-
денсатора С3 имеет, кроме того, пару гнезд для телефона.
9.	Лампы 1К1П или 1К2П (2 шт.).
10.	Телефонные трубки электромагнитные с оголовьем (пара).
11.	Комплект соединительных проводников (9 шт.)
12.	Перемычки соединительные (15 шт.).
Панели, на которых смонтированы детали, подобраны таким об-
разом, что весь комплект компактно укладывается в фанерный ящик
(рис. 112).
Рабочее место ученика должно быть оборудовано антенной (ком-
натного типа, если радиостанция расположена близко) и заземле-
нием, провод от которого должен быть подведен к клемме под краем
крышки ученического стола.
Источниками питания могут служить гальванические элементы
или аккумуляторы. Для работы ламповых приемников требуется на-
пряжение для накала ламп 1,2 в. Напряжение анодной батареи
25—80 в.
Выполнение работы
В этой работе учащиеся, руководствуясь принципиальными схе-
мами, должны собрать из готовых деталей следующие радиоприемни-
ки: детекторный, одноламповый с сеточным детектированием или
162
одноламповый с сеточным детектированием и 'обратной связью,
двухламповый приемник с одним каскадом усиления низкой часто-
ты или двухламповый приемник с одним каскадом усиления высо-
кой частоты. Принять ближайшие радиостанции.
Рис. 113. Схема детекторного
радиоприемника.
1. Сборка детекторного приемника
Для сборки детекторного приемника учащиеся получают прин-
ципиальную схему (рис. 113), конденсатор переменной емкости, кон-
турную катушку, детектор, па-
нельку с конденсатором и гнездами
для телефона, телефонные трубки,
соединительные проводники и пе-
ремычки.
По полученной схеме собирают
приемник (рис. 114) и проверя-
ют правильность соединений. Пос-
ле этого надевают телефонные труб-
ки и медленно вращают ручку кон-
денсатора, пока не станет слыш-
на работа радиостанции. Затем ме-
няют обмотку катушки и настраива-
ют приемник на станцию, работающую во втором диапазоне волн.
Рис. 114. Детекторный радиоприемник.
2. Сборка однолампового и двухлампового приемников
На рисунке 115 представлена схема однолампового регенерато-
ра О—V — О, по которой учащиеся собирают приемник, а на ри-
сунке 116 приемник изображен в собранном виде.
Приступая к сборке, устанавливают подвижный контакт реоста-
та накала на максимальное сопротивление, а катушку обратной
6*
163
связи располагают подальше от контурной катушки» После сборки и
проверки правильности соединения к зажимам Н-Н ламповой па-
нели присоединяют вольтметр и поворачивают ручку реостата, пока
вольтметр не покажет 1,2 в. После этого отключают вольтметр и вра-
щают ручку переменного конденсатора, чтобы слышать работу пе-
Рис. 115. Схема однолампового радио-
приемника 0-V-0.
редающей станции. Далее начинают приближать катушку обратной
связи к катушке контура. Если при этом возникает генерация (свист
и искажение приема), значит, катушка обратной связи включена пра-
Рис. 116. Одноламповый радиоприемник 0-V-0.
вильно. Если генерация возникать не будет, то надо проводники от
катушки обратной связи переменить местами.
Прослушав работу станций на двух диапазонах с этим приемни-
ком, всю установку разбирают. Затем приступают к сборке и испы-
танию двухлампового приемника по одной из двух схем 0~V— 1
164
Рис. 117. Схема двухлампового радиоприемника 0-V-1.
Рис. 118. Схема двухлампового радиоприем-
ника 1-V-0.
Рис. 119. Двухламповый радиоприемник 0-V-1.
и 1—V—0, приведенных на рисунках 117 и 118. При этом соблюдают
тот же порядок, что и при сборке однолампового приемника. В
собранном виде двухламповый приемник О—-V—1 представлен на
рисунке 119.
165
Практические з а м е'ч а н и я
Следует учитывать, что приемник, доведенный до генерации,
сам излучает и создает помехи другим приемникам, принимающим
эту же радиостанцию, поэтому обратную связь надо по возможности
избегать доводить до генерации. Необходимо внимательно следить
за тем, чтобы напряжение накала нитей лампы не превышало 1,2 в,
так как это может привести к потере эмиссии и лампа выйдет из
строя.
Применяемые здесь схемы приемников являются простейшими
радиосхемами. Вместе с тем они будут самыми сложными из всех
электрических схем, с которыми основной массе учащихся средней
школы приходится иметь дело в курсе физики. Поэтому использова-
ние принципиальных радиосхем для руководства при сборке прием-
ников из готовых деталей надо признать вполне рациональным, тем
более что описанная работа предназначена не для отдельных радио-
любителей, а для всего класса; она ставится не в порядке кружко-,
вой работы, а включается в обязательный практикум по электри-
честву. Предполагается, что перед практикумом при прохождении
темы «Электромагнитные колебания и волны» учащиеся уже ознако-
мились с физическими основами радиоприема и радиопередачи.
26. Сборка простейших радиоприемников
на полупроводниковых приборах.
Оборудование: 1) комплект деталей для сборки радио-
приемников, 2) батарея аккумуляторов З-НКН-10, 3) антенна, 4)
заземление.
Комплект деталей для сборки радиоприемников содержит
(рис. 120):
1.	Два германиевых плоскостных триода типа П14, смонтиро-
ванных на изолирующих панелях размером 70 X 50 X 15 мм с тре-
мя зажимами. Выводы от эмиттера, базы и коллектора соединены
с зажимами без пайки и обозначены на панели соответственно бук-
вами Э, Б, К. Коллектор и база у одного триода соединены через
постоянное сопротивление порядка 50—100 ком.
2.	Детектор германиевый точечный типа Д1Ж1.
3.	Конденсатор переменной емкости от 15 до 500 пф.
4.	Конденсатор постоянной емкости 150 пф типа КСО.
5.	Конденсатор постоянной емкости 1000 пф типа КСО.
6.	Два малогабаритных электролитических конденсатора типа
ЭМ, емкостью 5—10 мкф с рабочим напряжением 10—15 в.
7.	Гнезда для телефона с конденсатором 1000 пф типа КСО.
1 Детектор и следующие за ним детали от 3-й до 11-й смонтированы на
отдельных изолирующих панелях с двумя зажимами.
166
8.	Сопротивление 22 ком постоянное непроволочное типа ВС.
9.	Сопротивление 470 ком постоянное непроволочное типа ВС.
10.	Сопротивление 1,2 Мгом постоянное непроволочное типа ВС.
11.	Две контурные катушки для длинных волн (ДВ) и средних
волн (СВ). Катушки намотаны на цилиндрическом пластмассовом
каркасе диаметром 30 мм, укрепленном на изолирующей панели с
четырьмя зажимами. Около зажимов на панели сделаны обозначе-
ния ДВ и СВ. Катушка длинных волн намотана «внавал» проводом
ПЭЛШО-0,14 и содержит 130 витков; ширина намотки — 7 мм.
Рис. 120. Комплект деталей для сборки радиоприемников
на полупроводниках.
Катушка средних волн намотана в один слой проводом ПЭЛ-0,31
и содержит 72 витка; ширина намотки — 25 мм.
12.	Катушка обратной связи на панели (1Q0 витков, провод
ПЭЛ-0,45). Концы катушки припаяны к гибким проводникам с на-
конечниками под зажимы.
13.	Телефонные трубки с оголовьем.
14.	Комплект соединительных проводников разной длины с на-
конечниками — 23 шт.
Комплект деталей хранится в фанерном ящике (рис. 121).
Выполнение работы
Основная задача для учащихся состоит в том, чтобы собрать
из готовых деталей простейшие радиоприемники прямого усиления,
руководствуясь только принципиальными схемами. Для контроля
собранных приемников они должны принимать работу ближайших
радиостанций.
1.	Сборка детекторного приемника с усилителем низкой частоты
на одном триоде
Вначале из катушки индуктивности Lx и конденсатора перемен-
ной емкости Са собирают входной контур приемника (рис. 122).
167
В зависимости от диапазона принимаемых волн в контур включают
катушку длинных волн или катушку средних волн. К собранному
контуру подключают диодный детектор Д1Ж- Последовательно с де-
тектором включают нагрузочное сопротивление Rv а параллельно
сопротивлению — блокировочный конденсатор Са, который необ-
Рис. 121. Хранение комплекта деталей для сборки
радиоприемников на полупроводниках.
ходим для замыкания на землю высокочастотной составляющей про-
детектированного сигнала.
Включение детектора ко всем виткам катушки контура значи-
тельно увеличивает напряжение высокой частоты на детекторе и в
то же время мало шунтирует контур, поскольку входное сопротив-
ление германиевого диода сравнительно велико.
Усилитель низкой частоты собирают на триоде, у которого база
и коллектор соединены между собой через постоянное сопротивле-
ние R2 величиной 50—100 ком. Усилитель подключают к нагру-
зочному сопротивлению детектора через электролитический конден-
сатор С4, который включают в цепь с соблюдением указанной на
схеме полярности. Величина емкости этого конденсатора в значи-
тельной степени определяет громкость и качество приема.
В коллекторную цепь триода включают электромагнитные теле-
фоны вместе с блокировочным конденсатором Съ. Питание триода осу-
ществляется через обмотку телефонов.
С помощью сопротивления /?2 создается начальный ток триода,
необходимый для смещения рабочей точки на прямолинейный учас-
168
ток характеристики триода, т. е. обеспечивается неискаженное уси-
ление сигнала. Это сопротивление одновременно создает обратную
отрицательную связь по постоянному току, в результате которой осу-
ществляется температурная стабилизация работы триода и предупре-
ждается возможная генерация усилителя.
Рис. 122. Схема детекторного приемника с усилителем
низкой частоты на одном триоде.
К собранному приемнику подключают заземление и антенну. По-
следнюю присоединяют к входному контуру через конденсатор
Ср который повышает избирательность приемника и облегчает прием
радиостанций в условиях значительных помех. Кроме того, этот
конденсатор уменьшает влияние антенны на емкость контура и
тем самым значительно увеличивает диапазон перекрываемых
частот.
В последнюю очередь включают источник питания. Затем, вра-
щая ручку конденсатора переменной емкости, производят настрой-
ку и прием работающих радиостанций.
2.	Сборка детекторного приемника с усилителем низкой частоты
на двух триодах
Для более громкого приема к собранному приемнику подключа-
ют еще один каскад усиления низкой частоты, собранный по рисун-
ку 123.
Первый триод теперь выполняет роль усилителя напряжения, а
второй — усилителя мощности. Поэтому в коллекторную цепь пер-
вого триода включают нагрузочное сопротивление /?3, с которого
усиленное напряжение низкой частоты подают через электролитиче-
ский конденсатор Съ на базу второго триода. Электролитические
конденсаторы С4 и С5 включают в цепь с соблюдением указанной
на схеме полярности.
В выходную цепь второго триода включают электромагнитные
телефоны. Вместо телефонов теперь можно включить громкогово-
ритель с выходным трансформатором и получить громкоговорящий
прием.
169
Качество работы двухкаскадного усилителя в большей степени
зависит от величины напряжений смещения на базах обоих триодов.
Необходимые смещения создаются с помощью постоянных сопротив-
лений и Т?4. Эти сопротивления создают одновременно отрица-
Рис. 123. Схема детекторного приемника с усилителем низкой
частоты на двух триодах.
тельные обратные связи, благодаря которым осуществляется темпе-
ратурная стабилизация всего усилителя.
3.	Сборка приемника на одном триоде
Полупроводниковый триод может выполнять одновременно функ-
ции детектора и усилителя. Для этого с базы триода необходимо
снять дополнительное отрицательное смещение. Тогда эмиттерный
переход триода будет пропускать усиливаемый ток только одной по-
лярности. Когда на эмиттерный переход триода действует положи-
тельная полуволна входного напряжения, триод закрыт и ток в кол-
лекторной цепи отсутствует. Во время отрицательной полуволны
входного сигнала в цепи базы возникает ток и одновременно про-
ходит усиленный ток в коллекторной цепи, повторяющий форму
входного тока. Иначе говоря, триод осуществляет детектирование
входного сигнала и одновременно его усиление.
Принципиальная схема такого приемника показана на рисун-
ке 124.
Качество работы приемника и прежде всего его избирательность
зависят от согласования входного контура с триодным детектором.
Входное сопротивление триода, включенного по схеме с общим эмит-
тером, невелико. Чтобы ослабить шунтирующее действие детектора
на входной контур и тем самым повысить его избирательность,
напряжение высокой частоты подают на базу триода только с час-
ти витков катушки контура. Так как катушки индуктивности в ла-
бораторном комплекте деталей не имеют отводов от части витков, то
при сборке приемника на длинных волнах в качестве катушки свя-
зи берут катушку средних волн £а, которую включают в контур
170
последовательно с катушкой длинных волн как показано на
рисунке 124. Катушку связи можно включить также по транс-
форматорной схеме, но при работе приемника на комнатную ан-
тенну такая связь может оказаться недостаточной.
Рис. 124. Схема приемника на одном триоде.
В коллекторную цепь триода включают электромагнитные теле-
фоны, через обмотку которых проходит усиленная составляющая
низкой частоты. Высокочастотная составляющая тока после
усиления триодом проходит через блокировочный конденсатор С3.
С собранным приемником прослушивают работу станций и убеж-
даются в том, что громкость и избирательность его выше, чем при-
емника с диодным детектором и усилителем низкой частоты на одном
триоде. Последнее объясняется малой величиной входного сопротив-
ления триодного детектора.
4.	Сборка регенеративного приемника на одном триоде
Для увеличения чувствительности и избирательности приемни-
ка, собранного на одном триоде, применяют положительную обрат-
ную связь, т. е. передачу части энергии из коллекторной цепи в
колебательный контур.
Принципиальная схема такого приемника показана на рисун-
ке 125.
