Текст
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПЕДАГОГИКИ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ БССР
СВОИМИ РУКАМИ
Сборник статей под редакцией И. Е. ДОРСКОГО
УшЦИНПШш.
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПЕДАГОГИКИ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ БССР
СВОИМИ РУКАМИ
Сборник статей под редакцией И. Е. ДОРСКОГО
Scan AAW
ПРЕДИСЛОВИЕ
Из года в год наша промышленность выпускает все больше приборов для проведения лабораторных работ й демонстраций по физике.
Однако, как бы хорошо ни был оснащен кабинет приборами заводского изготовления, самодельные приборы призваны сыграть весьма важную роль.
Теперь, когда происходит перестройка школы, приближение ее к жизни, необходимы всемерная активизация учебного процесса, вовлечение учащихся в работу по конструированию физических приборов и технических моделей.
Конструирование физических приборов и технических моделей является одним из важнейших средств вовлечения учащихся в творческую работу, углубления их теоретических знаний.
Не следует забывать, что хорошо проведенный учителем эксперимент и опыт, произведенный самими учащимися, играют огромную роль в деле более глубокого усвоения физических законов, а следовательно, в деле вооружения учащихся диалектико-материалистическим мировоззрением.
Едва ли найдутся сейчас преподаватели физики, которые не согласились бы с вышесказанным, но некоторые затрудняются в выборе приборов и моделей, которые нужно сделать, не знают, как их можно сделать, используя недефицитные детали. Они не используют полностью возможности, возникшие в связи с преподаванием основ машиноведения и работой учащихся в учебных мастерских.
Настоящий сборник призван популяризировать опыт некоторых учителей, работающих в городских и сельских школах Белоруссии. В основном авторы делятся опытом создания физических приборов и технических моделей в физико-технических кружках.
В сборнике описаны некоторые приборы и технические модели, нужные для проведения лабораторных работ и демонстраций, пока
зано, как, работая в школьных мастерских, осваивая программу слесарного дела, учащиеся не только приобретают трудовые навыки, но одновременно и изготавливают детали физических приборов.
Настоящий сборник не претендует на полное освещение опыта изготовления самодельных приборов и моделей, накопленного школами республики.
Многие приборы, описанные в сборнике, можно было бы сконструировать иначе, быть может, сделать их более совершенными. Сборник убедительно показывает, какие огромные возможности существуют для насыщения уроков экспериментами, для более глубокого усвоения учащимися физики, практического применения приобретенных теоретических знаний.
Мы надеемся, что опыт авторов сборника поможет преподавателям физики в их практической работе.
И. Дорский
Г. С. ОПЕНЧУК Учитель физики СШ №3 г. Бобруйска
ИЗГОТОВЛЕНИЕ НАГЛЯДНЫХ ПОСОБИЙ ПО ФИЗИКЕ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ
В настоящей статье излагается опыт работы по организации изготовления физических приборов в физико-техническом кружке, на уроке, в школьных мастерских и в домашних условиях.
ОРГАНИЗАЦИЯ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКОГО КРУЖКА
В нашем физико-техническом кружке изготовляются сложные приборы. Это связано прежде всего с тем, что в состав физико-технического кружка входят учащиеся, любящие технику, имеющие некоторые склонности к конструированию.
Кроме того, помещение, в котором работают кружковцы, имеет необходимое оборудование и инструменты для выполнения сложных работ.
Опыт показал, что организация физико-технического кружка заключается не в составлении списка желающих посещать кружок, а в большой предварительной подготовке.
Перед тем как произвести запись учащихся и начать в кружке занятия, учителю необходимо самостоятельно проделать большую работу, которая сводится примерно к следующему.
1. Внимательно изучить учащихся и выявить их интересы. Для этого учитель должен использовать не только урок, но и перерывы между уроками. Беседа с учащимися во внеурочное время является методом выявления их склонностей. К некоторым учащимся полезно сходить на дом.
2. Подготовить рабочее место. Лучше, если для занятий кружка будет отведена хотя бы небольшая, но отдельная комната, где можно было бы установить верстак по дереву и слесарные тиски. Для начала верстаком может служить старый ученический стол, переоборудованный, как показано на рисунке 1.
3. Наметить план работы кружка. При составлении плана нужно учесть интересы учащихся, размеры классной комнаты, в которой они занимаются, а также позаботиться о том, чтобы приборы, которые учащиеся будут изготовлять, вызвали у них интерес. При составлении плана работы кружка учитель должен пользоваться программой по физике и дополнительной литературой с описанием самодельных приборов.
Рис. 1.
4. Подготовить материалы и инструменты. Для выполнения работ, намеченных в плане, потребуются различные мтериалы. Некоторые
материалы могут принести сами учащиеся.
получить на шефствующем предпри-
Часть материалов можно
Рис. 2.
ятии. Основное же количество фанеры, досок, жести и т. д. должна приобрести школа через торгующие организации.
Для нормальной работы физико-технического кружка нужны слесарные и столярные инструменты.
Инструменты нужно держать в порядке. Каждый инструмент должен иметь
свое место.
Рис. 3.
Для приведения в порядок инструментов можно привлечь несколько учащихся, знакомых со столярным делом, и воспользоваться школьной столярной мастерской.
Из опыта работы я убедился, что такие инструменты, как плоскогубцы, кусачки, круглогубцы, ножницы, отвертка, шило, удобно хранить в специально сделанной для этого готовальне. Делается готовальня из досок или из толстой фанеры (рис. 2).
Отверстия в верхней доске готовальни выпиливаются лобзиком (величина отверстия зависит от формы и размеров инструмента).
Для электрических паяльников необходимо сделать из досок подставки (рис. 3).
С одного конца доски устанавливается проволочная подставка. На другом конце доски из планок делается коробка для олова, нашатыря и канифоли.
Ри с. 4.
Все остальные инструменты размещаются на специальной доске, которая подвешивается вблизи верстака (рис. 4).
Только после указанной подготовки можно произвести запись в физико-технический кружок. Во время записи учитель, безусловно, должен учитывать интересы и наклонности учащихся.
Я считаю, что вполне достаточно будет, если в физико-технический кружок войдет 20—25 учащихся. Вообще, количественный состав кружка во многом будет зависеть от площади рабочей комнаты, количества имеющихся инструментов и ряда других причин.
Нужно не забывать, что, кроме физико-технического кружка, в школе должны работать еще и другие кружки, которые также охватят значительное количество учащихся. В крупных школах работает несколько преподавателей физики, и там одновременно может быть несколько физико-технических кружков.
На первом занятии руководитель знакомит учащихся с целями и задачами кружка, с правилами для членов физико-технического кружка. (Эти правила вывешиваются на видном месте.)
ПРАВИЛА ДЛЯ ЧЛЕНОВ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКОГО КРУЖКА
1. Для того чтобы быть членом физико-технического кружка, нужно хорошо учиться и быть дисциплинированным.
2. Член физико-технического кружка должен следить за достижениями современной науки и техники, для чего ему необходимо систематически читать журналы «Юный техник», «Техника—молодежи», «Знание — сила» и другую литературу.
3. Член физико-технического кружка обязан аккуратно посещать все занятия кружка и добросовестно относиться к работе.
4. Прежде чем приступить к изготовлению прибора, член кружка должен хорошо ознакомиться с назначением прибора, его действием и теми физическими явлениями и законами, для демонстрации которых предназначен прибор.
5. Член кружка обязан соблюдать правила техники безопасности при работе.
6. Порученную работу член кружка обяз; н довести до конца.
7. Член кружка должен помогать товарищу в работе, придерживаясь правила: «Научился сам — научи товарища».
8. Член кружка должен содержать в порядке свое рабочее место, бережно относиться к инструментам и экономно расходовать материалы.