Для получения положительной обратной связи параллельно кол-
лекторной цепи триода включают через конденсатор Са катушку La
и индуктивно связывают ее с катушкой Lx входного контура. При
этом замечают, что чувствительность и избирательность регенера-
тивного приемника оказываются наилучшими, когда связь установ-
лена у самого порога генерации, т. е. когда достаточно малейшего
изменения положения катушки обратной связи, чтобы приемник
начал генерировать, самовозбуждаться. В телефоне приемника в
этот момент возникает резкий свист. Приемник превращается в не-
большой передатчик и через свою антенну излучает в эфир вред-
ные для других приемников колебания. Поэтому вводить обратную
171
связь следует плавно, не переходя порога генерации. Следует иметь
в виду, что всякое изменение положения катушки обратной связи
влияет на настройку приемника, что особенно заметно при приеме
дальних станций.
Рис. 125. Схема регенеративного приемника.
Во время испытания приемника обращают внимание на то, что
дополнительное усиление, которое создает положительная обратная
связь, тем заметнее, чем слабее приходящий сигнал.
В случае, если приближение катушки обратной связи к катуш-
ке контура приводит к уменьшению громкости передачи, то катушку
обратной связи следует подносить другой стороной.
Дальнейшим улучшением приемника является добавление уси-
лителя низкой частоты.
5.	Сборка регенеративного приемника на двух триодах
Приемник собирают по схеме, изображенной на рисунке 126.
Первый триод в приемнике выполняет функции детектора и пред-,
варительного усилителя низкой частоты; второй триод является
усилителем мощности. Сопротивление служит нагрузкой пер-
вого триода, а сопротивление R2 по-прежнему создает необходимый
режим работы второго триода и обеспечивает его температурную ста-
билизацию. Выбранное положение рабочей точки на характеристи-
ке триода удерживается за счет отрицательной обратной связи по
постоянному току. Усилитель низкой частоты подключают к реге-
неративному приемнику с помощью электролитического конденса-
тора С4.
Собранный приемник испытывают в работе: отмечают значитель-
ное повышение громкости передачи и возможность приема более
удаленных станций.
6.	Сборка приемника с усилителем высокой и низкой частоты
В рассмотренных выше приемниках высокочастотные колебания
с колебательного контура подавались непосредственно на детектор
172
и усилению подвергались уже отдетектированные колебания низ*
кой частоты. Но дальние и слабые радиостанции создают на входном
контуре очень малые напряжения. Между тем для нормальной ра-
боты детектора к нему необходимо подвести сравнительно большое
Рис. 126. Схема регенеративного приемника с усилителем
низкой частоты.
напряжение высокой частоты. Поэтому для приема слабых сигналов
их приходится усиливать до детектора с помощью усилителя высо-
кой частоты.
Схема такого приемника приведена на рисунке 127.
Рис. 127. Схема приемника с усилителем высокой и низкой частоты.
Приемник имеет входной колебательный контур, усилитель вы-
сокой частоты, диодный детектор и усилитель низкой частоты.
Входной контур собирают также из двух последовательно соеди-
ненных катушек для длинных и средних волн с отводом от катушки
средних волн, как это указано в приемнике на одном триоде.
Чтобы первый триод поставить в режим усилителя высокой ча-
173
стоты, на базу его через сопротивление 7? х подают небольшой величи-
ны отрицательное напряжение, необходимое для смещения рабочей
точки на прямолинейный участок характеристики. Для разделе*
ния цепи смещения по постоянному току связь контура с триодом
осуществляют через конденсатор Са, емкость которого лучше увели-
чить до 10 тыс. пф. В качестве нагрузки включают сопротивление Т?2.
G этого сопротивления усиленное напряжение высокой частоты
через переходный конденсатор С4 подают на диодный детектор Д1Ж.
нагрузкой которого служит сопротивление Ra.
Усилитель низкой частоты собирают на втором триоде и вклю-
чают к нагрузочному сопротивлению детектора с помощью электро-
литического конденсатора С5. Необходимое смещение на базе вто-
рого триода создается сопротивлением Rit включенным между ба-
зой и коллектором триода.
Нагрузкой усилителя служат электромагнитные телефоны. Кон-
денсатор С9 шунтирует обмотку телефона по высокой частоте, что
улучшает качество звучания.
Собранный приемник проверяют в работе и убеждаются в том,
что он обладает повышенной чувствительностью и позволяет при-
нимать дальние радиостанции.
Практические замечания
В этой работе обязательным следует считать сборку приемников
1, 3, 4, 6. Все другие приемники следует давать только в качестве
упражнений для сильных учащихся.
Собирая приемники, надо обращать внимание на контактные
соединения (они должны быть всегда надежными) и качество со-
единительных проводов.
Вместо триодов П14 описанные приемники можно собирать на
триодах типа П13, П13А, П13Б, П15.
Триоды во всех каскадах включают по схеме с общим эмитте-
ром. Для плоскостных триодов эта схема является основной и наибо-
лее целесообразной для простейших приемников. Плоскостные трио-
ды, включенные по такой схеме, дают весьма высокое усиление по
току, напряжению и мощности, хорошее согласование каскадов и
устойчивость их в работе. Важным преимуществом этой схемы яв-
ляется также питание приемников от одного источника — батареи
аккумуляторов или батареи гальванических элементов для карман-
ного фонаря.
При включении триодов в цепь вывод базы присоединяют пер-
вым, эмиттер соединяют с положительным полюсом источника, а
коллектор — с отрицательным полюсом. Источник питания вклю-
чают в последний момент, когда приемник собран и проверен по
схеме. Все переключения производят при отключенном источнике
питания. Подробнее правила обращения с триодами описаны в ра-
боте 22.
174
ОПТИКА И СТРОЕНИЕ АТОМА
27. Изучение законов освещенности с помощью
фотоэлемента
Оборудование (рис. 128): 1) прибор для изучения зако-
нов освещенности с отдельной электрической лампочкой (3,5 в,
0.28 а) на подставке и отдельной собирающей линзой (F—15 см, диа-
метр 3,5 см) на подставке, 2) микроамперметр М494 со шкалой
Рис. 128. Оборудование к работе 27.
на 100 ма, 3) батарея аккумуляторов З-НКН-10, 4) проводники со-
единительные с наконечниками (4 шт.).
Основной прибор для этой работы изображен на рисунке 129
в разобранном виде. Он состоит из цилиндрической коробки с фо-
Рис. 129. Детали прибора для изучения законов
освещенности.
тоэлементом, съемной диафрагмы, раскрывающейся трубы и под-
ставки.
В цилиндрической коробке помещается селеновый или сернисто-
серебряный фотоэлемент , который может вращаться вокруг оси.
175
Ось вращения проходит по диаметру активной поверхности фото-
элемента. На конце оси имется ручка-указатель, который ходит по
угломеру и показывает наклон плоскости фотоэлемента к плоскости
поперечного сечения трубы. Фотоэлемент соединен гибкими изо-
лированными проводниками с зажимами, установленными на
коробке.
Диафрагма состоит из неподвижного диска с тремя окнами-сек-
торами, которые закрываются поворачивающимся диском с такими
же окнами. Когда диафрагма вставлена в прибор, то ручка от пово-
рачивающегося диска выходит наружу прибора через щель, как по-
казано на предыдущем рисунке. Вдоль щели нанесена шкала, поз-
воляющая открывать окна полностью, на 2/3 и 1/3 их площади. Окна
неподвижного диска закрыты матовым стеклом.
Цилиндрическая труба раскрывается на две половины при помо-
щи шарнира, идущего вдоль трубы. Закрытые половины трубы обра-
зуют щель, расположенную против шарнира и параллельную ему.
Внутри трубы размещено несколько постоянных диафрагм, предох-
раняющих фотоэлемент от лишних отраженных лучей. Щель трубы
оклеена черной материей.
На наружной поверхности трубы нанесена шкала с сантиметро-
выми делениями от 0 до 30, причем нулевое деление шкалы совпа-
дает с осью вращения фотоэлемента, когда цилиндрическая коробка
надета на конец трубы.
Подставка состоит из основания, на котором укреплены две стой-
ки. В вырезы стоек укладывается раскрывающаяся труба щелью
вниз и скрепляется с ними защелками, как указано на рисунках 128
и 129. Внутренние поверхности цилиндрической коробки, трубы, де-
тали диафрагмы, а также подставка покрыты черной матовой краской.
Электрическая маловольтная лампочка от карманного фонаря,
укрепленная на стойке, вводится внутрь трубы; для этого перед-
няя половина трубы откидывается, а подставка лампочки устанав-
ливается на основании прибора. Высота стойки для лампочки та-
кова, что волосок накала находится на геометрической оси трубы.
Лампочка может перемещаться по подставке в пределах длины
шкалы.
В опытах с параллельными лучами в трубу устанавливается лин-
за на стойке и располагается поперек трубы приблизительно на
10-м делении шкалы. Высота стойки подобрана с таким расчетом,
что оптическая ось линзы совпадает с геометрической осью трубы.
Фокусное расстояние линзы равно 150 мм.
Выполнение работы
1.	Зависимость величины тока фотоэлемента от освещенности
На трубу, закрепленную в стойке, насаживают диафрагму,
затем коробку с фотоэлементом. В трубу устанавливают маловольт-
176
ную лампочку ближе к диафрагме. Фотоэлемент располагают попе-
рек коробки (указатель на нулевом делении угломера).
Зажимы цилиндрической коробки (фотоэлемента) соединяют
проводниками с микроамперметром и передвижением ручки диаф-
рагмы сначала открывают окна диафрагмы полностью, затем на 2/3
и на 1/3 их площади. Каждый раз записывают показания микроам-
перметра в таблицу (графа I):
Затем дважды повторяют
опыт, помещая лампочку на раз-
ных расстояниях от диафраг-
мы. Показания микроампермет-
ра вносят во II и III графы таб-
лицы.
Из полученных результатов
ясно видно, что величина фото-
тока прямо пропорциональна
световому потоку, падающему
на фотоэлемент.
№ из- мере- ния	Величина открыто- го окна	Показания микроамперметра		
		I мка	И мка	III мка
1	1/1	60	45	30
2	2/3	40	30	20
3	1/3	20	15	10
2.	Зависимость освещенности от расстояния до источника света
Собирают установку, как указано на рисунке 130. Для этого
закрывают трубу цилиндрической коробкой с фотоэлементом, но без
диафрагмы.
Устанавливают фотоэлемент перпендикулярно к оси прибора
(указатель на нулевом делении шкалы угломера). Затем вводят
Рис. 130. Установка для изучения зависимости
освещенности от расстояния до источника света.
внутрь прибора электрическую лампочку на стойке и, соединив ее
с источником тока, дают лампочке нормальный накал.
Передвигают лампочку со стойкой вдоль прибора и, избегая
ошибок на параллакс, устанавливают ее против 10-го деления шка-
лы, затем против 20-го и, наконец, против 30-го. Ставят лампочку
еще в одном-двух произвольных местах. Каждый раз записывают в
177
	Расстояния	Показа-	таблицу показание микроамперметра и со-
	от лампочки	НИЯ МИК-	ответствующее этому показанию положе-
е	до фотоэле-	роампер-	ние лампочки по шкале прибора.
£	мента, см	метра, мка	Из последней графы полученных ре- зультатов легко вычисляют для разных
			
1	10	100	случаев отношения освещенности фотоэле-
2	20	24	мента и устанавливают, что эти отношения
о	30	И	действительно очень близки к обратному
о			отношению квадратов соответствующих
4	24	17	расстояний от лампочки до фотоэле-
5	17	33	мента.
3.	Зависимость освещенности экрана от наклона к лучам
Прибор собирают так же, как для предыдущего опыта. Затем в
трубку против 10-го деления вставляют линзу на стойке. Лампочку,
введенную в прибор, располагают на расстоянии 150 мм от линзы,
т. е. в ее главном фокусе, чтобы направить на фотоэлемент пучок
параллельных лучей.
Ставят указатель на нулевое деление шкалы угломера, зажига-
ют лампочку и наблюдают начальное показание микроамперметра.
Затем с помощью указателя постепенно поворачивают фотоэлемент,
устанавливая его по угломеру под разными углами к поперечному
сечению трубы.
Записывают углы наклона и соответствующие показания мик-
роамперметра в таблицу:
№ п/п	Показания угломера, а	Показания микроампер- метра а мка	cos а	Показания микроам- перметра, вычислен- ные по формуле: Е = Eq cose»
1	0°	51	1,00	51
2	30°	45	0,87	44,4
3	45°	36	0,71	36,2
4	60°	25	0,50	25,5
Приведенными данными с достаточной точностью оправдывается
«закон косинуса», если принять во внимание, что вполне достовер-
ными в показаниях микроамперметра можно считать только целые
деления шкалы.
Практические замечания
Все описанные опыты не нуждаются в затемнении и проводятся
при полном освещении классной комнаты.
Лишь в солнечный день следует избегать освещения солнечными
17§
лучами основания подставки, так как отраженный от нее свет может
проникнуть через матерчатый клапан внутрь прибора и помешать
получению правильных результатов.
28. Определение показателя преломления стекла
при помощи микроскопа
Оборудование (рис. 131): 1) микроскоп, снабженный
приспособлением для установки индикатора, 2) индикатор часо-
вого типа 0—10 мм, позволяющий производить измерения с точ-
Рис. 132. Приспособ-
ление для установки
индикатора на тубусе
микроскопа.
Рис. 131. Оборудование
к работе 28.
ностью 0,01 мм, 3) пластинка стеклянная (предметное стекло) с мет-
кой на одной поверхности в виде тонкого штриха или точки,
4) пластинки из исследуемого стекла разной толщины (1,5—3 мм).
Микроскоп для выполнения данной работы берется обычный,
например типа МУ с окулярами 7х и 15 X и объективами 8 X
и 40 X-
На тубусе микроскопа устанавливается- простое самодельное
приспособление (рис. 132) в виде пружинящего зажима а, имеюще-
го внизу втулку б. Во втулку вставляется индикатор часового типа
и закрепляется винтом в. Высота пружинящего зажима примерно
40 мм, т. е. меньше длины тубуса микроскопа, поэтому зажим может
быть установлен на разных расстояниях от предметного столика.