9. После окончания работы каждый член кружка обязан убрать свое рабочее место и сдать инструменты дежурному.
Вырабатывается план работы кружка на I четверть.
Если в состав кружка входят учащиеся VI—X классов, то в этом случае целесообразно кружок разбить на три группы, которые будут охватывать VI и VII, VIII и IX, X классы. В каждую группу вой-8
дет 8—10 членов кружка. У нас кружок разбит на две группы. В первую группу входят учащиеся VIII—1Хклассов, во вторую—X класса. Разбивка на группы вызвана трудностью одновременной работы с большим числом учащихся, их различной теоретической подготовкой.
После обсуждения плана работы выбирается староста кружка и заместители. Заместители старосты являются в свою очередь старостами групп. Все вместе они должны составлять ядро кружкаг а поэтому к выбору старост следует отнестись серьезно. Они должны быть лучшими учащимися.
На этом (первом) занятии составляется расписание работы кружка. При составлении расписания нужно выбрать дни, наиболее удобные для кружковцев. Каждая группа собирается для практической работы 2 раза в неделю. В конце четверти необходимо собирать полный состав кружка для подведения итогов и обсуждения плана работ на следующую четверть.
При распределении конкретных заданий учитель должен учитывать интересы, способности и практические навыки учащихся, должен указывать дополнительную литературу, по которой можно более подробно ознакомиться с предстоящей работой. В некоторых случаях можно предложить кружковцам к следующему занятию подготовить чертеж прибора, который они будут изготовлять. Некоторые приборы кружковцы должны будут изготовлять группам по 2—3 человека.
Организация практического занятия физико-технического кружка
На практическое занятие приходит сравнительно небольшая группа учащихся (10—14 человек). Все они имеют более или менее -одинаковый уровень подготовки.
Перед началом занятия дежурные (2 человека, назначаемые старостой кружка) получают от руководителя необходимые для практической работы инструменты и раскладывают их по рабочим местам.
До начала практической работы руководитель кружка проверяет чертежи, подготовленные кружковцами, материалы, нужные для работы, выясняет, понимают ли кружковцы назначение и действие прибора. В случае необходимости руководитель кратко объясняет и уточняет чертеж.
Убедившись, что группа готова к выполнению задания, можно разрешить начать работу.
Во время работы руководитель кружка обходит рабочую комнату от одного рабочего места к другому, дает различные практические советы, показывает, как правильно пользоваться инструментом, следит за правильным положением корпуса учащегося во время работы и т. д.
Практическое занятие должно продолжаться 1,5—2 часа. После занятия каждый кружковец приводит в порядок свое рабочее место и сдает руководителю кружка изготовляемый прибор. Дежурные собирают инструменты.
Возникает вопрос: каким требованиям должны отвечать приборы, изготовленные учащимися?
Я считаю, что к таким требованиям можно отнести следующие.
Приборы, предназначенные для демонстрации физического явления в классе: а) должны быть хорошо видимы с каждой парты; б) не должны содержать лишних деталей, которые только отвлекают учащихся; в) должны обладать достаточной прочностью и изящностью.
Работа физико-технического кружка в связи с прохождением программного материала по физике
Свою работу физико-технический кружок должен строить в строгой последовательности в связи с прохождением курса физики. Это особенно важно в той группе, в которую входят учащиеся VI— VII классов. При этом нужно помнить, что значительное количество приборов, особенно в этих классах, имеет настолько простое устройство, что с их изготовлением учащиеся вполне могут справиться в домашних условиях. К таким приборам можно отнести динамометры, ватерпасы, рычажные весы, калориметры и ряд других. Но для демонстрации некоторых явлений при прохождении курса физики потребуются и сложные приборы, изготовление которых в домашних условиях учащимся будет не под силу. Именно такие приборы, т. е. приборы более сложной конструкции, должны изготовляться в физико-техническом кружке.
Само собой разумеется, что работа физико-технического кружка заключается не только в изготовлении приборов. В план работы кружка входит также ремонт приборов, организация вечеров занимательной физики, выпуск газеты «Юный физик», демонстрация кинофильмов в школе и ряд других мероприятий.
Учитель физики при составлении плана работы кружка должен планировать изготовление следующего оборудования: 1) вспомогательного; 2) лабораторного; 3) демонстрационного; 4) приборов и моделей, служащих для расширения кругозора учащихся в области физики и техники.
Поделюсь опытом изготовления перечисленного оборудования.
1. Вспомогательное оборудование. К вспомогательному оборудованию относятся различного рода приспособления, имеющие общее назначение.
а) Демонстрационный столик. Демонстрационный столик крайне необходим преподавателю физики, у которого отсутствует специально оборудованный класс для проведения урока физики. Он служит для обеспечения лучшей видимости, а также для удобства перенесения и пользования приборами.
Устройство столика показано на рисунке 5.
б) Подставки для электроизмерительных приборов. Почти в каждом физическом кабинете имеются вольтметры, амперметры и другие электроизмерительные приборы, которые необходимо установить в нужной плоскости.
Рис. 5.
При изготовлении подставок для приборов нужно помнить, что не всякий прибор можно располагать в вертикальной плоскости. Для того чтобы установить, в каком положении необходимо расположить данный измерительный прибор, нужно знать условные обозначения, которые имеются на шкале любого электроизмерительного прибора.
Условное обозначение Техническая характеристика прибора
^<60^ При измерениях прибор нужно устанавливать горизонтально. При измерениях прибор нужно устанавливать вертикально. При измерениях прибор нужно устанавливать под углом в 60° к горизонту.
в) Щит монтажный вертикальный. Во время демонстрации опытов по физике для удобства наблюдения желательно приборы располагать в вертикальной плоскости. Для этой цели необходимо иметь вертикальный щит, который может быть изготовлен силами кружковцев. Устройство щита видно на рисунке 7.
Рис. 6.
Для его изготовления нужен лист фанеры, размером 10 X 500 X Х860 мм. На нем лобзиком выпиливаются восемь горизонтальных и две вертикальных щели. Ширина каждой щели 7 мм. Расстояние тчежду ними 90 мм.
Щит устанавливается на двух ножках, к которым он прикрепляется болтами. В случае необходимости щит можно повернуть в вертикальной плоскости на угол 90°. На этом щите можно собирать установки по всем разделам физики. Монтаж их на таком щите обычно производится до урока.
Для крепления приборов нужно иметь достаточное количество болтов и различного рода зажимов. Лучше, если щит будет окрашен краской белого цвета, так как на белом фоне хорошо видны приборы, укрепленные на щите. Монтажные проводники и различного рода шнуры в этом случае должны быть черного цвета. Вертикальный щит может быть использован также для создания фона во время демонстрации различных физических явлений и, в частности, для теневой проекции. В последнем случае к щиту с помощью канцелярских кнопок прикрепляется лист белой бумаги.
К вспомогательному оборудованию можно отнести также подставки для спиртовок (рис. 8), различного рода посуду и материалы. Без наличия указанного вспомогательного оборудования учитель физики будет испытывать затруднения, мешающие его нормальной работе. Именно с изготовления вспомогательного оборудования должен начинать внеклассную работу учитель физики.
2. Лабораторное оборудование. К лабораторному оборудованию относятся приборы и принадлежности, необходимые для проведения лабораторных работ.
Изготовлять нужно прежде всего те приборы, которые необходимы для выполнения лабораторных работ, предусмотренных программой. Многие приборы имеют настолько простое устройство, что их можно изготовить в большом количестве и тем самым подго-
товить условия для проведения фронтальной лабораторной работы.
В VIII классе можно провести фронтальную лабораторную работу по определению удельного веса жидкости при помощи сообщающихся сосудов. Для изготовления нужного количества сообща ющихся сосудов берут стеклянные трубки диаметром 8—10 мм, разогревают на спиртовке и затем придают им U-образную форму. Эти трубки укрепляются на специально подготовленных деревянных подставках (рис. 9).