Этим обеспечивается возможность регулировать положение индика-
тора перед измерением. Внутренняя поверхность зажима оклеена
материей, чтобы не повреждать окраску тубуса.
179
Индикатор часового типа для данной установки берется тот же,
который применяется в приборах по изучению деформации растяже-
ния и определения коэффициента линейного расширения твер-
дых тел.
В качестве исследуемых стеклянных пластинок могут быть пред-
метные стекла к микроскопу или другие стеклянные пластинки раз-
ной толщины (1,5—3 мм), но с одним и тем же показателем пре-
ломления.
Содержание работы
Если на предметный столик микроскопа положить стеклянную
пластинку меткой (тонкий штрих или точка) к обективу и полу-
чить в микроскопе отчетливое ее изображение, азатем под объектив
поместить вторую чистую стеклянную пластинку, то для получе-
ния вновь четкого изображения метки приходится тубус микрос-
копа несколько поднимать. Пред-
мет при рассматривании его через стек-
ло кажется как бы приподнятым на
высоту подъема тубуса микроскопа.
Существует связь между толщи-
ной исследуемой стеклянной пластин-
ки, высотой кажущегося подъема
предмета (подъема тубуса микроско-
па) и показателем преломления стекла.
Для установления этой связи рас-
смотрим ход лучей от точки А (рис.
133) через стеклянную пластинку.
При этом будем предполагать, что
глаз находится на той нормали к
плоскостям пластинки, которая проходит через точку А, и луч АВ
составляет с нормалью малый угол 7.
На границе двух сред луч АВ претерпевает преломление и по
выходе из пластинки в воздух составляет с нормалью к поверхности
угол, равный а, который связан с углом 7 через показатель прелом-
ления п, т. е.
si па
п =----.
sin^
Наблюдателю кажется, что рассматриваемый луч исходит не из
точки А, а из точки А', приподнятой на высоту а, равную АА'.
Из рассмотрения треугольника АВС можно написать, что
ВС = cf-tg7, а из треугольника А'ВС:
BC = (d— a)-tga, или
d-tg7 = (d — a)-tga, откуда
d _ tga
d — a	tg 7 *
Рис. 133. Ход лучей в стек-
лянной пластинке.
180
Но, принимая во внимание, что углы а и j малы, можно отно-
шение тангенсов заменить равным им отношением синусов этих
углов, т. е. получить выражение:
d	Sin а
------ = — = п.
d — a	sin-j
Таким образом, измерив толщину пластинки d и высоту подня-
тия тубуса микроскопа а, можно найти показатель преломления п
стекла относительно воздуха.
Выполнение работы
Предварительно измеряют толщину d исследуемого стекла. Для
этого устанавливают индикатор на тубусе микроскопа так, чтобы
наконечник измерительного штифта касался предметного столика
микроскопа и обе стрелки (малая показывает целые миллиметры,
а большая—сотые доли миллиметра) были на нуле. В случае необ-
ходимости перемещают тубус микроскопа вместе с индикатором
и добиваются установки на нуль сначала малой стрелки индикатора,
а затем перемещением обода индикатора подводят нуль шкалы с со-
тыми делениями к большой стрелке.
После этого, осторожно приподнимая измерительный штифт
индикатора за верхнюю часть, подкладывают на предметный столик
измеряемую стеклянную пластинку и осторожно опускают штифт
индикатора до соприкосновения с верхней поверхностью пластинки.
Целые миллиметры отсчитывают по показаниям малой стрелки, а
сотые доли — по большой. Таким приемом измеряют толщину плас-
тинки в нескольких местах и берут среднее значение.
Затем кладут на предметный столик микроскопа пластинку с
меткой и получают отчетливое изображение метки.
При этом индикатор устанавливают так, чтобы малая стрелка
показывала целые миллиметры, а большая находилась на нуле или
на каком-либо ином делении большой шкалы. Показания индикатора
записывают.
Поместив на пластинку с меткой исследуемую стеклянную плас-
тинку, осторожно поднимают тубус микроскопа, добиваются опять
резкого изображения и вновь отсчитывают показания индикатора.
По разности двух показаний находят величину а подъема тубуса
микроскопа и, пользуясь указанной выше формулой, вычисляют по-
казатель преломления стекла.
Повторяют опыты несколько раз для стекол разной толщины
и все результаты измерений и вычислений записывают в таб-
лицу:
181
№ изме- рений	Толщина плас- тинки, мм	Перемещение ту- буса микроскопа а, мм	Показатель преломления
1	1,42	0,48	1,51
2	1,50	0,50	1,50
3	2,76	0,94	1,52
Среднее	1,51
Практические замечания
1. В связи с тем что в этой работе вырабатываются практические
навыки обращения с микроскопом, полезно в набор исследуемых
стеклянных пластинок включить возможно большее их число (раз-
ная толщина, но один и тот же сорт стекла), чтобы можно было по-
лучить, например, 10 значений для показателя преломления. Тогда
обработку результатов и отыскание абсолютной и относительной пог-
решностей можно провести, пользуясь методом среднего арифмети-
ческого.
2. В качестве экспериментального упражнения полезно вклю-
чить простой способ определения увеличения микроскопа. Для это-
го можно воспользоваться дифракционными решетками с известным
числом делений на 1 мм (50 или 100) и масштабной линейкой с мил-
лиметровыми делениями.
Определение увеличения микроскопа заключается в измерении
линейного размера изображения рассматриваемого объекта и в
сравнении этого размера с действительным размером объекта.
Опыт проводят в следующем порядке. Получают в микроскопе
отчетливое изображение штрихов дифракционной решетки и рядом
с микроскопом на расстоянии наилучшего зрения кладут масштаб-
ную линейку так, чтобы ее деления были параллельны делениям
решетки. Одним глазом смотрят в микроскоп, а другим — на масш-
табную линейку, стараясь совместить изображение штрихов и шка-
лы линейки и на глаз определить, сколько штрихов изображения
умещается, например, на 10 мм линейки. Допустим, что умести-
лось 4 деления, следовательно, размеры изображения штриха со
светлым промежутком равняются 10 мм : 4 = 2,5 мм, а линейные
размеры штриха и светлого промежутка у самой решетки, имеющей,
например, 50 делений, равняются 1 мм : 50 = 0,02 мм. Тогда уве-
личение микроскопа получается 2,5 мм : 0,02 мм = 125 раз.
Повторяют описанный опыт несколько раз, перемещая дифрак-
ционную решетку, чтобы получить данные для разных ее участков.
Сравнивают окончательный результат с произведением увеличений,
обозначенных на окуляре и объективе.
182
29. Градуирование спектроскопа и определение
длины световой волны по градуировочной кривой
Оборудование (рис. 134): 1) спектроскоп двухтрубный
с микрометрическим винтом и шкалой для отсчета, 2) спектральные
трубки (3 шт.) с гелием, парами ртути и водородом, 3) штатив лабора-
торный с двумя муфтами, лапкой и кольцом, 4) индуктор высоко-
вольтный ИВ-50, 5) аккумуляторная батарея З-НКН-10, 6) лампоч-
ка электрическая (3,5 в и 0,28 а) на подставке с колпачком (из ком-
Рис. 134. Оборудование к работе 29.
плекта для фронтальных лабораторных занятий), 7) реостат на 50—
70 ом со скользящим контактом, 8) экран картонный черный, раз-
мером 25 х 30 см, 9) проводники соединительные с наконечника-
ми (3 шт.), 10) провода тонкие, мягкие для присоединения спектраль-
ных трубок (2 шт.), 11) проволока с кусочком ваты, 12) колбочка со
спиртом, 13) соль поваренная (хлористый натрий), 14) спички.
Спектроскоп двухтрубный имеет следующее устройство (рис.
135). Массивная тренога 1 поддерживает подъемный круглый сто-
лик 2, закрепляющийся на той или иной высоте стопорным винтом 3.
Посередине столика укреплена призма нз флинтгласа 4, которая
183
во время работы закрывается от посторонних лучей картонной
крышкой.
Непосредственно к столику примыкают две трубы, расположен’
ные радиально в горизонтальной плоскости: труба коллиматора и
труба зрительная.
Рис. 135. Спектроскоп двухтрубный.
Посредством кольца 5. к столику прикреплено основное колено 6
трубы коллиматора. В неподвижное колено вставлено другое ко-
лено 7, которое можно выдвигать.
На конце передвижного колена имеется щель S, образуемая
двумя пластинками: одной закрепленной и другой, перемещаемой
винтом 9 с мелкой резьбой, что позволяет производить тонкую регу-
лировку ширины щели коллиматора. Чтобы щель всегда была рас-
положена вертикально, в неподвижном колене трубы сделана про-
дольная прорезь, в которой может скользить фиксирующий винт,
прикрепленный к передвижному колену трубы.
На другом конце неподвижного колена, обращенном к призме,
имеется собирающая вогнуто-выпуклая линза 10, главный фокус
которой оказывается расположенным близ щели при раздвинутой
полностью трубе коллиматора.
С другой стороны призмы расположена зрительная труба, со-
стоящая из трех входящих друг в друга колен. Наружное колено 11
неподвижно укреплено в кольце 12, которое шарнирно связано с
осью столика, что позволяет перемещать зрительную трубу в гори-
зонтальной плоскости, оставляя ее радиально расположенной от-
184
носительно оси столика. Передвижные колена могут перемещаться
вдоль оси трубы, но не могут вращаться. Это достигается продоль-
ными прорезями и фиксирующими винтами, как и у коллима-
тора.
На конце наружного колена зрительной трубы, обращенного
к призме, имеется собирающая вогнуто-выпуклая линза объектива
Рис. 136. Микрометрический винт у спектроскопа.
13. Среднее передвижное колено 14 состоит из двух сочлененных
труб, между которыми (внутри) имеется вторая собирательная линза
объектива 15. Перед линзой 15 (со стороны окуляра) укреплена диаф-
рагма 16 с вертикальной нитью. В свободный конец крайнего пере-
движного колена 17 вставлен сложный окуляр 18, состоящий из двух
линз.
Незначительное угловое перемещение зрительной трубы в гори-
зонтальной плоскости, необходимое для совмещения изображения
нити с той или иной частью спектра, достигается с помощью мик-
рометрического приспособления.
Микрометрический винт (рис. 136) 19 с шагом в 1 мм имеет го-
ловку 20, разделенную на 50 равных частей. Винт ввертывается в
резьбу, сделанную в кронштейне 21. Пружина 22 одним концом при-
креплена к столику, а другим давит на плечо шарнира кольца 12
и прижимает его к микрометрическому винту. Для отсчета целых
оборотов микрометрического винта имеется шкала 23.
1S5
Рисунок 137 дает понятие о ходе лучей в спектроскопе. Лучи,
идущие от источника света Л, расположенного близ щели Б коллима-
тора, проходят через щель, находящуюся в главном фокусе лин-
зы В, и после линзы В параллельным пучком падают на грань приз-
мы Г.
В призме лучи отклоняются к ее основанию и разлагаются на
составные цветные лучи. По выходе из призмы лучи еще раз откло-
няются к основанию призмы и, разложившись на множество пуч-
ков (каждый пучок состоит из параллельных лучей с одинаковой
длиной волны), направляются в объектив.
Пройдя две линзы Ди Е сложного объектива зрительной трубы,
каждый пучок одноцветных лучей дает действительное цветное изоб-
ражение щели коллиматора. Из ряда таких изображений получается
Рис. 137. Ход лучей в спектроскопе.
спектр, красная область которого обращена в сторону вершины приз-
мы, а фиолетовая — в сторону основания.
Так как показатели преломления у лучей различных цветов раз-
личны, то и изображения цветных щелей расположатся на различ-
ных расстояниях от второй линзы объектива. Поэтому при рассмат-
ривании действительного изображения спектра (и нити) через оку-
ляр Ж, как через лупу, четкое изображение можно получить толь-
ко сравнительно небольшой части спектра. Для рассматривания
других частей спектра приходится несколько передвигать среднее
колено зрительной трубы.
Выполнение работы
1.	Установка и градуировка спектроскопа
Щель коллиматора у спектроскопа раздвигают приблизительно
на 1 мм. Трубку со щелью выдвигают до отказа и направляют на
окно (лучше на небо). Передвижением окуляра у зрительной трубы
добиваются четкого изображения вертикальной нити и в дальней-
шем трубу с окуляром больше не перемещают. Передвигают среднее
колено зрительной трубы (со второй линзой объектива) и получают
четкую верхнюю и нижнюю границы сплошного спектра.
Микрометрическим винтом поворачивают зрительную трубу так,
чтобы сплошной спектр был в поле зрения. Наблюдают сплошной
спектр и записывают порядок расположения цветов. Уменьшая по-
186
степенно щель коллиматора, добиваются видимости фраунгоферо-
вых линий. После этого переходят к градуировке спектроскопа по
линиям спектра гелия.
Спектральную трубку с гелием укрепляют в лапке штатива так,
чтобы суженная часть ее была расположена вертикально на уровне
коллиматора спектроскопа. Сзади трубки устанавливают черный
экран. Собирают цепь из батареи аккумуляторов и индуктора, к
индуктору приключают спектральную трубу (рис. 134). Поворотом
переключателя индуктора включают ток в цепь. Щель коллиматора
подводят вплотную к узкой части спектральной трубки. Спектро-
скоп устанавливают так, чтобы спектр был виден наиболее ярко.
Передвижением среднего колена зрительной трубы добиваются
четкого изображения цветных линий спектра гелия, расположен-
ных посередине поля зрения. Если понадобится, то добиваются чет-
кости спектральных линий передвижением щели коллиматора. Вин-
том коллиматора уменьшают ширину щели до тех пор, пока спект-
ральные линии будут возможно более тонкими при хорошей види-
мости всех линий, подлежащих наблюдению.