Допустим, учащимся дается задание определить удельный вес керосина. Для выполнения задания в одно колено U-образной трубки наливают подкрашенную воду, в другое колено наливают
Рис 9.
керосин. Под давлением столбика керосина уровень воды во втором
колене несколько опустится, а в первом — поднимется и наступит новое равновесие. Теперь ниже линии АВ в обоих коленах нахо-
дится вода, с левой стороны — столбик керосина высотой hx, а с правой — столбик воды высотой h2. Пользуясь масштабной линейкой, учащиеся измеряют высоту столбов воды и керосина, а затем по формуле = h2d2 определяют удельный вес керосина.
Для определения коэффициента объемного расширения газов (закон Гей-Люссака) нетрудно изготовить нужное количество дилатометров. Для изготовления этого прибора
потребуются колбы, стеклянные трубки, немного ртути и масштабные линейки (рис. 10).
Фронтально можно также провести лабораторную работу по
определению величины поверхностного натяжения воды с помощью капиллярных трубок. Эти трубки, любого сечения, мы изготовляем
своими силами. Материалом для изготовления капиллярной трубки может служить стеклянная трубка небольшого сечения. (Желательно, конечно, чтобы ее сечение не превышало 1 см2.) Стеклянную трубку средней частью помещают над пламенем керогаза или примуса. Как только середина трубки станет вязкой, двое учащихся, которые держат трубку за концы, быстро удаляются друг от друга на расстояние 3—5 метров. При этом из толстой трубки получается очень тонкая капиллярная трубка. Она быстро отверде-
вает, и затем ее ломают на части.
В IX классе может быть проведена фронтальная лаборатор-
ная работа по определению относительной влажности воздуха
по точке росы. Для выполнения этой работы нетрудно изготовить в большом количестве гигрометры (рис. 11).
Для изготовления гигрометра потребуются стакан, стеклянные трубки, термометр и немного эфира.
В нашем кружке изгото в лено девять разборных детекторных и ламповых ра-
диоприемников. Рис. И.
Устройство разборного лампового радиоприемника (рис. 12). К панели прикреплены клеммы для
подводки питания, клеммы для присоединения антенны и земли,
гнезда для присоединения наушников, ламповая панелька, конденсатор переменной емкости, переключатель диапазонов (77). Катушка наматывается учащимися на специально подготовленном для этого
картонном каркасе.
Приемник рассчитан на два диапазона (длинноволновой и средневолновой), а поэтому можно ограничиться одним отводом, который делается от 80-го витка при намотке катушки. Всего наматывается 240 витков проводом ПЭ-0,35. После того как катушка будет намотана, ее плотно одевают на деревянный цилиндр Ц (рис. 12), который прикреплен к панели, и присоединяют в цепь согласно схеме (рис. 13).
Ток для питания приемника поступает от сети через выпрямитель, который смонтирован членами кружка на отдельной панели по двухполупериодной схеме.
Для присоединения выпрямителя к приемнику сделана соединительная колодка. Гнезда на приемнике и выпрямителе и штыри на соединительной колодке сделаны из белой жести. Гнездо + 250 в
несколько удалено от других гнезд цепи накала.
СТ)
Рис. 13.
Рис. 12.
Чтобы усилить принимаемые сигналы, к приемнику присоединяют усилитель низкой частоты. Еще лучше будет прием, если ввести в приемник обратную связь. Для этой цели кружковцами подготовлена катушка, которую свободно можно перемещать вдоль деревянного цилиндра.
В конце деревянного цилиндра имеется утолщение, которым он плотно вставляется в катушку колебательного контура приемника. Затем разрывается анодная цепь, и в точках а и б присоединяются концы катушки обратной связи. Удаляя или приближая катушку обратной связи к катушке колебательного контура приемника, учащиеся добиваются громкого приема.
Во время изучения усилителя низкой частоты учащиеся должны проделать практическую работу по сборке усилителя. Для этой
2 Своими руками
17
нои для нее подставке, и экрана (рис.
Рис. 15.
цели членами физико-технического кружка были подготовлены панели с двумя ламповыми панельками, входными и выходными гнездами и клеммами для подвода питания. С этой работой учащиеся справляются сравнительно легко.
Усилитель высокой частоты монтируется вместе с приемником.
Для проведения фронтальной лабораторной работы по оптике членами кружка подготовлено 18 приборов для определения оптической силы линз.
Прибор состоит из линзы, укрепленной в специально изготовлен-14). В VIII классе при изучении свободного падения тел учащиеся пользуются самодельной установкой, изображенной на рисунке 15.
В качестве падающего тела в приборе используется полый железный цилиндр диаметром 25 — 30 мм и высотой 850 мм, обернутый белой бумагой. Его подвешивают к электромагниту, установленному в верхней части деревянной стойки.
В качестве отметчика времени использован изготовленный для этой цели вибратор (рис. 15). Вибратором может служить электрический звонок. В этом случае снимаются чашечка и молоточек. На место молоточка прикрепляется кисточка, которая во время опыта смазывается краской.
Вибратор устанавливается в нижней части стойки так, чтобы кисточка касалась цилиндра.
В качестве источника тока для питания электро
магнита и вибратора использован шестивольтовый аккумулятор, который устанавливается на доске стойки и является одновременно противовесом. Рядом с аккумулятором размещаются два выключателя для электромагнита и вибратора.
Опыт производят в следующем порядке: с помощью выключателя подают ток в электромагнит и подносят к нему упомянутый выше железный цилиндр. Электромагнит его притянет. Затем кисточку
вибратора смазывают краской. Включают вибратор и одновременно включают электромагнит, цилиндр падает, а в это время кисть, прикрепленная к вибратору, делает на его поверхности пометки через равные промежутки времени. Измеряя расстояния между отметками на цилиндре, учащиеся делают вывод, что свободное падение тела есть равномерно-ускоренное движение.
Для изучения движения тела, брошенного горизонтально, уча
щиеся пользуются самодельным прибором, изображенным на рисунке 16. (Вертикальная доска с желобом.)
На рисунке 17 изображен самодельный прибор, с помощью которого учащиеся изучают звуковой резонанс. Он состоит из двух стеклянных трубок длиной 50—70 см каждая. Диаметр одной из трубок должен быть несколько меньше с тем расчетом, чтобы одна трубка могла войти в другую. Желательно, чтобы диаметр трубок был 4 — 6 см. Трубка с большим диаметром с одной стороны закрывается пробкой и устанавливается на деревянной подставке. Перед практической работой в эту трубку наливают воду, в
Рис. 16.
которую опускают трубку с меньшим диаметром.
Звучащий камертон подносят к верхнему концу узкой трубки. Затем узкую трубку начинают поднимать из воды до тех пор, пока
воздушный столб в узкой трубке не станет звучать. Высоты звучащих
13 5 воздушных столбов в узкой трубке будут соответствовать
и т. д. длины волны, посылаемой камертоном.
3. Демонстрационное оборудование. К демонстрационному оборудованию мы относим приборы и модели, предназначенные для демонстрации того или иного физического явления.
В отличие от лабораторного оборудования, при изготовлении демонстрационного оборудования нет надобности изготавливать большое количество однотипных приборов. Для демонстрации достаточно иметь один прибор или модель, но только чтобы они отвечали перечисленным выше требованиям. Этим требованиям руководитель кружка должен придавать исключительно большое значение. Если
прибор выполнен неаккуратно, то лучше его не демонстрировать. Очень важно, чтобы прибор, предназначенный для демонстрации на уроке, был построен по схеме, изображенной в учебнике. В противном случае учащиеся при подготовке к уроку могут не разобраться в схеме прибора, помещенной в учебнике.
По чертежам учебника кружковцы нашей школы изготовили довольно много приборов по различным разделам физики. Среди них приемник Попова, генератор высокой частоты, действующая модель приемопередающей телеграфной станции и ряд других приборов.
Это не значит, что нужно ограничиться только учебником. Если в кабинете имеется прибор более сложной конструкции, то его нужно демонстрировать, но после того, как учитель убедится в глубоком усвоении учащимися материала учебника.
Для углубления и расширения знаний учащихся нужно большое внимание уделять также демонстрации на уроке различных технических приборов, моделей машин и механизмов.
Опыт показал, что модели целого ряда механизмов и машин учащиеся мо-
Рис. 17. гут изготовить в физико-техническом
кружке.
Очень большое впечатление производит на учащихся действующий электрический молот, изготовленный кружковцами нашей школы (рис. 18). Он имеет настолько простое устройство, что с его изготовлением могут вполне справиться учащиеся VII класса и тем самым подготовить себе хорошую демонстрацию по теме «Электромагнетизм».
Самой сложной частью в этом приборе является переключатель, а поэтому на чертеже он изображен отдельно в крупном масштабе (рис. 19). Все остальные части электрического молота на этом чертеже изображены схематически и показана схема их включения.
Назначение переключателя заключается в том, чтобы во время работы молота автоматически в нужный момент замыкать и раз- -мыкать цепь. Когда молот находится в нижнем положении, переключатель замыкает цепь (если кнопка К (рис. 18) нажата) и, следовательно, по катушке идет ток. В этот момент молот втягивается в катушку. Цепь должна быть замкнута до тех пор, пока молот не поднимется до верхнего крайнего положения. В верхнем положении под действием удара шайбы Р, связанной при помощи стержня С с молотом, цепь размыкается и остается разомкнутой до тех пор, пока молот под действием своего веса (или под действием пружины) не достигнет нижнего крайнего положения. В нижнем
ряда металлических пластинок, со-
Рис. 18.
положении шайба Р ударяет по переключателю, и опять замыкается цепь. Процесс повторяется.
Переключатель состоит из единенных шарнирно, как показано на рисунке (могут быть использованы пластинки от «конструктора»). Катушка состоит из картонного каркаса, на который наматывается 300—400 витков изолированного провода сечением 1,5—2 жж2. Для того чтобы отверстие катушки не изнашивалось, в него следует вставить трубку, сделанную из тонкой латуни. Диаметр отверстия катушки должен быть 2,5—3,5 см. Все части молота крепятся на деревянной стойке (рис. 18).
В школе можно практиковать копирование фабричных приборов. Это менее интересный вид рабо
ты, но вполне оправдывающий себя. В нашей школе изготовлено довольно большое количество таких приборов. Среди них есть сложные приборы, как например трансформатор Тесла (рис. 20) и др. Трансформатор собирается на деревянной доске. Стеклянные пластины конденсатора С2 скрепляются металлическими болтами при помощи деревянной оправы А. На передней стенке деревянной оправы прикрепляется 8 пластинчатых контактов переключателя П, который сделан в виде металлического стержня с изолирующей ручкой. Одна контактная пластинка показана на чертеже в увеличенном виде.
Рис. 19.
Разрядник С\ изготовляется из двух круглых металлических пластинок. Одна из них должна быть неподвижной. Вторая припаивается к стержню с винтовой нарезкой и может перемещаться. Ко второму концу этого стержня прикрепляется изолирующая ручка П.
Каркас катушки склеивается из плотной бумаги, положенной в несколько слоев. После того как каркас просохнет, его следует пропитать парафином. На этот каркас наматывается 12 витков медной проволоки сечением 3 мм2.
Рис. 20.
Высоковольтная катушка Lr наматывается проводом 0,08 мм на деревянный цилиндр диаметром 35 мм и высотой 400 мм. Проволока наматывается по всей длине цилиндра в один слой, плотно, виток к витку. Катушка также покрывается парафином.
Парафином необходимо покрыть и конденсатор С2 после того, как он будет собран.
Схема соединения трансформатора Тесла и расположение его частей показаны на рисунке 20.
При изготовлении трансформатора Тесла самой сложной для изготовления деталью оказался конденсатор С2, рассчитанный на большое пробивное напряжение. Он состоит из 17 стеклянных пластин размером 150 X 200 мм, между которыми вложены станиолевые прокладки.
В нашей школе изготовлено несколько демонстрационных стендов.
Мы их изготовили на фанерных щитах площадью приблизительно 1 кв. м. Эти щиты окрашены в светло-коричневый цвет. Белой краской прямо на щите чертится схема, например, радиоприемника. Условные обозначения на схеме (конденсаторы, сопротивления, катушки) должны быть сделаны в большом масштабе.
После того как схема будет готова, укрепляют детали в местах их условного обозначения. Монтаж производят белым проводом с пластмассовой изоляцией. Самое ценное в стенде то, что прибор смонтирован на фоне схемы. Учащийся видит на схеме условное обозначение какой-либо детали и здесь же саму деталь.
Кружковцами нашей школы изготовлены следующие стенды:
1. Действующий детекторный приемник.
2. Одноламповый радиоприемник O-V-O.
3. Усилитель низкой частоты.
4. Выпрямитель.
5. Телефонный аппарат (в разобранном виде).
6. Электрооборудование автомашины.
7. Устройство кислотного аккумулятора.
8. Образцы электромонтажных материалов.
9. Комнатная электрическая проводка.
4. Приборы и модели, служащие для расширения кругозора учащихся в области физики и техники. Чтобы вызвать у учащихся интерес к работе в физико-техническом кружке, нельзя ограничиваться изготовлением только лабораторного или демонстрационного оборудования, предусмотренного программой, и копированием фабричных приборов. Для расширения кругозора учащихся в области
физики и техники можно выйти за пределы программного материала. В противном случае более сильные кружковцы, которые обычно бывают ядром физико-технического кружка, будут испытывать не
удовлетворение.
В нашей школе учащиеся сами сконструировали и построили модель электрической железной дороги с автоматической сигнализацией, сделали сами радиоузел на 50 вт.
Очень много пришлось поразмыслить кружковцам над конструкцией часов-автомата. Пять раз пришлось их переделывать, но в результате проявленной настойчивости и упорного труда учащиеся по-
Рис. 22.
строили механизм, который заменил труд человека.Часы автоматически подают звонки в школе.
Для изготовления часов-автомата может быть использован механизм от любых стенных часов, например от ходиков. Все остальные части часов изготавливаю!ся учащимися.
Прежде всего необходимо подготовить доску размером 250 X X 1350 мм, на кото
рой будет произведен монтаж часов (рис. 21).
В верхней части этой доски, на расстоянии 20—25 см от верхнего края, помещается приспособление для крепления механизма часов. Оно состоит из четырех деревянных брусков а, в, с, d (рис. 22).
Три из них (а, вис) прикрепляются к доске наглухо шурупами. В брусках а и с сделаны пазы, в которые должен плотно входить брусок d. На этом бруске d крепится механизм часов.
Если используется часовой механизм от ходиков, то в бруске d, кроме отверстия для маятника, делается продольное отверс1ие для цепочки, к которой подвешен груз.
Из 6—8-миллиметровой фанеры вырезается диск диаметром 254 мм. В центре этого диска проделывается отверстие диаметром 20— 25 мм для оси стрелок.
Изготовленный диск двумя шурупами прикрепляется к бруску d с часовым механизмом. После этого брусок, на котором укреплен часовой механизм и фанерный диск, вдвигается в пазы брусков а и с (рис. 22).
Такой способ крепления очень удобен. При первой необходимости
брусок а вместе с часовым механизмом и циферблатом можно вынуть из пазов и произвести необходимый ремонт.