Затем с помощью микрометрического винта перемещают зритель-
ную трубу и определяют показания микрометра, когда нить совпа-
дает с основными спектральными линиями. Определения ведут на-
чиная от красного конца спектра к фиолетовому. Подводить ту или
иную линию спектра под нить следует всегда в одном направлении
(слева направо), чтобы исключить ошибки, возникшие за счет «люф-
та» у винта микрометра1. При определении показаний следует иметь
в виду, что головка микрометра у двухтрубного спектроскопа разде-
лена на 50 частей при шаге винта в 1 jhjh. Поэтому, чтобы выразить
результат в сотых долях миллиметра, показания головки микромет-
ра приходится удваивать.
По мере перемещения спектра от красного края к фиолетовому
будет несколько нарушаться четкость изображения спектральных
линий; ее надо восстанавливать, слегка передвигая среднее колено
зрительной трубы.
Результаты наблюдений записывают в таблицу (см. ниже).
По полученным средним значениям из нескольких измерений
микрометром и соответствующим длинам волн, взятым из справоч-
ника, вычерчивают кривую зависимости между показаниями мик-
рометра данного спектроскопа и длинами световых волн (рис. 138),
т. е. производят градуировку спектроскопа2.
С этой целью на листе миллиметровой бумаги размером 25 X
X 25 см наносят координаты и по оси ординат откладывают длины
1 При вращении микрометрического винта в обратную сторону труба
не сразу начнет перемещаться, а с некоторым опозданием вследствие почти
неизбежного зазора между резьбой винта и гайки.
2 На кривой, представленной на рисунке 138, кроме точек, соответст-
вующих линиям гелия, нанесены точки для линий паров ртути и паров
натрия, что будет необходимо для дальнейшего.
187
Спектральные линии гелия
№ п/п	Цвет линий	Показания микрометра				Длина волны по справочни- ку, mti
		1-е из- , мерение	2-е из- мерение	3-е из- мерение	среднее значение	
1	Красная		5,12	5,17	5,13	5,14	728
2	Красная		5,01	5,03	5,02	5,02	706
3	Красная 		4,81	4,83	4,82	4,82	668
4	Желтая		4,16	4,19	4,19	4,18	588
5	Зеленая 		3,12	3,15	3,15	3,14	492
6	Голубая 		2,88	2,92	2,90	2,90	471
7	Синяя 		2,45	2,49	2,50	2,48	447
8	Фиолетовая ....	1,88	1,92	1,90	1,90	412
9	Фиолетовая ....	1,58	1,61	1,61	1,60	402
световых волн в миллимикронах (масштаб: 2 /пр на 1 мм сетки;
за начало координат принимают X =400 тр), а по оси абсцисс от-
кладывают показания микрометра (масштаб: 0,02 мм по микромет-
ру на 1 мм сетки; за начало координат принимают минимальное по-
казание микрометрического винта в целых миллиметрах; в нашем
примере это будет 1,00). По девяти точкам, полученным от пересе-
чения координат, вычерчивают плавную кривую.
2.	Определение длин световых волн спектральных линий паров
ртути и натрия
Трубку с гелием в предыдущей установке заменяют трубкой с
парами ртути и описанными выше приемами определяют показания
микрометра для основных линий нового линейчатого спектра.
Записав результат измерений и найдя средние значения из этих
результатов, наносят их на кривую графика, построенную ранее
для гелия. Показания микрометра откладывают по оси абсцисс
(рис. 138, см. вклейку между стр. 192и 193), а по оси ординат опреде-
ляют соответствующие им длины волн наблюдаемых линий. Эти дли-
ны волн сопоставляют с данными, взятыми из справочника физичес-
ких величин, и убеждаются, что они близки между собой.
Результаты измерений помещают в следующую таблицу.
Спектральные линии паров ртути
№ п/п	Цвет линий	Показания микро- метра			Среднее значе- ние	Длина волны найденная	
		1-е изме- рение	2-е изме- рение	3-е изме- рение		по кри- вой, ГЩ1	по спра- вочнику, /П|Х
1	Оранжевая ....	4,35	4,32	4,35	4,34	608	612
2	Желтая		4,12	4,08	4,10	4,10	579	578
3	Желто-зеленая . .	3,71	3,76	3,75	3,74	544	546
4	Зеленая 		3,06	3,10	3,08	3,08	487	492
5	Фиолетовая . . .	1,57	1,58	1,59	1,58	402	405
188
Затем наблюдают спектр паров натрия. Для этого ватку на про-
волочке смачивают спиртом, укрепляют в лапке штатива на высо-
те щели коллиматора, зажимают и наблюдают слабый сплошной
спектр. Посыпав ватку с горящим спиртом поваренной солью, наб-
людают появление в спектре яркой желтой линии паров натрия.
Определяют для нее показания микрометра спектроскопа (в нашем
опыте — 4,20 мм). Наносят полученные показания на график (рис.
138) и определяют длину волны паров натрия (590 /пр-). Эта величи-
на также оказывается близкой к табличному значению (589 /пр-).
3.	Наблюдение сплошного спектра при изменении температуры
накала светящегося тела
В лапку штатива зажимают стойку с маловольтной лампочкой
так, чтобы ее волосок был на высоте щели коллиматора спектроскопа.
На лампочку надевают колпачок, окно которого закрывают промас-
ленной бумагой. За установкой располагают черный экран (рис. 139).
Сначала лампочке дают некоторый неболь-
шой перекал и наблюдают сплошной спектр. Пи-
тают лампочку током от батареи аккумулято-
ров и пользуются при этом включенным в
цепь реостатом со скользящим контактом.
Рис. 139. Установка для наблюдения спектра при разной
температуре накала волоска электрической лампочки.
Затем, увеличивая сопротивление реостата, постепенно умень-
шают накал волоска лампочки почти до полного погасания. Все вре-
мя наблюдают в спектроскопе уменьшение яркости спектра и посте-
пенное исчезновение его составных цветов, начиная с фиолетового.
О результатах наблюдений делают краткую запись в тетради.
Практические замечания
1.	Для успешного выполнения работы спектроскоп должен быть
в полной исправности. Поэтому необходимо с самого начала устра-
нить возможную «качку» в коленах зрительной трубы, особенно
189
«качку», происходящую в горизонтальной плоскости. Колена трубы
должны перемещаться плавно, но достаточно туго.
Устранить указанные недостатки можно путем наклейки внутри
наружной трубы прокладок из тонкого сукна или фланели в местах
скольжения колен. Направляющую прорезь в наружном колене
зрительной трубы следует расположить снизу. Микрометрический
винт должен работать плавно, а пружина — всегда плотно прижи-
мать зрительную трубу к микрометрическому винту. При хранении
спектроскопа на концы зрительной и коллиматорной труб следует
надевать чехолики из материи, а призму прикрывать картонной
крышкой.
2.	Линейчатые спектры, наблюдаемые при помощи описанных
выше трубок, зависят не только от основных газов, заключенных
в трубках, но и от неизбежных примесей, от степени разреженности
газов, режима работы трубки — условий, которые не являются
постоянными, а со временем изменяются. Поэтому для успешного
проведения этой лабораторной работы преподаватель должен проде-
лать перед практикумом следующую предварительную подготовку.
Провести с имеющимися в физическом кабинете спектральными
трубками все описанные выше измерения с вычерчиванием кривой,
затем зарисовать спектр в том или ином масштабе (по показаниям
микрометра) и раскрасить линии в цвета, близкие к наблюдаемым.
При зарисовке должны быть выделены те линии, которые подлежат
исследованию. Около каждой такой линии нужно указать соответст-
вующую длину световой волны по справочнику.
Линии, случайные и не подлежащие исследованию, но наблюдав
мые в спектроскоп, следует также указать на рисунке, выделив их
в виде коротких штрихов без указания длин волн.
Такие простые, сделанные от руки рисунки раздаются учени-
кам для справок и руководства во время работы со спектроскопом и
значительно облегчают наблюдения.
3.	При недостатке времени материал этой лабораторной работы
можно сократить, опустив наблюдения сплошного спектра при изме-
нении температуры накала светящегося тела. При этом из оборудо-
вания исключаются лампочка 3,5 в на подставке с колпачком, рео-
стат со скользящим контактом и один проводник соединительный
с наконечником.
30.	Определение длины световой волны
при помощи дифракционной решетки
Оборудование: 1) прибор для определения длины свето-
вой волны (рис. 140, а), 2) две дифракционные решетки (50 и 100
штрихов на 1 мм), выполненные фотографическим способом б,
3) подставка от подъемного лабораторного столика в,4) лампа элек-
трическая с прямой нитью накала (софитная), с патроном на панель-
ке и шнуром с вилкой (рис. 141), 5) подъемный столик лабораторный
190
(последние два прибора являются общими для всех звеньев учащих-
ся, выполняющих данную работу).
Основанием прибора для определения длины световой волны
дифракционной решеткой (рис. 140) служит деревянный брусок 1
длиной около 520 мм, с прямоугольным поперечным сечением 20 X
X 40 мм. На верху бруска имеется шкала 2 с делениями на сан-
тиметры и миллиметры.
Рис. 140. Прибор для определения
длины световой волны.
подъемном столике.
6
К нижней поверхности бруска, посередине его длины, при помо-
щи шарнира прикреплен стержень 3 с гайкой шарнира 4. Стержень
вставляется в отверстие подставки от подъемного столика или зажи-
мается в лапку штатива. Такая установка позволяет закреплять
прибор под разными углами, располагать в любом направлении и
устанавливать на высоте, удобной для наблюдения.
К переднему торцу бруска прикреплена на одном шурупе рам-
ка 5, в которую вставляется одна из дифракционных решеток, при-
чем место расположения решетки совпадаете нулевым делением шка-
лы бруска.
191
Вдоль бруска может передвигаться ползунок, концы которого
загнуты и скользят в боковых пазах. Поперек бруска к ползунку
прикреплен щиток 6 размером 150 X 40 мм. В нижней части щитка
нанесена четкая миллиметровая шкала с нулевым делением посере-
дине. Верхняя грань шкалы и середина дифракционной решетки
находятся на одинаковой высоте от бруска. Над нулевым делением
шкалы в щитке вырезано окно (рис. 142) высотой 10 мм и шириной
Рис. 142. Щиток со шкалой, окном с прицельной
прорезью
4 мм, а под ним через нулевое деление шкалы проходит узкая при-
цельная прорезь. Щиток над шкалой имеет черную матовую поверх-
ность.
Выполнение работы
На демонстрационном столе помещают подъемный столик с вер-
тикально расположенной софитной лампой. Патрон лампы соеди-
няют с осветительной сетью и включают ток.
На расстоянии 4—6 м от лампы, на ученическом столе, распо-
лагают прибор для определения длины световой волны, установлен-
ный в подставке подъемного столика. В рамку помещают дифрак-
ционную решетку, на брусок надевают ползунок со шкалой и уста-
навливают его на некотором расстоянии от решетки, как показано
на рисунке 140.
Смотря через дифракционную решетку, направляют прибор на
лампу так, чтобы сквозь узкую прицельную щель щитка, сделанную
на нулевом делении шкалы, была видна нить накала лампы. Тогда
по обе стороны от окна щитка, на черном фоне непосредственно над
шкалой, появляются дифракционные спектры. Если положение
спектров получается наклоненное по отношению к шкале, то рамку
с решеткой поворачивают на некоторый угол вокруг шурупа, на
котором укреплена рамка, и перекос устраняют.
В таком (рабочем) положении прибор закрепляют гайкой шар-
нира.
По шкале щитка, рассматриваемой через решетку, определяют
границы красных и фиолетовых лучей спектров 1-го и 2-го.порядка,
192
Заказ 311
Таблица 1
№ п/п	Порядок спектра	Видимые границы спектра по шкале в мм						Расстояние от дифракци- онной решетки до шкалы в мм	tga		Постоян- пая ре- шетки в /пр	Длина световой волны в /пр	
		слева		справа		средние значения			К	ф		к	ф
		к 1	1 ф	к	ф	к	1 ф						
1	I	18	10	19	11	18,5	10,5	500	0,0370	0,0210	20000	740	420
2	I	16	9	17	10	16,5	9,5	450	0,0366	0,0211	20000	732	422
3	I	14	8	15	9	14,5	8,5	400	0,0363	0,0212	20000	726	424
4	II	37	21	37	21	37,0	21,0	500	0,0740	0,0420	20000	740	420
5	II	33	19	33	19	33,0	19,0	450	0,0733	0,0422	20000	733	422
6	11	29	17	29	17	29,0	17,0	400	0,0722	0,0422	20000	722	422
Среднее 732	421
Рис. 138,
расположенных по левую и правую стороны от щели. По делениям,
нанесенным на бруске, определяют расстояние от дифракционной ре-
шетки до шкалы.
Эти данные позволяют легко вычислить тангенс угла, под ко-
торым рассматривают данный луч спектра, а затем и синус этого
угла. Зная синус угла (sin а), постоянную решетки а и поря-
док рассматриваемого спектра п, определяют длину световой волны
по уравнению:
X = — . sin а.
п
При работе с дифракционными решетками, имеющими 50 или
100 штрихов на 1 мм, наблюдаемые углы малы; они обычно не пре-
вышают 4°, поэтому можно пользоваться вместо синусов найденными
значениями тангенсов без заметной погрешности в окончательных
результатах.
Устанавливая ползунок со шкалой на различных, но по возмож-
ности больших расстояниях от дифракционной решетки, делают не-
сколько измерений, из которых выводят среднее значение тангенса.
Результаты записывают в таблицу 1.
Взяв другую Дифракционную решетку (100 делений на 1 мм),
можно для упражнения продолжить работу и провести ее иначе —
определять постоянную дифракционной решетки по уравнению:
а= —.
sin а
С этой целью, как и раньше, определяют вместо синуса
тангенс угла для видимых границ спектра. Затем берут длину
световой волны из результатов предыдущей работы, если дан-
ная работа является ее продолжением, или из справочника, если
эта работа дается самостоятельно, и вычисляют постоянную а
для данной дифракционной решетки1.
Результаты записывают в таблицу 2.