Стрелки тех часов, которые переделываются в часы-автомат, необходимо видоизменить. Для этого из стальной проволоки диаметром 0,8—1 мм делается небольшое приспособление, изображенное на рисунке 23.
К концам этих изогнутых стальных проволочек припаиваются
кисточки, состоящие из 2—4 тонких стальных проволочек (от телефонного кабеля).
Эти кисточки слегка изгибаются в сторону циферблата так, чтобы они во время хода часов плотно прилегали к поверхности циферблата и несколько пружинили. Концы
1*74-4
этих кисточек можно покрыть оловом для более «мягкого» контакта, а также для того, чтобы стальные проволочки не расходились. Особенно это важно для часовой стрелки. Затем проволочки с кисточками прикрепляются к стрелкам часов, как показано на рисунке 23. Конец часовой стрелки
60
Рис. 23.
удаляется и заменяется пла-
стинкой, сделанной из какого-либо изолятора, например текстолита. К этой текстолитовой пластинке прикрепляется проволочка
стрелки и кисточка с — по
с двумя кисточками, которые связаны между собой проводником (стальной проволокой), но гобе изолированы от стрелки, и, следовательно, от часового механизма; от минутной стрелки проволока с кисточкой не изолируется и припаивается непосредственно к ее концу. Кисточка а будет скользить по контактному кольцу (рис. 25), кисточка b — по контактам часовой
контактам минутной стрелки.
Чтобы часовая стрелка не касалась циферблата, ей с помощью плоскогубцев придается форма, указанная на рисунке 23. Форма минутной стрелки тоже изменяется (вблизи оси делается небольшой изгиб).
Изготовление циферблата. Из плотного гладко-пГкартона толщиной 2—3 мм вырезается круг такого же диаметра, как и фанерный, и окрашивается белой краской. В центре его делается отверстие для оси стрелок.
Картонный круг крепится к фанерному с помощью бол-
Рис. 25.
тов длиною 15—18 мм и диаметром 3—4 мм по краю в 5—6 местах через равные промежутки. На болты между картонным и фанерным кругами одеваются шайбы толщиной 2—3 мм. Между картонным и фанерным кругами образуется промежуток в 2—3 мм, необходимый для монтажного провода. После того как эта работа закончена, прикрепляются в нужном положении часовая и минутная стрелки и размечается циферблат.
Разметку циферблата делаем следующим образом.
Предположим, что занятия в школе начинаются в 8 час. 15 мин. (Я придерживаюсь расписания звонков нашей школы.) Поворачиваем рукой минутную стрелку (одновременно будет поворачиваться 26
и часовая). Как только стрелки займут положение, соответствующее 8 час. 15 мин., в том месте, где прикасается контакт кисточки часовой стрелки к циферблату, ставим карандашом черточку. Звонок с урока должен быть в 9 часов. Вращаем рукой минутную стрелку до тех пор, пока обе стрелки не займут положение, соответствующее 9 часам.
Там, где прикасается в этот момент контакт часовой стрелки к циферблату, ставим вторую черточку. Предположим, что перемена продолжается 5 минут. Следовательно, звонок на следующий урок должен быть в 9 час. 5 мин. Поворачиваем минутную стрелку до тех пор, пока обе стрелки не займут положение, соответствующее 9 час. 5 мин. Там, где прикасается в этот момент контакт часовой стрелки к циферблату, ставим третью черточку и т. д. После того как циферблат размечен, снимаем его с болтов и в тех местах, где сделаны пометки, прикрепляем контактные пластинки.
Из тонкой латуни нарезаем пластинки длиной 25—30 мм, шириной 3—4 мм. В тех местах, где интервал на циферблате соответствует пятиминутной перемене, ширина соседних пластинок не должна превышать 3 мм. В местах, соответствующих перемене в 10 минут и больше, ширина соседних пластинок может быть 3,5—4 мм.
Контактные пласгинки укрепляются по направлению радиальных прямых следующим образом. Черным карандашом с помощью циркуля проводим на поверхности циферблата две окружности радиусом 60 мм и 70 мм. В промежутке между этими двумя окружностями будут располагаться контактные пластинки. -
С помощью плоскогубцев пластинкам придают форму, указанную на рисунке 24.
По направлению радиуса, проходящего через метку, соответствующую первому, второму и т. д. звонкам, прикрепляются первая, вторая, третья и все остальные контактные пластинки.
Для того чтобы укрепить контактные пластинки минутной стрелки, проводим две окружности радиусами 105 мм и 115 мм.
В промежутке между этими окружностями на равных расстояниях, соответствующих 5 минутам, располагается 12 пластинок. (Размеры этих пластинок даны на рисунке 24.)
Ch’ширины этих пластинок зависит продолжительность звонка. При указанной ширине 8 мм продолжительность звонка будет приблизительно 50—60 сек.
После того как контактные пластинки укреплены, приступают к изготовлению металлического контактного кольца, которое изготовляется из тонкой жести или меди. Это кольцо прикрепляется в центральной части циферблата так, чтобы к нему во время работы часов прикасался контакт а часовой стрелки (рис. 23).
Кольцо вырезается ножницами, причем по краям его на равных расстояниях оставляют выступы длиной 8—10 мм. С помощью выступов кольцо прикрепляется к циферблату. Внешний диаметр кольца — 95 мм, внутренний — 55 мм.
Цифры для циферблата можно написать на плотной белой бумаге
и вырезать их в виде кружков диаметром 2,5—3 см, которые наклеиваются на циферблат.
Для монтажа потребуется изолированная проволока сечением 0,3—0,4 мм2, паяльник, олово, канифоль.
Монтаж производится следующим образом. Переворачивают циферблат обратной стороной, кладут перед собой расписание звонков и припаивают конец проводника к контакту часовой стрелки, соответствующему 8 час. 15 мин. (рис. 25, контакт Л). Второй конец этого проводника припаивают к контакту минутной стрелки, соответствующему 15 минутам (рис. 25, контакт Б).
Следующий звонок должен быть ровно в 9 часов. Это значит, что следующий проводник одним концом необходимо припаять к контактной пластинке часовой стрелки, соответствующей 9 часам, а второй конец этого проводника — к контактной пластинке минутной стрелки, соответствующей 0 минутам (рис. 25, контакты В, Г).
Следующий звонок должен быть в 9 час. 5 мин., для чего соответствующие контактные пластинки соединяют проводником (контакты Д, £).
Следующий звонок должен быть в 9 час. 50 мин., для чего соединяются проводником контакты Н, Р.
После того как монтаж закончен, к металлическому кольцу с нижней стороны циферблата припаивают изолированный проводник, для которого в фанерном круге должно быть сделано отверстие, и выводят его в сторону механизма часов. После этого прикрепляют циферблат к фанерному кругу так, как было указано раньше.
Перед тем как производить дальнейший монтаж, нужно проверить, будут ли часы давать звонки в нужное время. Для этого составляется цепь согласно схеме, приведенной на рисунке 25, т. е. к одному полюсу батареи или аккумулятора (4—6 вольт) присоединяется проводник от контактного круга часов, ко второму полюсу — клемма звонка. Вторая клемма звонка присоединяется к корпусу часового механизма, т. е. к минутной стрелке, так как минутная стрелка имеет связь с механизмом (она не изолирована от механизма).
Часовая и минутная стрелки устанавливаются так, чтобы их контакты стали на середину контактных пластинок, соответствующих, например, 8 час. 15 мин. (рис. 25, контакты А, Б). Так как эти контактные пластинки соединены между собой проводником, то цепь будет замкнута и звонок начнет звонить. Путь тока в этом (первом) положении показан на рисунке 25. Проводник, соединяющий контактные пластинки А, Б, укладывается под циферблатом по кратчайшему пути.
Изготовление реле. Кроме электрического звонка, который установлен непосредственно на часах, в условиях школы потребуется иметь еще ряд звонков, которые необходимо установить на различных этажах школы, а также на школьном дворе. Желательно, чтобы эти звонки были достаточно мощные и работали от городской сети. Ясно, что при таком большом количестве звонков ток
в цепи будет довольно большой и контакты на стрелках очень быстро будут выходить из строя. Чтобы избавиться от этого явления, нужно на часах установить реле. Для этой цели можно использовать реле люОой конструкции, рассчитанное на 4—6 вольт. (Схема простого реле изображена на рисунке 26.)
Два деревянных бруска, размеры которых указаны на рисунке, скрепляются взаимно перпендикулярно.
К брускам прикрепляются пластинки, сделанные из жести (жесть можно использовать от консервной банки).
К концам этих пластинок в точках а и b желательно прикрепить серебряные контакты, так как по этим пластинкам будет про-
ходить ток при напряжении 220 вольт. Катушка для электромагнита может быть склеена из картона, на нее необходимо намотать 4 — 5 слоев (500 витков) изолированной проволоки сечением 0,3 — 0,4 мм2. В качестве сердечника электромагнита может быть использован хорошо обожженный железный гвоздь по возможности большего сечения.
Рис. 26.
Включение реле в цепь представлено на рисунке 27.
Монтаж и налаживание. Подготовленные детали располагаются на доске приблизительно в таком порядке, как указано на рисунке 27, где Pi — розетка для включения звонков школы; Pz — розетка для включения механизма часов. В эту розетку включается два провода: один — от контактного круга, второй — от минутной стрелки (от металлического корпуса часов).
Зв — электрический звонок. Этот звонок присоединен параллельно реле и работает от аккумулятора (все остальные звонки работают от сети переменного тока);
Р3 — реле;
К — кнопка. Предназначена для того, чтобы дать звонок вне расписания, если будет в этом необходимость;
Я — ящик для аккумулятора или батареи. Размер ящика зависит от размеров источника тока;
Р4 — розетка для присоединения аккумулятора к часам. Для этой цели к клеммам аккумулятора присоединена вилка. После окончания занятий в школе вилку из розетки вынимают, иначе часы будут продолжать звонить. Ясно, что это приспособление можно заменить рубильником.
После того как часы будут собраны, необходимо еще раз проверить, будут ли они давать звонки строго по расписанию, для чего, не включая вилки в розетку Р19 необходимо обе стрелки расположить так, чтобы их контакты попадали точно на середину контактных пластинок. Затем вращаем рукой минутную стрелку до тех пор, пока не будет проверено расписание всех звонков. Если после двух-, трехкратной проверки часы будут давать звонки строго по расписанию, то можно включить
вилку школьных звонков в розетку Р±.
Кнопкой К пользуются в том случае, если звонок нужно дать не по расписанию.
Большое внимание руководитель кружка должен обращать на связь практической работы учащегося с другими предметами, особенно с такими, как черчение и математика . Необходимо требовать от учащегося правильного выполнения чертежа изготов -ляемого им прибора. Нужно при этом следить, чтобы учащиеся пользовались техническими обозначениями, правильно проставляли размеры и т. п. При выполнении чертежа нужно приучать их пользоваться ГОТО- Рис. 27.
вальней.
В кружке учащиеся имеют большую возможность применять на практике полученные знания по математике. Следует добиваться того, чтобы учащиеся изготовляли приборы не «на глазок», а по’мере надобности производили необходимые математические расчеты с применением формул (длина окружности, площади и объемы фигурки т. д.). Нужно, чтобы учащиеся видели, что знания, которые они получают на всех уроках, очень нужны в их практической деятель ности.
Изготовление физических приборов на уроке
Изготовление физических приборов на уроке — менее распространенный вид работы в нашей школьной практике. Для проведения ее нужно иметь большое количество инструментов, недостаток которых является основным тормозом в проведении с учащимися этого вида работы.
Несколько легче организовать практическую работу по изготовлению приборов на уроке электротехники.
Предположим, во время прохождения темы «Электромагнетизм» учащиеся получили от учителя задание сделать электрический звонок. Прежде всего необходимо вместе с учащимися выяснить,
Рис. 28.
какие материалы потребуются для изготовления данного прибора. Это нужно сделать прямо на уроке во время изучения электрического звонка. К следующему уроку заготавливают изолированную проволоку, железо для сердечника электромагнита, стальную пружину для якоря и т. п.
Дощечки (панельки) для электрического звонка можно готовить в школьной столярной мастерской, все одинакового размера. Когда будут в наличии необходимые для изготовления звонка материалы, следует приступить к практической работе. Более сложную часть прибора, например якорь, лучше изготовить в классе под наблюдением учителя. Но большая часть работы может быть перенесена в домашние условия. Сочетая практическую работу в классе с практической работой на дому, учащиеся VI класса могут изготовить
мензурки, рычажные весы, динамометры, жидкостные манометры и другие приборы.
В X классе на уроке электротехники во время изучения электромотора учащимся было предложено самим изготовить действующие электромоторы. Вначале учащимся показалось это невероятным, и они несколько раз с недоумением переспрашивали: «И что, он будет действовать?., вращаться?»
В связи с тем, что в изготовлении электромоторов должны были принять участие все учащиеся X класса, конструкцию электромотора нужно было выбрать по возможности проще.
На классной доске мною были сделаны чертежи основных частей простого электромотора и продемонстрированы сборка и действие мотора.
К следующему занятию учащиеся получили задание изготовить из белой жести сердечники статора и якоря, а также подставки для оси якоря. Дощечки, на которых должен монтироваться мотор, были изготовлены в школьной мастерской.
На рисунке 28 дан общий вид электромотора (1) и его основные части: сердечник якоря (2), сердечник статора (3), щетки (4), опоры для оси якоря (5), каркас для обмотки статора (6).
Все названные части изготовляются из белой жести (размеры и форма всех частей показаны на рисунке).
Сердечник якоря покрывается одним слоем изоляционной ленты и после этого обматывается изолированным проводом сечением 0,3— 0,4 мм2. Провод укладывается так, чтобы на каждую сторону якоря, относительно оси, уложилось не менее 4 метров провода. Следовательно, вся обмотка якоря должна состоять из 8 метров провода.
Для обмотки статора из картона склеивают два каркаса (6), надевают их на сердечник и после этого концы сердечника статора изгибают, как показано на рисунке.
На каждую сторону статора наматывается 4—5 метров того же провода (0,4—0,5 мм2).
Для того чтобы изготовить коллектор, на ось якоря вблизи обмотки наматывается несколько слоев изоляционной ленты. В результате получится цилиндрик диаметром 8—9 мм. На этот цилиндрик с обеих сторон накладывают два полукольца (4) из тонкой меди или латуни. Полукольца необходимо подрезать так, чтобы их продольные края очень близко подходили друг к другу, но нигде не соприкасались между собой. К оставленным язычкам полуколец припаивают концы обмоток якоря, а затем с помощью ниток прикрепляют их за края к цилиндрику (можно приклеить клеем БФ-2). Из белой жести вырезают две щетки. Концы обмотки статора присоединяют непосредственно к щеткам. Изготовленный электромотор работает как от постоянного, так и от переменного тока при напряжении 4—6 в.
Во время изготовления электромоторов некоторые учащиеся в качестве статора использовали постоянный магнит.
Учащимися было изготовлено за два практических занятия 68 действующих электромоторов. Во время работы по изготовлению электромоторов появились любители техники, которые в домашних условиях сделали еще по одному или по два электромотора более сложной конструкции (двухполюсные, трехполюсные).