Анализ погрешностей
При определении длины световой волны пользуются формулой:
ч а
X = — sin а,
п
где п (порядок спектра) — постоянное число, а (постоянная решет-
ки) — также вполне нейзменная величина; тогда погрешность при
1 При полном дневном освещении видимые границы спектра несколько
сужены. Кроме того, эти границы зависят от индивидуальной чувствительнос-
ти глаза работающего. Поэтому при определении постоянной решетки длины
волн крайних лучей спектра лучше брать не из справочника, а те, какие были
экспериментально определены как крайние на этом приборе.
194
Таблица 2
п/п	Порядок спектра	Видимые границы спектра по шкале в мм						Расстояние от дифракци- онной решетки до шкалы в мм	tg «		Длина вол- ны В /П/Л		Постоянная решетки в тр	
		слева		справа		средние значения			к	ф	к	ф	по крас- ным	по фио- летовым
		к	ф	к	ф	к 1	ф							
1	I	37	20	39	22	38,0	21,0	500	0,0760	0,0420	744	422	9789	10047
2	I	34	18	35	19	34,5	18,5	450	0,0767	0,0411	744	422	9700	10269
3	I	30	16	32	18	31,0	17,0	400	0,0775	0,0412	744	422 -	- 9600	10243 —	———4*
Среднее	9925
определении длины волны будет зависеть исключительно от точности
определения sin а.
Угол а между центральным лучом и лучом измеряемой длины
волны, отклоненным дифракционной решеткой (рис. 143), находит-
ся по тангенсу этого угла. Тангенс же определяется по отношению
OD : ОС. Следовательно, максимальная относительная погрешность
при определении тангенса (а стало быть, и X) будет равна сумме
относительных погрешностей чис-
лителя и знаменателя и зависит от
точности измерения указанных ве-
личин.
На данном приборе эти величи-
ны определяются с точностью до
0,5 мм (миллиметровая шкала).
Таким образом, при расстоянии
от шкалы до дифракционной ре-
шетки в 500 мм для красных лу-
чей спектра первого порядка (см.
первую строку таблицы 1) мак-
симальная относительная погреш-
ность при определении тангенса
угла будет:
Шкала на щитке
I /
I/
k-	—I Дифракционная
С решётка
Рис. 143.
+ £^-^0,028^2,8%, а
18,5	500
максимальная абсолютная
погрешность результата: АХ =740X
X 0,028 гх 21 тр. Следовательно,
окончательный результат в этом
случае будет:
к = 740 тр ± 21 тр-.
При расстоянии в 400 мм для тех же лучей (третья строка в
таблице 1) максимальная относительная погрешность станет
больше:
М _|_ М —0,036 « 3,6 %,
14,5	400
а для фиолетовых лучей при расстоянии в 500 мм (первая строка
в таблице 1) погрешность будет еще больше:
ILL _|_	— 0,049 sx 4,9 %.
10,5	500
Нетрудно видеть, что максимальная относительная погрешность
при определении tga = становится меньше при работе со шка-
лой, установленной возможно дальше от дифракционной решетки
196
(см. первый пример). Однако миллиметровые деления на шкале хо-
рошо различаются на расстоянии до 500 мм, что и определяет собой
общую длину прибора.
Приведенные рассуждения показывают, что при выполнении ра-
боты особое внимание надо уделять определению положения исследу-
емого луча на шкале. С этой целью шкалу следует передвигать
вдоль бруска до тех пор, пока исследуемый луч не будет проекти-
роваться возможно точнее на какой-либо штрихе шкалы, до которо-
го затем и проводятся отсчеты от нуля шкалы. Определение расстоя-
ния от шкалы до дифракционной решетки вполне можно ограничить
точностью в 1 мм.
Практические замечания
Эта работа проводится при полном освещении классной комнаты.
Специальную лампу софитного типа можно заменить обычной элект-
ролампой с небольшим венчиком нити накала, расположенным в
одной плоскости. Такую лампу надо установить горизонтально,
чтобы раскаленная нить была видна учащимся в виде прямой вер-
тикальной линии.
Еще лучше воспользоваться пустотной лампой с ломаной нитью
накала. Такую лампу устанавливают вертикально и непрозрачным
экраном закрывают всю нить накала, за исключением одного пря-
мого участка, который учащиеся и рассматривают через дифрак-
ционную решетку.
При недостатке времени можно ограничиться выполнением пер-
вой части работы — определением длины световой волны, а из вто-
рой части только качественно пронаблюдать спектр от решетки с дру-
гой постоянной.
31.	Сборка призматического монокуляра
и определение его увеличения1
Оборудование (рис. 144): 1) прибор для сборки призма-
тического монокуляра с картонной крышкой, 2) подъемный столик
лабораторный, 3) метр демонстрационный с четкими дециметровыми
делениями, 4) штатив лабораторный с муфтой и лапкой (последние
два прибора общие для всех звеньев, выполняющих работу).
Прибор для сборки призматического монокуляра (рис. 145)
состоит из. деревянной подставки, покрытой стальной пластиной
а, комплекта оптики и самодельной картонной крышки. В комплект
входят объектив б, призма малая в, призма большая г и окуляр д.
Каждая деталь из комплекта оптики укреплена на отдельной
стойке, основание которой изготовлено из специального сплава и
1 Монокуляр является одной из половин призматического бинокля.
197
Рис. 144. Оборудование к работе 31.
Рис. 145. Прибор для сборки призматического
монокуляра.
сильно намагничено. Благодаря этому все детали легко передвига-
ются по стальной пластине и прочно удерживаются на своих местах.
В конструкции стойки предусмотрена возможность передвигать
деталь в небольших пределах в вертикальном направлении. Приз-
мы можно поворачивать вокруг горизонтальной оси. Окуляр д
и объектив б сложные; каждый из них состоит из нескольких линз,
вставленных в общую оправу.
После надлежащей расстановки деталей на подставке собранный
прибор можно брать в руки и подносить к глазу, как обычный би-
нокль, но только для одного глаза.
Выполнение работы
На подъемный столик помещают подставку а, направляя ее на
какой-нибудь отдельный предмет в комнате. Затем устанавливают
объектив и окуляр; их главные оптические оси должны быть распо-
ложены на одной прямой.
Размещают объектив и окуляр вдоль подставки на таком рас-
стоянии, чтобы получилась труба Кеплера (рис. 146).
Рис. 146. Размещение объектива и окуляра
для получения трубы Кеплера.
Когда труба Кеплера составлена и в ее окуляр хорошо видно об-
ратное изображение выбранного объекта, прибор берут в руки и рас-
сматривают другие предметы, добиваясь передвижением окуляра
(наводка на фокус) резкого изображения. Обращают внимание на то,
куда надо перемещать окуляр при рассмотрении близких и удален-
ных предметов.
Определяют увеличение трубы Кеплера. Для этого устанавлива-
ют вертикально демонстрационный метр (общий для всех рабочих
мест) и рассматривают его шкалу одним глазом в трубу, а другим
глазом — непосредственно. Прибор направляют так, чтобы изобра-
жения, видимые двумя глазами, налагались одно на другое. Опреде-
199
ляют, сколько делений метра, видимых непосредственно, покры-
вается одним делением, видимым через трубу. Полученный резуль-
тат покажет увеличение трубы.
Изображают схематически расположение объектива и окуляра
в трубке Кеплера, измеряют и записывают длину трубы, записы-
вают увеличение, которое дает труба, отмечают основной недос-
таток — обратное изображение предмета.
Прибор разбирают и переходят к знакомству с призмами, что-
бы уяснить их применение в бинокле для получения прямого
изображения и укорочения трубы. Берут в левую руку боль-
шую призму г и располага-
ют ее вертикально. Перед
нижней половиной основания
помещают какой-нибудь не-
большой несимметричный
предмет, например букву, на-
писанную на узкой ленточке
бумаги, и наблюдают изобра-
жение буквы в верхней по-
ловине основания (рис. 147).
Убеждаются, что изображе-
ние получается прямое по
горизонтали (поперек осно-
вания призмы) и обратное
по вертикали (вдоль основания призмы). Зарисовывают ход лу-
чей в призме, идущих от двух крайних точек предмета, как по-
казано на рисунке.
Постепенно поворачивая призму до горизонтального положе-
ния и наблюдая изображение предмета, можно заметить, что
всякий раз получается изображение предмета, прямое по шири-
не призмы и обратное по ее длине.
Затем берут две призмы. Накладывают их друг на друга осно-
ваниями так, чтобы половина одной призмы закрывала половину
другой (как указано на рисунке 148). Смотря на свободную полови-
ну основания верхней призмы, наблюдают изображение предмета,
лучи от которого падают на свободную половину основания нижней
призмы. Обращают внимание на то, что теперь изображение пред-
мета получается гуэямое как по вертикали, так и по горизонтали:
перевертывание изображения во второй призме выпрямляет изоб-
ражение первой призмы. Зарисовывают ход лучей в этом случае.
Поворачивают одну из призм (например, верхнюю) относитель-
но другой на 90° так, как указано на рисунке 149, и продолжают
наблюдение сквозь призмы за каким-либо предметом.
Замечают, что при повороте призмы изображение тоже повора-
чивается: при повороте призмы на 90° изображение поворачивается
на 180° и становится обратным как в вертикальном, так и в гори-
зонтальном направлении. Следовательно, две призмы, расположен-
200
ные под прямым углом друг к другу, перевертывают изображение
дважды: один раз — вверх, другой раз — в сторону, в результате
чего и получается обратное изображение. Зарисовывают расположе-
ние призм и изображение предмета (рис. 149).
Таким образом, учащиеся получают довольно ясное представле-
ние о том, как при помощи двух призм, расположенных под прямым
углом друг к другу, получают обратное изображение.
Рис. 150. Размещение объектива, призм
и окуляра для получения призматического
монокуляра.
После этого собирают призматический монокуляр, устанавливая
на подставке оптику, как указано на рисунке 150. Обращают
внимание, чтобы главная оптическая ось объектива проходила через
середину открытой части основания вертикальной призмы, а глав-
201
Рис. 151. Схема получения изображения в призматическом монокуляре*
мая оптическая ось окуляра — через середину открытой части осно-
вания горизонтальной призмы. Следят, чтобы середины налагаемых
друг на друга частей оснований призм совпадали.
Для удобства наблюдения в такой монокуляр следует при сбор-
ке окуляр придвинуть к краю подставки; тогда объектив будет рас-
положен почти посередине длины подставки. Когда сборка оптики
полностью закончена и в монокуляр хорошо видны рассматриваемые
предметы, тогда накрывают прибор картонной крышкой и наводят
его на вертикально расположенный демонстрационный метр. Оп-
ределяют известным уже методом увеличение и убеждаются, что
оно осталось таким же, какое давала труба Кеплера. Обращают вни-
мание, что изображение в призматическом монокуляре получается
прямое и что монокуляр значительно короче трубы Кеплера. За-
рисовывают расположение оптических деталей в монокуляре и рас-
положение изображения (рис. 151), записывают длину монокуляра
и даваемое им увеличение.
Практические замечания
Хранить прибор лучше всего в специальной коробке с отдель-
ными гнездами для каждой детали. Перед работой оптические дета-
ли следует тщательно протирать мягкой, стираной хлопчатобумаж-
ной тканью. При сильном загрязнении их можно предварительно
протереть спиртом. Надо настойчиво воспитывать у учащихся на-
выки бережного и правильного обращения с оптическими прибора-
ми и деталями. Не следует допускать, чтобы учащиеся касались ру-
ками полированных поверхностей оптического стекла: и линзы, и
призмы во время работы надо брать только за оправы или подстав-
ки, в которых вставлены или укреплены эти детали.
32.	Наблюдение сцинтилляций
Оборудование: 1) микроскоп школьный, 2) спинтарископ,
3) светящийся состав постоянного действия (2—3 крупинки).
Сцинтилляции — это вспышки (как бы блестки), появляющиеся
на экране из сернистого цинка при ударе а-частиц, когда к экрану
подносят какое-либо радиоактивное вещество.
Для наблюдения сцинтилляций обычно пользуются специальным
прибором — спинтарископом. Вполне подходит спинтарископ,
выпускавшийся Главучтехпромом; его устройство представлено на
рисунке 152, где прибор показан в разрезе.
Спинтарископ представляет собой небольшую трубку из пласт-
массы (длина — 35 мм, диаметр — около 30 мм), внутри которой
помещен экран из картона Э, покрытый тонким слоем кристалли-
ческого сернистого цинка. Перед экраном на расстоянии 2—2,5 мм
укреплена игла И с очень малым, на глаз неразличимым количест-
вом бромистого радия (или другого радиоактивного вещества), поме-
203
щенного на ее конце. В противоположном конце трубки имеется двой-
ная лупа Л в общей оправе, которая с помощью резьбы может легко
перемещаться вдоль трубки приблизительно на две трети ее длины.
Этим достигается полная возможность при рассмотрении экрана уста-
навливать лупу на фокус для нормального, близорукого и даль-
нозоркого глаза.
Можно наблюдать сцинтилляции и посредством микроскопа, ес-
ли воспользоваться светящимся составом постоянного действия.
Для этого подходит любой микроскоп, позволяющий получить уве-
личение 59—80 X.
Крупинки светящегося состава берутся со шкал различных вы-
шедших из строя приборов, например компаса Андрианова, часов
и т. п. Такой светящийся состав постоянного действия представляет
собой, как правило, сернистый цинк с примесью радиоактивных со-
лей. Для работы достаточно состава, покрывающего один штрих
шкалы или кончик стрелки.
Выполнение работы
В начале работы учащиеся знакомятся по описанию и по рисун-
ку с устройством спинтарископа и приемами обращения с ним.
При этом вынимать прибор из картонного футляра на полном свету
и тем более вывинчивать нижнюю его часть (втулку), на которой на-
ходятся экран из сернистого цинка и игла, перед работой никак не
рекомендуется. Попавший непосредственно на экран дневной свет
или свет от какого-либо другого достаточно сильного источника «за-
свечивает» прибор, т. е. сильно возбуждает чувствительный экран,
и тогда заметить на нем вспышки от а-частиц невозможно. Чтобы
влияние засвечивания постепенно прошло и экран перестал люми-
несцировать, приходится ждать 25—30 мин, поместив прибор в
футляр.
В спинтарископах Главучтехпрома экран, игла с радиоактивным
веществом и лупа расположены таким образом, что наблюдать сцин-
тилляции можно в любое время без всякой специальной настрой-
ки, если не считать наводку на фокус. Однако наш глаз может за-
метить это явление только после того, как будет в достаточной сте-
пени адаптирован в темноте. Поэтому работа проводится в хорошо
затемненных помещениях, где учащиеся должны побыть около 10
мин, прежде чем приступить к наблюдению.
После адаптации, не выходя из темного помещения, подносят
спинтарископ к глазу левой рукой, а правой поворачивают за опра-
ву окуляр в ту или другую сторону. Таким образом, устанавливают
лупу на резкость по глазу и получают картину, показанную на ри-
сунке 153. Внизу виден конец иглы, а за ним — темное поле экра-
на, усеянное белыми точками, изображающими вспышки. Вблизи
иглы они лежат гуще, а вдали, т. е. по краям экрана, реже.
Этот рисунок не воспроизводит полностью рассматриваемого
204
явления; он представляет собой как бы моментальный фотографи-
ческий снимок. На самом деле вспышки все время и довольно быст-
ро то появляются, то гаснут и снова появляются в других местах
экрана. Таким образом, расположение вспышек меняется каждое
мгновение, что и должны заметить учащиеся при наблюдении.
В спинтарископах игла обычно установлена жестко. Поворачи-
чивать ее или полностью убирать от экрана и показывать, что све-
чение экрана обусловливается именно радиоактивным веществом,
к сожалению, не представляется возможным. Поэтому выполнение
работы ограничивается наблюдением описанной выше картины.
Если нет спинтарископа, наблюдают сцинтилляции в светящем-
ся составе постоянного действия посредством микроскопа.
Рис. 152. Разрез спинтарис-
копа.
Рис. 153. Картина,
наблюдаемая в спин-
тарископе.
Для этого кладут одну или две крупинки светящегося состава
на предметное стекло и, рассматривая в микроскоп, добиваются чет-
кого изображения. Затем затемняют помещение. При хорошем за-
темнении через 10—15 мин можно наблюдать в различных точках
поля зрения вспышки (поблескивания).
Не следует прекращать наблюдения, если вспышки не видны сра-
зу. Дело в том, что условия наблюдений сцинтилляций в светящемся
составе менее выгодны, чем в спинтарископе. Во-первых, состав
постоянного действия в темноте светится, поэтому первое время вид-
на лишь его освещенная поверхность; во-вторых, количество вспы-
шек значительно меньше, чем в спинтарископе.
Однако при хорошей адаптации глаза эти вспышки отчетливо
видны в различных точках сравнительно светлого поля зрения.
Практические замечания
При наблюдении сцинтилляций в светящемся составе постоян-
ного действия с биологическим или студенческим микроскопом удоб-
нее микроскоп наклонить относительно основания, чтобы произво-
205
дить наблюдения сидя (школьный микроскоп сделать этого не поз-
воляет). Однако в наклонном микроскопе и предметный столик нахо-
дится в наклонном положении, вследствие чего крупинки с него мо-
гут скатываться. Чтобы не допустить этого, необходимо стекло в
центре слегка смазать каким-либо клеем, а затем положить на него
крупинки светящегося состава. Такой препарат можно наклонять
как угодно; при бережном обращении он будет долго служить, не
изменяя своего качества.
33.	Изучение радиоактивных излучений с помощью
газоразрядного счетчика
Рис. 154. Оборудование к работе 33.
Рис. 155. Внешний вид школьного газоразряд-
ного счетчика.
Оборудование (рис. 154): 1) счетчик газоразрядный
школьный, 2) телефоны электромагнитные высокоомные, 3) источ-
ники радиоактивного излучения (препарат от спинтарископа и ка-
меры для наблюдения путей альфа-частиц), 4) секундомер, 5) набор
205
Рис. 156. Схема школьного газоразрядного счетчика.
пластин (6 шт. стеклянных из фронтального оборудования по
оптике и 6 шт. свинцовых из набора по электролизу), 6) микро-
метр, 7) линейка масштабная, 8) штатив лабораторный с двумя муф-
тами, кольцом и лапкой.
Школьный счетчик заряженных частиц представляет собой при-
бор, основными частями которого являются счетная трубка типа
СТС-5, преобразователь постоянного напряжения, источник питания
(два гальванических элемента типа ФБС-0,25, соединенные по-
следовательно) и высокоомные электромагнитные телефоны.
Внешний вид счетчика показан на рисунке 155, а схема его —
на рисунке 156.
Счетная трубка типа СТС-5 является тонкостенной, закрытой
с концов стальной трубкой, вдоль оси которой натянута тонкая,
изолированная от стенок металлическая нить. Объем трубки запол-
нен самогасящейся смесью разреженных газов (неон с небольшой
добавкой аргона и одного из галогенов — хлора или брома при дав-
лении порядка .100 мм рт. ст.).
Во время работы на трубку (катод) подается отрицательный по-
тенциал, а нить (анод) соединяется с положительным полюсом преоб-
разователя напряжения (рис. 156).
Преобразователь напряжения собран на полупроводниковом
триоде типа ПЗБ по схеме блокинг-генератора. Режим работы гене-
татора устанавливается с помощью двух постоянных сопротивлений
и При работе генератора в повышающей обмотке трансформа-
тора (III) возникает переменный ток высокого напряжения. Этот ток
выпрямляется с помощью двух последовательно соединенных полу-
проводниковых диодов типа ДГЦ-27, и постоянное напряжение по-
Ж
рядка 400 в подается на счетную трубку и конденсатор сглаживаю*
щего фильтра Сх=0,1 мкф.
Под действием радиоактивного излучения в счетчике возникают
импульсы тока, которые, проходя через нагрузочное сопротивление
R3, создают импульсы напряжения. Эти импульсы поступают через
разделительный конденсатор С2 на электромагнитные телефоны Т
и создают в них достаточно громкие звуковые сигналы (щелчки).
Счетная трубка СТС-5 регистрирует только жесткие р-частицы
с энергией более 0,5 Мэв и 7-лучи.
Все детали счетчика смонтированы на изолирующей пластине
и закрываются алюминиевым футляром, имеющим форму цилиндра
длиной 30 см и диаметром 3,5 см. В стенке футляра (над счетной
трубкой) сделаны поперечные прорези, а в торце имеются два гнез-
да для включения электромагнитных телефонов1.
Для приведения счетчика в действие достаточно нажать кноп-
ку, расположенную на его боковой поверхности. При этом одновре-
менно включаются два выключателя и Кг: выключатель Кх
замыкает цепь генератора, а выключатель К2 — цепь выпрямителя.
Через 2—3 сек кнопка отпускается и оба выключателя размыкают
указанные выше цепи. Генератор выключается с целью экономии ис-
точника питания и устранения фона, который прослушивается в те-
лефонах при его работе, а одновременный разрыв цепи выпрямите-
ля предупреждает разряд конденсатора фильтра через полупровод-
никовые диоды и повышающую обмотку трансформатора.
При выключенном преобразователе счетчик питаете^ только от
заряженного конденсатора Сх. Продолжительность работы зависит
от интенсивности воздействующего радиоактивного излучения и со-
ставляет около 40 мин для счета космического фона и 5—10 мин
для счета радиоактивного излучения.
Этого времени бывает достаточно, чтобы выполнить многие на-
блюдения. При необходимости повторяют включение преобразова-
теля на 2—3 сек и снова продолжают наблюдение.
Выполнение работы
В этой работе учащиеся с помощью счетчика обнаруживают кос-
мическое и радиоактивное излучения, сравнивают интенсивность
двух различных источников и изучают проникающую способность
[3-частиц и 7-лучей в зависимости от характера вещества и толщины
поглощающего слоя.
1.	Определение фона счетчика. Все счетчики показывают наличие
небольшого излучения даже при отсутствии видимых радиоактив-
ных источников. Это обусловлено действием космических лучей,
1 В настоящее время Главучтехпром выпускает этот прибор в другом
оформлении: вместо триода ПЗБ и диодов ДГЦ-27 применены триод П202 и
диоды Д7Ж; вместо элементов ФБС-0,25 — батарея для карманного фонаря.
208-
незначительных радиоактивных излучений окружающих тел и само-
произвольными разрядами в самом счетчике.	v
Число таких импульсов, регистрируемых счетчиком в единицу
времени (одну минуту), называется фоном счетчика.
Для определения фона счетчик располагают на столе, а все радио-
активные источники убирают возможно дальше. Прибор приводят
в действие и слушают в телефонах появление сравнительно редких
щелчков, т. е. импульсов тока, при попадании в счетчик ионизирую-
щих частиц. Включают секундомер и в течение 5 мин считают все
импульсы, а затем определяют число импульсов в минуту, т. е. фон
счетчика.
2.	Сравнение интенсивности радиоактивного излучения двух ис-
точников. Собирают установку по рисунку 154. В лабораторном
штативе укрепляют счетчик (прорезями вниз) и металлическое коль-
цо так, чтобы центр кольца и середина счетной трубки расположи-
лись на одной вертикальной линии.
В качестве источников, активность которых подлежит сравне-
нию, берут препараты от спинтарископа (в футляре) и от камеры
для наблюдения а-частиц.
Оба источника поочередно устанавливают на основание штатива
(примерно в центре кольца) на одинаковом расстоянии от счетчика.
Расстояние между источниками и счетчиком подбирают таким, чтобы
импульсы от каждого источника можно было легко считать.
По секундомеру ведут счет импульсов в течение 3—5 мин. Затем
рассчитывают число импульсов, зарегистрированных от каждого
источника в 1 мин. Из полученных чисел вычитают величину фона,
определенную в первом опыте.
Результаты измерений записывают в таблицу:
Источник излучения
Число им-
пульсов
в 1 мин
вместе
с фоном
Число им-
пульсов
в 1 мин
без фона
Космические лучи и
рассеянные излучения
Препарат от спинтари-
скопа ................
Препарат от камеры
Вильсона .............
15	0
64	49
70	55
Обозначают интенсивность первого источника буквой /х, а вто-
рого /2 и, пользуясь табличными данными, определяют относитель-
ную интенсивность источников:
Zx = g/a = 0,9/а.
209
3.	Изучение поглощения ^-частиц. При естественных радиоактив-
ных превращениях, как известно, наблюдается три вида излучений:
а-частицы, [3-частицы и f-лучи. Каждый вид излучения обладает раз-
личной способностью проникать через твердые тела. Альфа-частицы
обладают очень малой проникающей способностью и счетчиком не
регистрируются. Различие в проникающей способности {3-частиц и
7-лучей дает простой способ отделить один вид излучения от дру-
гого. Для этого достаточно радиоактивный препарат закрыть свин-
цовым экраном толщиной 1—2 мм: экран задержит все [3-частицы
и пропустит только f-лучи.
Установка опыта остается та же, что и в опыте 2.
Источником [3-частиц служит препарат от спинтарископа, а по-
глощающим материалом — стекло.
Спинтарископ с вывернутой линзой устанавливают на основа-
ние штатива (открытым концом в сторону счетчика) и закрывают
последовательно одной, двумя и, наконец, шестью стеклянными
пластинами. Пластины кладут на металлическое кольцо, укреплен-
ное в штативе немного выше спинтарископа. Всякий раз измеряют
микрометром толщину поглощающего слоя и определяют интенсив-
ность излучения, т. е. общее число импульсов в 1 мин, проводя счет
с каждой пластиной в течение 3 мин.
Чтобы при этом счет импульсов производился при одинаковых
условиях, перед каждым измерением включают на 2—3 сек
преобразователь напряжения.
Затем радиоактивный препарат закрывают двумя пластинами
свинца (в 1—2 мм толщины) и один раз определяют интенсивность
остаточного излучения, обусловленного действием f-лучей и косми-
ческим фоном.
Делают поправки на космический фон и влияние 7-лучей, т. е.
из общего числа импульсов каждого измерения со стеклом вычи-
тают число импульсов при измерении со свинцом.
Результаты всех измерений записывают в таблицу.
Число стеклян- ных - пластин	Толщина поглоща- ющего слоя, мм	Число импульсов в 1 мин		
		^-частицы, 7-лучи и фон	f-лучи и фон	Э-части- цы
1	1,25	56	27	29
2	2,51	38		11
3	3,77	34		7
4	5,05	30		3
5	6,35	28	»	1
6	7,65	27		0
210
По полученным данным строят кривую поглощения р-частиц
стеклом, откладывая по оси абсцисс толщину стекла в мм, а по оси
ординат — число импульсов в 1 мин (рис. 157).
Из графика видно, что р-частицы поглощаются стеклом постепен-
но. Это объясняется тем, что р-частицы обладают различными зна-
чениями энергии. Частицы с малой энергией поглощаются очень
легко, и потому интенсивность излучения резко падает уже в самом
начале их. пути сквозь поглотитель.
Рис. 157. Кривая поглощения бета-частиц
стеклом.
Полное поглощение р-частиц наступает при толщине стекла в
7,6 мм.
Абсцисса точки, соответствующая нулевой интенсивности
(7,6 мм), называется максимальным пробегом р-частиц.' Максималь-
ный пробег является важной величиной, так как он характеризует
максимальную энергию р-частиц. Эту энергию можно приблизи-
тельно рассчитать по формуле:
р _p-d + 0,16
сmax —	„	»
0,546
где Етах — максимальная энергия р-частиц в Мэв, р — плотность
вещества в ——, d — толщина слоя поглощающего вещества в см.
см3
Подставляя в эту формулу полученную из опыта величину макси-
мального пробега и значение плотности стекла, определяют макси-
мальную энергию р-частиц:
р _ 2,4.0,76+ 0,16
£щах
0,546	3,6 Мэв.