Изготовление физических приборов в домашних условиях
Изготовление физических приборов в домашних условиях особенно оправдывает себя в VI—VII классах. При прохождении курса физики в этих классах школьная практика чаще всего ограничивается экспериментом, и в лучшем слу-
чае эксперимент дополняется лабораторной работой. Объясняемое учителем физическое явление учащиеся этих классов могут понять только тогда, если его сами получат и пронаблюдают. Поэтому продемонстрированные учителем опыты при объяснении материала в классе необходимо закрепить домашними практическими работами.
Экспериментирование на дому дает возможность решать ряд вопросов политехнического характера. Но для этого нужно, чтобы учащиеся создали у себя какую-то материальную базу для экспериментирования.
Приборы, изготовляемые учащимися на дому, должны быть
очень просты и по тематике рис 29.
должны соответствовать изучаемому материалу по курсу физики.
В VI классе нашей школы учащиеся изготавливают уровни, ватерпасы, весы (с разновесками), мензурки, динамометры, подвижные и неподвижные блоки, рычаги и некоторые другие приборы по курсу физики.
Мелкие разновески, от 10 до 500 мг, учащиеся изготавливают из тонкой алюминиевой пластинки или алюминиевой проволоки, которую нужно расплющить молотком. Затем ножницами нарезают пластинки прямоугольной формы размером немного больше образцовых разновесок (фабричных).
3 Своими руками
33
Поместив на одну чашку весов фабричную разновеску, а на вторую — самодельную, с помощью напильника и наждачной бу
маги подгоняют изготовляемый разновес до наступления равновесия. Цифры на разновесках выбиваются кернером или специально
изготовленной для этого
Разновески 1, 2, 3, 5
узкой отверткой (рис. 29).
граммов могут быть заменены монетами
соответственно 1,2, 3,5 копеек. Об этом следует сообщить учащимся.
Блоки (рис. 30) могут быть изготовлены следующим образом: из пятимиллиметровой фа-
Рис 30.
неры или толстого картона учащиеся вырезают кружки (2) и к ним с обеих сторон прикрепляют кружкй, вырезанные из жести (7), несколько большего диаметра. Кружки из жести прикрепляются к деревянным кружкам маленькими гвоздиками или заклепками, сделан-
ными из алюминиевой
проволоки.
Затем в центре блока вбивается гвоздь так, чтобы он выглядывал с обеих его сторон. Концы гвоздя напильником заостряются.
Обойма для блока (3) вырезается из жести и соединяется с блоком, как показано на рисунке. Изготовленный блок может быть использован как подвижный и как неподвижный.
Нетрудно также в домашних условиях изготовить динамометр, изображенный на рисунке 31.
К верхнему и нижнему концам дощечки (прямоугольной формы) прикрепляются два деревянных брусочка (2, 3) с отверстиями диаметром 1—2 мм.
Через отверстие верхнего бруска (3) продевается резиновый шнур (5) и делается узелок.
Второй конец резинового шнура прикрепляется к концу стальной проволоки (6), и получившийся узел зажимается пластинкой (1), сделанной из жести, которая будет служить указателем.
Другой конец проволоки продевается через отверстие нижнего бруска (2) и загибается в виде полукольца. Осталось нанести деления, и динамометр готов. Он прост в изготовлении и не уступает по своим качествам фабричному, и нам кажется, что он даже несколько удобнее.
Учащиеся VII класса в домашних условиях вполне могут изготавливать приборы для проверки теплового расширения твердых, жидких и газообразных тел, калориметры, электромагниты, реоста-
ты и ряд других приборов.
За изготовленный дома прибор учащемуся ставится оценка. Не-
обходимо обращать внимание не только на качество изготовленного прибора, но также на его конструктивнье особенности.
Изготовление приборов дома является одним из лучших средств привития учащимся практических навыков. Кроме того, этот вид работы позволяет учителю физики лучше выявить учащихся, любящих технику. Привлекая этих учащихся в физический кружок, можно развить их способности.
Организация выставок самодельных приборов
В целях более широкого ознакомления учащихся и их родителей с результатами работы кружка, а также в целях обмена опытом с другими школами мы в конце учебного года устраиваем выставки технического творчества.
Для организации выставки дирекция школы отводит классную комнату, которая оформляется самими кружковцами. К выставке мы тщательно готовимся. Все приборы покрываются лаком, некоторые ремонтируются. Это довольно трудоемкая, но нужная работа.
Выставку посещают все учащиеся
школы (в порядке очередности по классам), их родители и учителя. Для демонстрации действующих приборов и моделей выделяются более подготовленные кружковцы, которые дежурят на выставке.
Организуя выставку, мы ставим перед собой цель не только показать результаты практической работы учащихся, но и пропагандировать внеклассную работу. Кроме того, выставка до некоторой степени повышает ответственность учащихся при изготовлении приборов. Они стараются, чтобы их приборы выглядели и действовали как можно лучше. Ведь прибор, изготовленный учащимся или группой учащихся, будут видеть все школьники, родители, учителя. Прибор
3f-
3S
должен будет получить коллективную оценку. Поэтому выставка является большим стимулом в работе кружковцев и вообще учащихся.
Родители посещают выставку обычно во время родительских собраний. Очень довольны те родители, дети которых приняли участие в выставке.
Серьезным экзаменом для учащихся бывает участие в общегородской выставке, когорую ежегодно организовывает педкабинет Бобруйского гороно.
А. И. МИЛЕВСКИЙ
Учитель физики СШ № 27 г. Гомеля
КОНСТРУИРОВАНИЕ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРИБОРОВ В ШКОЛЬНЫХ МАСТЕРСКИХ
КОНСТРУИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
Наряду с изготовлением приборов и моделей по описаниям и готовым схемам мы стремились возможно шире развернуть работу по конструированию, усовершенствованию или изменению существующих приборов и моделей, ибо эта работа способствует развитию творческих способностей и изобретательности, прививает конструкторские навыки, воспитывает находчивость, смекалку, развивает техническое творчество учащихся. Начинали мы работу с конструирования простейших приборов, затем переходили к сложным. В зависимости от сложности прибора или объема работы конструирование и изготовление прибора поручалось группе учащихся в 3—8 человек.
Предоставляя учащимся инициативу в выборе прибора для конструирования, следует учитывать их интересы, наклонности, знания по физике, наличие навыков. Учащиеся должны получать задания по силам и в то же время развивающие и углубляющие их знания по физике и технике. Конструирование прибора начинается с уяснения идеи прибора, с наброска эскиза, составления чертежей будущего прибора по эскизу. Затем следует подбор необходимого материала.
Очень важно с первых шагов приучить учащихся находить самое простое решение поставленной задачи.
Рассмотрим несколько примеров.
1. Параллелограмм сил. Назначение прибора — показать зависимость величины равнодействующей силы от угла между двумя данными составляющими силами, т. е. показать, что если стороны параллелограмма не меняются по величине, то величина диагонали зависит от угла, образованного сторонами.
Задача сводится к тому, чтобы сконструировать параллелограмм, у которого величина диагонали менялась бы в зависимости от угла, образуемого сторонами.
Для изготовления этого простого прибора достаточно иметь эскиз с указанием размеров (рис. 1, 2, 3). При конструировании прибора следовало решить вопрос, из какого материала изготовить его. Мы применили металлические трубки, подобранные аак, чтобы одна входила в другую.
Рис. 1.
Две стороны параллелограмма и трубки диагонали разделили
на равные стрезки, выражающие единицы сил, чтобы можно было получить численное значение диагонали (величину равнодействующей
Рис. 2.
силы). При конструировании прибора потребовалось для выбранной величины сторон параллелограмма рассчитать длину трубок, при которой можно было бы получить величину равнодействующей для уг-
лов между сторонами от 30 до 120°. Расчеты выполнили графическим методом. Построили параллелограммы в выбранном масштабе
и определили величину диагоналей при углах 30 и 120°.