4. Изучение поглощения у-лучей. Установка опыта остается та
же, что и в опыте 3.
211
Источником 7-лучей служит препарат от спинтарископа, а пог-
лощающим материалом — свинец.
Все измерения производят совершенно аналогично случаю по-
глощения р-частиц, т. е. вначале с помощью микрометра измеряют
толщину каждой пластины, а затем радиоактивный препарат, уста-
новленный от счетчика на том же расстоянии, закрывают последо-
вательно одной, двумя и т. д. пластинами свинца и каждый раз ведут
счет импульсов не менее 3 мин. Толщину поглощающего слоя про-
должают увеличивать до тех пор, пока интенсивность излучения не
уменьшится в 2 раза.
Перед началом каждого измерения включают на 2—3 сек пре-
образователь напряжения.
Результаты измерений обрабатывают так: для каждого измере-
ния определяют число импульсов в 1 мин (с учетом фона) и соот-
ветствующую толщину поглощающего слоя; результаты измере-
ний записывают в таблицу и по полученным данным строят кри-
вую поглощения 7-лучей свинцом (рис. 158).
Рис. 158. Кривая поглощения гамма-
излучения свинцом.
Таблица результатов измерений
Число свин- цовых плас- тин	Тол- щина погло- щаю- щего слоя, мм	Число импуль- сов в 1 мин 7-лучи с фоном	Число им- пуль- сов в 1 мин 7-лучи
1	1,24	30	15
2	2,41	27	12
3	3,58	26	11
4	4,69	24	9
5	5,76	24	9
6	6,82	22	7
Из графика, показанно-
го на рисунке 158, видно,
что интенсивность 7-лучей
по мере прохождения в свинце уменьшается постепенно, что ука-
зывает на наличие спектра их частот.
Практические замечания
Во всех измерениях со счетчиком следует соблюдать определен-
ные правила. Прежде всего необходимо поддерживать постоянным
напряжение на счетной трубке, т. е. перед каждым измерением вклю-
чать на 2—3 сек преобразователь напряжения.
212
Для повышения точности измерений необходимо увеличивать
скорость счета. Но так как слишком частые импульсы считать на
слух трудно, то для облегчения счета рекомендуется такой прием:
каждый импульс отмечают на бумаге черточкой, азатем определяют
их сумму. Такой прием значительно ускоряет счет и уменьшает воз-
можность потери счета.
Для повышения точности измерений следует по возможности
увеличивать время измерения, чтобы тем самым уменьшить влияние
флюктуаций, вызванных хаотическим характером радиоактивного
распада.
Во всех измерениях следует учитывать фон счетчика. Ввиду того
что фон мешает измерению, надо стремиться его по возможности
уменьшить. Это особенно важно при слабой интенсивности измеря-
емого излучения. С этой целью поверхность счетчика следует за-
щищать от непосредственного соприкосновения с радиоактивными
препаратами, так как при этом он может активизироваться. Акти-
визация счетчика и всех окружающих тел приведет к увеличению
фона и снижению точности измерения. По этой же причине радиоак-
тивный препарат ни в коем случае нельзя вынимать из футляра и тем
более трогать руками.
Счетчик является чувствительным прибором и потому требует
весьма аккуратного обращения. Его не рекомендуется нагружать
слишком большой частотой импульсов, так как это уменьшает срок
службы прибора. При смене источника питания необходимо следить
за полярностью напряжения: неправильное включение источника
может испортить преобразователь напряжения.
34. Фотографирование, получение негатива
и позитива
Оборудование (рис. 159): 1) фотоаппарат 6 X 9 см или
9 X 12 см с двумя кассетами, матовым стеклом и тросиком, 2) шта-
тив к фотоаппарату, 3) фонарь фотолабораторный с красным филь-
Рис. 159. Оборудование к работе 34.
213
тром или специальная красная лампочка, 4) кювета 9 X 12 см для
проявителя, 5) кювета 13 X 18 см для фиксажа и промывки (2 шт.),
6) держатели для пластинок (2 шт.), 7) станок для сушки негативов,
8) рамка копировальная, 9) мензурка емкостью 250 мл, 10) мензур-
ка емкостью 50 мл, 11) фен электрический или вентилятор для суш-
ки негативов (общий прибор для всех звеньев, выполняющих рабо-
ту), 12) таблица экспозиций, 13) схема употребления проявителя,
14) фотопластинки, 15) проявитель концентрированный в трех раст-
ворах, 16) фиксаж, 17) спирт денатурированный 0,25 л, 18) лист кар-
тона или фанеры размером 15 X 20 см, 19) полотенце для вытира-
ния рук, 20) кусок черной материи.
Для выполнения работы необходима темная комната с соответ-
ствующим количеством рабочих мест или отдельные фотокабины ми-
нимальных размеров 120 X 50 X 150 см. С этой целью можно с
удобством использовать стенные шкафы-ниши. В такой кабине поме-
щаются столик на кронштейнах, стул и две полочки для принадлеж-
ностей. В кабине могут расположиться двое учащихся, причем один
из них сидит за столиком и выполняет необходимые операции, а
второй стоит за спинкой стула и наблюдает (рис. 160). Очевидно,
более удобное размещение потребует расширения размеров кабины.
При оборудовании кабины необходимо сделать вентиляцию. Для
этого в стенке или дверце надо прорезать вверху и внизу два отвер-
стия и закрыть их так, чтобы свет не проникал, но воздух проходил
достаточно свободно. Дверца внутри должна иметь задвижку или
крючок.
Из перечисленного выше оборудования в кабине могут хранить-
ся кюветы, держатели для пластинок, станок для сушки негативов,
фотопластинки, фотобумага и склянки с растворами. Для этого в
кабине нужно иметь две узкие полочки.
Наиболее подходящей камерой для учебной работы является
«фотокор»; пригодны и другие камеры, предназначенные для съемки
на пластинках размером 9 X 12 см или 6 X 9 см.
К сожалению, в настоящее время прекращен выпуск фотокамер
для пластинок. Применение же в этой работе современных камер
типа «ФЭД» не имеет смысла: данная работа не преследует цели раз-
вития навыков фотографирования. Целью работы является практи-
ческое ознакомление с такими фотографическими процессами, как
наводка на резкость по матовому стеклу, наблюдение за действием
диафрагмы на характер изображения, наблюдение за процессом про-
явления и фиксирования. Все это полностью выпадает при работе
с пленочными камерами. Поэтому при отсутствии фотоаппарата,
предназначенного для пластинок, надо изготовить самодельную
фотокамеру из фанеры или картона с простой линзой в качестве объ-
ектива, с набором из трех диафрагм и колпачком, надевающимся
на тубус объектива вместо затвора. К аппарату должны прилагаться
две кассеты, чтобы каждый из учащихся мог сделать самостоятельно
214
Рис. 160. Фотокабина для двух учеников.
по одному снимку. Описание таких самодельных камер можно найти
в литературе по техническому моделированию. Фотопластинки
можно применять любого сорта, кроме изопанхроматических, ко-
торые требуют для обработки полной темноты. Чувствительность
пластинок не должна быть больше 32 по ГОСТу; чем выше чувст-
вительность пластинок, тем сильнее сказываются ошибки при выборе
экспозиции. (Учащимся во время работы не следует давать пол-
ную коробку пластинок или бумаги, так как по неосторожности эти
материалы могут быть засвечены. В коробке должны быть в обычной
упаковке только две пластинки, необходимые для работы, и три-че-
тыре листка бумаги.)
Для проявления пластинок и бумаги надо приготовить универ-
сальный метол-гидрохиноновый проявитель в трех растворах:
I	II	III
Воды .. . . 500 СЛ13 Метола .... 7 г Сульфита натрия кристаллического 70 г	Воды , . . 500 см3 Гидрохинона . . 9г Сульфита натрия кристаллического 50 г	Воды . . . 500 см3 Поташа	75	г
215
Воду следует брать дистиллированную или хорошо прокипячен-
ную; тогда три концентрированных раствора могут сохраняться в
хорошо закупоренных бутылках очень долго. Из трех указанных
растворов перед проявлением можно очень быстро составить рабо-
чий раствор по приведенной ниже схеме (стр. 219).
Для фиксирования следует пользоваться кислым фиксажем, ко-
торый немедленно прекращает проявление, предупреждает появле-
ние пятен и ускоряет фиксирование, что в данном случае особенно
важно. Кислый фиксаж приготовляется по следующему рецепту:
Воды.......................................... 500	см3
Гипосульфита...........................• . . .	125 г
Сульфита натрия кристаллического .......	25 г1
Серной кислоты (10-процентный раствор) . .... 25 см3
В 125 смя воды растворяют сульфит, затем к раствору понемно-
гу прибавляют серную кислоту при непрерывном помешивании стек-
лянной палочкой; при этом температура раствора повышается. От-
дельно в 375 воды растворяют гипосульфит. После остывания пер-
вый раствор вливают во второй. Приготовленный таким образом фик-
саж является рабочим раствором и хорошо сохраняется в закупо-
ренной бутылке.
Выполнение работы
1. Фотосъемка. Объект для съемки учащиеся могут выбрать са-
ми, однако надо помнить, что время для работы очень ограничено.
Поэтому лучше заранее наметить, что фотографировать каждому
зйену.
Если объект съемки учителем выбран заранее, полезно предва-
рительно сделать пробную съемку и практически проверить пра-
вильность выдержки, чтобы иметь возможность своевременно испра-
вить ошибку ученика. Кроме того, надо иметь в виду, что никакие
таблицы не могут дать совершенно точную величину выдержки.
Приступая к съемке, учащиеся устанавливают штатив и укреп-
ляют на нем фотоаппарат вертикально или горизонтально в зави-
симости от расположения объекта съемки. Открывают объектив и,
установив наибольшее отверстие диафрагмы, наводят аппарат на
предмет и получают изображение на матовом стекле.
Матовое стекло снабжено складной ширмой, облегчающей на-
блюдение, но это часто бывает недостаточно, поэтому желательно
при наводке на фокус прикрываться куском черной материи и доби-
ваться максимальной резкости наиболее существенных частей изоб-
ражения поворотом головки кремальеры. Предметы, более или ме-
нее удаленные, при этом будут нерезкими. Если по замыслу рабо-
1 Кристаллический сульфит можно заменить половинным количеством
безводного сульфита.
216
тающего желательно увеличить их резкость, то объектив диафраг-
мируют, поворачивая рычажок диафрагмы; тогда изображение тем-
неет, но глубина резкости увеличивается. В результате этой опера-
ции учащиеся должны понять роль и назначение диафрагмы в фо-
тоаппарате: объектив диафрагмируют в большей или меньшей сте-
пени для получения желательной глубины резкости, кроме того,
диафрагма влияет на величину.выдержки, поэтому выбор диафраг-
мы часто определяется условиями освещения снимаемого объекта.
Закончив наводку на фокус и установив надлежащую диафраг-
му, закрывают объектив и приступают к определению выдержки.
Для этого лучше всего воспользоваться фотоэлектрическим эк-
спонометром. Определение выдержки с помощью фотоэкспономет-
ра будет для учащихся полезным практическим применением изу-
ченного ранее полупроводникового фотоэлемента. Если такой возмож-
ности нет, учащиеся определяют выдержку по таблицам экспозиции.
Ниже помещены сокращенные таблицы для определения выдер-
жки при дневном свете внутри помещения.
При определении выдержки по таблицам I—VI находят числа,
отвечающие условиям данной съемки, и складывают их. Под полу-
ченной суммой в таблице VII находят искомую выдержку в се-
кундах.
После этого устанавливают рычажок механизма, управляющего
затвором фотоаппарата, на деление, соответствующее выбранной
выдержке, и вынимают матовое стекле. На место матового стекла
вставляют заряженную кассету и выдвигают шторку, которую не
следует вынимать из кассеты совсем (на ней заранее должна быть
сделана метка).
I. Объект съемки
II. Географическая
широта
В комнате непосредственно
у окна........................ О
В 1 л от окна............... 2
В 2 м от окна..............|	5
В 3 м от окна..............|	8
Репродукция у окна ....	4
41 —45° с. ш. | О
46 — 50° с. ш. | 1
51—55° с. ш. | 2
56 — 60° С. ш. 3
61 —65° с. ш. | 4
Внутренность здания свет-
лая ........................12
Внутренность здания темная 18
При съемке в помещении наиболее вероятными будут выдержки
порядка нескольких секунд, поэтому учащиеся заранее должны на-
учиться отсчитывать секунды. Открывая тросиком затвор, произно-
сят «нуль» и считают «раз, два, три...» и т. д.; отпускают кнопку
тросика с отсчетом числа секунд выдержки. После этого задвигают
217
1П. Месяц и час
Часы до полудня		- 1 12		11	10	9	1 8	7	6
Январь	Декабрь	3	4	5	7	—	—	—	—
Февраль	Ноябрь	2	3	4	5	7	—•	—	—
Март	Октябрь	1	1	2	3	5	7	—	—
Апрель	Сентябрь	0	1	1	2	3	5	8	•—
Май	Август	0	0	1	1	2	3	6	8
Июнь	Июль	0	0	0	1	1	2	5	7
Часы после полудня		13	14	15	16	17	18	19	20
IV. Состояние неба
Солнце		Облачно			Густые тучи
без об- лаков	белые облака	слегка	средне	сильно	
1	0	2	3	4	6
V. Чувствительность пластинок
ГОСТ	16	22	32	45	65
DIN	13°	14°	16°	17°	19°
—	4	31	! 2 |	1 1	0
VI. Диафрагма
3,5|4,51б,3| 9 | 12,5 | 18 | 25 | 36
О | 2 | 4 | 6 | 8 j 10 j121 17
VII. Выдержка
Сумма 		1 1	3	4 1	5 1 6 |		1 7 |	' 8 |	9 1	10	12 |	, 14	1 17
Секунды		1 500	1 250	1 200	1 150	1 100	1 60	1 50	1 30	1 20	1 То	2 5	1
Сумма...........|	19 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 [ 50
Секунды.........1 | 2 | 3 | 4 | 6 | 8 ] 12 |  15 | 22 | 30 | 45
218
до отказа шторку кассеты и производят таким же способом вторую
съемку.
2. Получение негатива. Универсальным проявителем в трех раст-
ворах, рецепт которого приведен выше, пользуются обычно по сле-
дующей схеме1.
Характеристика негатива		I ра- створ	II ра- створ	III ра- створ	Вода	Колич. ка- пель 10- проц. ра- створа	Примеча- ния
			см3			бром, ка- лия	
Недодег	>жка	- Для получения мягких	20	5	20	150	—	Подо- греть
Нор- маль-	негативов 	 Для получения силь-	30	8	15	150	25	
ная вы-	ных негативов . . . Для получения жест-	15	15	15	150	15	
держ- ка	ких негативов .... Для получения очень жестких негативов .	10	40 60	20 30	120 90	20 45	
Передержка			45	90	45	—	30	Охладить
Сильная	передержка . . . . .	—	180	30	—	20	
Для фотобумаг и диапозитивных пластинок рекомендуется брать
несколько большее количество воды.
Составляют рабочий раствор по данным третьей строки этой
схемы.Общее количество раствора около 200 мл является достаточ-
ным для работы с кюветой ЭХ 12 см. Бромистый калий можно
не прибавлять,—это не скажется особенно заметно на качестве нега-
тива1 2. Проявитель необходимо беречь от попадания в него фиксажа.
В две кюветы размером 13X18 см наливают: в одну—фиксаж
в другую — воду для промывки.
Когда все подготовлено, закрывают кабину и, убедившись в
полном отсутствии света, зажигают фонарь.
Вынимают из кассеты экспонированную пластинку, зажимают
ее в держателе (рис. 161) и погружают в проявитель эмульсией вверх,
следя за тем, чтобы на ее поверхности не остались воздушные пу-
зырьки. Загородив кювету от прямого света фонаря листом картона,
ее слегка покачивают, время от времени приподнимая картон и сле-
дя за проявлением. Проявление продолжается около 4 мин. При
нормальной выдержке за это время должно проявиться изображе-
ние не только на эмульсии, но следы изображения будут заметны
на обратной стороне пластинки в виде темных пятен. После этого
пластинку слегка ополаскивают в воде и кладут в кювету с фиксажем^
1 Схема составления проявителя и рецепт запасных растворов фиксажа
должны быть даны учащимся накануне вместе с инструкцией для проведения
работы. Учащимся полезно ознакомиться с этой схемой и записать ее в своей
тетради.
2 Несколько капель 10-процентного раствора бромистого калия обыч-
но добавляют для предотвращения образования вуали на негативе.
219
Так же проявляют второй негатив и, ополоснув его в воде, кла-
дут в фиксаж рядом с первым. Покачивание кюветы ускоряет фик-
сирование. Если во время фиксирования вынуть негатив и посмот-
реть на его обратную сторону, то можно заметить, что края негатива
становятся прозрачными, а белесоватое
пятно постепенно темнеет и исчезает.
Полное исчезновение белесоватого
налета, наблюдаемое со стороны стек-
ла, служит признаком окончания
фиксирования.
Отфиксированные негативы перек-
ладывают в кювету с водой и промы-
вают в течение 10 мин в проточной
воде или сменяя воду в кювете не-
сколько раз.
Для ускорения сушки из- кюветы
с промытыми негативами выливают
воду и налйвают спирт. Через 5 мин
негативы вынимают из спирта, встав-
ляют в станок и, освободив от дер-
жателя, сушат в струе воздуха от
вентилятора. При отсутствии венти-
лятора негатив можно высушить, по-
махивая перед ним куском картона.
3. Получение позитивных отпе-
чатков. В рабочий раствор прояви-
теля, составленного по указанной вы-
ше схеме, добавляют 50 см3 воды и
приступают к контактной печати на
Фотобумага может применяться любо-
Рис. 161. Фотопластинка, за-
жатая в держателе для погру-
жения в проявитель.
бромосеребряной бумаге.
го сорта.
Закрывают кабину, включают красный свет. Вкладывают в ко-
пировальную рамку негатив эмульсией к крышке и к нему прижи-
мают листок фотобумаги слой к слою. Для определения выдержки
помещают рамку на некотором расстоянии от лампы и, включив свет,
отсчитывают секунды, причем через 2 сек прикрывают куском кар-
тона часть негатива, через 4 сек передвигают картонку дальше, че-
рез 6 сек — еще дальше и т. д.
Проявление полученного таким образом пробного отпечатка ве-
дется при непосредственном наблюдении без прикрывания кюветы.
Выдерживать отпечаток в проявителе следует до тех пор, пока не
прекратится проявление. Держать дальше отпечатки в проявителе
не следует, так как это может вызвать появление вуали. По полу-
ченным на отпечатке ступеням потемнения находят наиболее удач-
ную выдержку и делают с двух негативов два отпечатка. После про-
явления, как обычно, следует фиксирование и промывка. На этом
и заканчивается работа.
220
Практические замечания
Работа по фотографии рассчитана на 95 мин (два урока с пяти-
минутной переменой между ними). При хорошей организации
труда это время, как показал опыт, распределяется следующим
образом:
1.	Фотосъемка (два снимка)...........................18	мин, из	них:'
а)	зарядка двух кассет............................. 5	мин
б)	определение выдержки и съемка...................13	мин
2.	Изготовление двух негативов.......................55	мин, из	них:
а)	подготовка к проявлению..........................3	мин
б)	проявление и фиксирование.......................24	мин
в)	промывка негативов..............................10	мин
г)	вымачивание в спирте............................ 5	мин
д)	сушка под вентилятором.........................13	мин
3.	Изготовление двух позитивных отпечатков с кратко-
временной их промывкой..............................  22	мин
Весьма вероятно, что часть звеньев не успеет в отведенное время
провести работу полностью и позитива не получит. В этом нет боль-
шой беды, если негативный процесс к этому времени будет закон-
чен. Изготовление позитива можно перенести на внеклассную
работу.
Если применить способ контактной позитивной печати с мокро-
го негатива, можно получить большую экономию времени. В этом
случае отпадают такие операции, как пропитка негатива спиртом и
сушка, что занимает минимум 18 мин. Кроме того, отпадает надоб-
ность в спирте и вентиляторе.
При печати с мокрого негатива поступают так. С промытого
негатива дают стечь воде и после этого закладывают его в копи-
ровальную рамку. На негатив осторожно накладывают предвари-
тельно размоченную в воде фотобумагу так, чтобы между бумагой
и пластинкой не было пузырьков. Пружины копировальной рамки
должны быть ослаблены (их надо немного разогнуть) и только слег-
ка прижимать крышку рамки.
После этого рамка освещается, как обычно, затем ведется прояв-
ление позитивного отпечатка, фиксирование, промывка и сушка.
Этот способ требует умелого и осторожного обращения с мокрым
желатиновым слоем пластинки, который очень легко может быть
поврежден.
В своих тетрадях учащиеся должны сделать краткую запись о
ходе работы с указанием конкретных данных: величины выдержки
при съемке, расстояния копировальной рамки от лампы при печати,
мощности лампы, продолжительности проявления и фиксирования,
рецепты и др., что им может быть полезным при самостоятельном
фотографировании.
ЛИТЕРАТУРА
РУКОВОДСТВА И ОСНОВНЫЕ ПОСОБИЯ
В. Н. Бакушинский, Организация лабораторных работ по физи-
ке в средней школе, Учпедгиз, 1949, стр. 180.
П. А. Знаменский, Лабораторные занятия по физике в средней
школе, ч. I и II, Учпедгиз, 1955, стр. 323 и 391.
А. А. Покровский и Б. С. Зворыкин, Фронтальные лабора-
торные занятия по физике в средней школе, изд. 5, Учпедгиз, 1956, стр. 199.
А. А. Покровский, Оборудование физического кабинета, Учпед-
гиз, 1958, стр. 422.
В: А. Фетисов, Лабораторные работы по физике для учащихся
VIII—X классов, Учпедгиз, 1961, стр. 237.
СПРАВОЧНИКИ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПОСОБИЯ
А.	И. Б а ч и н с к и й, В. В. П у т и л о в, Н. П. С у в о р о в, Спра-
вочник по физике, Учпедгиз, 1951, стр. 380.
В.	М. Б р а д и с, Средства и способы элементарных вычислений, Уч-
педгиз, 1954, стр. 230.
А. М. Б р о й д е, Ф. И. Т а р а с о в, Справочник по электровакуум-
ным и полупроводниковым приборам, Госэнергоиздат, 1962, стр. 256.
А. С. Е н о х о в и ч, Краткий справочник «Физика, техника, произ-
водство», Учпедгиз, 1962, стр. 574.
Н.	И. Кошкин и М. Г. Ширкевич, Справочник по элементар-
ной физике, Физматгиз, 1962, стр. 208.
Л. И. Резников, Международная система единиц в курсе физики
средней школы, изд. АПН РСФСР, 1962.
М. С. С о м и н с к и й, Полупроводники, Физматгиз, 1961, стр. 414.
Брошюры, изданные Главучтехпромом МП РСФСР: 1) Весы техниче-
ские; 2) Динамометр для лабораторных работ; 3) Лабораторный прибор по
кинематике и динамике; 4) Прибор для определения ускорения силы тяже-
сти; 5) Баллистический пистолет; 6) Прибор для определения мощности мо-
тора; 7) Гидравлический пресс; 8) Прибор для определения длины звуковой
волны; 9) Прибор для определения коэффициента линейного расширения;
10) Прибор для определения термического коэффициента давления воздуха;
11) Прибор для определения механического эквивалента теплоты; 12) Гигро-
метр; 13) Миллиампервольтомметр (авометр); 14) Магазин сопротивлений
штепсельный; 15) Реохорд; 16) Реостат со скользящим контактом; 17) Тран-
сформатор разборный; 18) Индуктор высоковольтный ИВ-50; 19) Набор
по радиотехнике; 20) Прибор для определения длины световой волны;
21) Школьный двухтрубный спектроскоп; 22) Набор спектральных трубок;
23) Камера для наблюдения броуновского движения; 24) Спинтарископ;
25) Школьный микроскоп; 26) Выпрямитель селеновый ВС-6,
222
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ...................................................  3
Введение ....................................................... 5
Г л а в а I. Оборудование	практикума ........................... 9
Глава II. Подготовка практикума и методика проведения за-
нятий ..................................................... 20
Глава III. Описание лабораторных работ ......................... 37
Механика и акустика
1.	Измерение длины и взвешивание, определение плотности твердого
тела ......................................................	.	37
2.	Изучение законов кинематики ............................ 41
3.	Изучение второго закона Ньютона ........................ 46
4.	Определение ускорения при свободном падении ............ 50
5.	Определение ускорения при свободном падении с помощью линей-
ки-маятника ................................................... 56
6.	Изучение движения тела, брошенного горизонтально, вертикально
и под углом к горизонту ....................................... 60
7.	Исследование зависимости между силой и деформацией растя-
жения ......................................................... 65
8.	Определение разрушающих напряжений при помощи гидравличе-
ского пресса ...................... ...... .................... 71
9.	Определение зависимости мощности на валу электродвигателя от
числа оборотов ..............................................   81
10.	Определение длины звуковой волны и скорости звука в воздухе
методом резонанса ............................................. 85
Теплота
11.	Наблюдение броуновского движения ..............	... •	89
12.	Определение механического эквивалента теплоты .......... 94
13.	Определение коэффициента линейного расширения твердых тел .	100
14.	Определение термического коэффициента давления воздуха . . .	105
15.	Определение относительной влажности воздуха ........... 109
Электричество
16.	Определение термического коэффициента сопротивления металлов. 116
17.	Снятие температурной характеристики термосопротивления (тер-
мистора) ..................................................... 120
18.	Градуирование термопары ц термокреста ................. 124
19.	Сборка фотореле и проверка его действия ............... 129
20.	Изучение трехэлектродной электронной лампы ............ 134
21.	Снятие вольт-амперной характеристики полупроводникового
диода . . ...................................................  139
223
22.	Изучение полупроводникового триода (транзистора) ...... 144
23.	Определение электроемкости конденсаторов .............. 153
24.	Определение индуктивности катушки ..................... 157
25.	Сборка простейших радиоприемников на электронных лампах. 161
26.	Сборка простейших радиоприемников на полупроводниковых
приборах .................................................... 166
Оптика и строение атома
27.	Изучение законов освещенности с помощью фотоэлемента ...	175
28.	Определение показателя преломления стекла при помощи микро-
скопа .......................,............................... 179
29.	Градуирование спектроскопа и определение длины световой вол-
ны по градуировочной кривой ................................. 183
30.	Определение длины световой волны при помощи дифракционной
решетки ..................................................... 190
31.	Сборка призматического монокуляра и определение его увеличе-
ния ......................................................... 197
32.	Наблюдение сцинтилляций ............................... 203
33.	Изучение радиоактивных излучений с помощью газоразрядного
счетчика ..................................................   206
34.	Фотографирование,	получение негатива и позитива ....... 213
Литература.................................................... 222
Александр Андреевич Покровский, Владимир Алексеевич Буров,
Александр Иванович Глазырин, Александр Григорьевич Дубов,
Борис Сергеевич Зворыкин, Иван Михайлович Румянцев
ПРАКТИКУМ ПО ФИЗИКЕ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ
Редактор Л, С. Маслов
Художественный редактор Я. А. Володина
Технический редактор И. Г, К рейс
Корректор М. В. Голубева
Сдано в набор 16/11.1963 г. Подписано к печати 21/X-1963 г.
60x90l/ie. Печ. л. 144-0,21 вкл. Уч-изд. л. 12,854-0,15 вкл»
,	_____________Тираж 52000 экз. А 06921.________________
Учпедгиз. Москва. 3-й проезд Марьиной рощи, 41*
Полиграфкомбинат Приволжского совнархоза,
г. Саратов, ул. Чернышевского, 59.
Цена без переплета .36 коп. Переплет 8 коп. Заказ 311.