Оформление прибора. Отрезки, на которые поделили стороны и диагональ, окрасили в белый и красный цвета, чтобы они резко выделялись на фоне черной доски. Две другие стороны параллелограмма покрыли лаком.
2. Электрифицированный макет «Колебательный контур». Первый вариант макета описан в книге автора «Физико-технический кружок в средней школе», Учпедгиз БССР, 1957. Ниже предлагается второй вариант макета, изготовленный под руководством учительницы СШ № 27 г. Гомеля Скороходовой С. Г.
Назначение прибора — проиллюстрировать процессы, происходящие в колебательном контуре, и провести аналогию с превращением кинетической и потенциальной энергии при колебаниях маятника (рис. 4).
Принцип действия. Связанный с маятником ползунок включает группы электрических лампочек, и при этом получается картина, изображающая электрическое поле конденсатора и магнитное поле катушки.
Общий вид макета
юоо
Рис. 4.
В первом варианте прибора не иллюстрировалось изменение направления магнитного поля катушки в связи с изменением направления тока в цепи контура.
Во втором варианте этого прибора необходимо было добиться, чтобы маятник, проходя положение равновесия один раз, включал одну группу лампочек, второй раз проходя положение равновесия, включал вторую группу лампочек.
Оставив в основном все, как в первом варианте прибора, следовало заняться конструированием переключателя, связанного с маятником.
Наиболее простой оказалась следующая его конструкция.
Между двумя близко расположенными контактами Л и В (рис. 5) в прорези закреплялся кусочек резинки от футбольной камеры. При движении ползунка влево через контакт В включалась одна группа лампочек картины магнитного поля катушки. Двигаясь дальше, ползунок нагибал резинку, она ложилась на контакт А, и вторая группа лампочек не включалась. При дальнейшем движе-
Рис. 5.
нии ползунка к левому крайнему контакту, через который включалась картина поля конденсатора, резинка вследствие упругости принимала начальное положение. При движении ползунка вправо через контакт А включалась вторая группа лампочек — получалась картина магнитного поля во втором случае и т. д.
Таким образом, при прохождении маятника через положение равновесия один раз включается одна картина магнитного поля, второй раз — другая.
На основе опыта можно рекомендовать такой
порядок работы учащихся при конструировании или усовершенствовании приборов:
1. Четко представить назначение прибора, какие явления или законы будут с его помощью демонстрироваться.
2. Нарисовать эскиз.
3. Проставить все размеры.
4. Составить принципиальную и монтажную схемы.
5. Изготовить чертеж или рабочий чертеж на миллиметровой бумаге.
6. Подобрать материал (рейки, дощечки и т. д.).
7. Отобрать необходимый инструмент и привести его в порядок.
8. Разметить детали на материалах.
9. Изготовить детали и обработать их.
10. Проверить форму, размеры, сгибы деталей по чертежам.
11. Зачистить и окончательно отделать детали.
12. Соединить детали, склеить, просушить.
13. Проверить правильность сборки, испытать прибор в работе.
14. Устранить замеченные недостатки.
15. Окрасить или покрыть прибор лаком.
В процессе работы над прибором могут быть переделки, некоторые отклонения от начальных данных, усовершенствования. Их надо только приветствовать, так как это элементы творческой работы учащихся.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРИБОРОВ
В школьных мастерских легко наладить изготовление большого количества однотипных приборов и оборудования для лабораторных работ по физике. Учитель физики в начале учебного года составляет соответствующий заказ, готовит чертежи на все приборы с кратким пояснением к каждому прибору. Заказ обсуждается с преподавателями по труду.
Преподаватель по труду подбирает необходимый материал и затем в процессе работы учащихся в мастерской дает им задание, поясняя, что будут делать учащиеся, какие будут предъявлены требования к их работе.
Задания распределяются с учетом способностей, интереса, наклонностей, с учетом приобретенных учащимися навыков и умений.
Можно рекомендовать два метода организации изготовления большого количества однотипных приборов и лабораторного оборудования:
1. Организация изготовления приборов с разделением труда по процессам или операциям.
2. Организация изготовления приборов с разделением труда по деталям.
Сущность первого метода заключается в том, что изготовление прибора разбивается на отдельные процессы и одному или нескольким учащимся поручается выполнение только одного из этих процессов (разметка, распиловка, строгание, сверление, сборка, отделка, окраска и т. д.). Этот метод можно рекомендовать в начале организации изготовления приборов в мастерских, когда нет еще у учащихся достаточно прочных разносторонних навыков.
Сущность второго метода заключается в том, что прибор разбивается на отдельные детали и нескольким учащимся поручается выполнение одной детали прибора полностью. В процессе работы бракуются отдельные детали, а не весь прибор, и поэтому готовая продукция получается доброкачественной. Деталей готовят несколько больше, чем нужно, с тем расчетом, чтобы можно было отобрать лучшие. И в первом, и во втором случаях труд учащихся коллективный, работа одного зависит от работы другого, а это повышает ответственность перед коллективом.
Выполняя работу по операциям или деталям, учащиеся должны видеть перед собой готовый прибор. Этот экземпляр готовится или в кружке, или учителем физики совместно с преподавателем по труду. Организуя изготовление приборов с разделением труда по дета
лям, преподаватель по труду на каждую деталь на плотной бумаге готовит карточку.
В карточке записывается: 1) номер карточки, 2) название детали, 3) количество однотипных деталей, 4) материал, 5) порядок изготовления детали, 6) требования к детали, 7) эскиз или рабочий чертеж.
Учащиеся, выполняя задания, пользуются этими карточками.
В качестве примера рассмотрим изготовление рычага на подставке для лабораторных работ. Прибор имеет ряд деталей: 1) основание прибора, 2) стойка, 3) рычаг-линейка, 4) ось и стойка для нее. На каждую деталь заполняется карточка, на отдельной карточке описана сборка прибора.
Карточка № 1
Название детали — основание прибора.
Количество деталей — 20.
Материал: дерево (сосна, береза).
Порядок изготовления: 1) выстругать доску, 2) разметить, 3) отпилить, 4) выдолбить отверстие, 5) обработать шкуркой
Требования к детали: деталь должна иметь прямые углы.
Рис. 6.
Рттс. 7.
Карточка № 2
Название детали — стойка.
Количество деталей — 20.
Материал: дерево (сосна).
Порядок изгоговления: 1) разметить на доске, 2) выпилить, 3) выстругать, 4) зарезать шип, 5) подготовить место для стоек оси, 6) обработать шкуркой.
Требования к детали: деталь должна иметь прямые углы.
Карточка № 3
Название детали — рычаг-линейка.
-Количество деталей — 20.
Материал: дерево (сосна), проволока медная диаметром 0,5—0,8 мм.
Порядок изготовления: 1) разметить по доске, 2) выпилить, 3) выстругать, 4) просверлить отверстия, 5) зачистить шкуркой, 6) укрепить крючки, 7) вставить ось.
Требования к детали: 1) деталь должна иметь прямые углы, 2) ось должна быть наглухо закреплена в рычаге, 3) крючки должны свободно перемещаться в отверстиях.
Карточка № 4
Название детали — ось и стойки для оси.
Количество деталей: осей — 20, стоек — 40.
Материал: железная проволока диаметром 2,5— 3 мм, железо листовое 1 — 1,5 мм.
Порядок изготовления: 1) нарезать оси, 2) разметить на листе железа стойки, 3) вырезать стойки, 4) просверлить отверстия, 5) зачистить наждачной бумагой.
Требования к детали: стойки должны быть ровными и иметь правильные углы.
Рис. 9.
Карточка № 5
Сборка прибора
Порядок сборки: 1) на клею укрепить стойку в основании прибора; 2) к стойке прибора прибить одну стойку для оси; 3) вставить ось с рычагом и прибить вторую стойку для оси; 4) зачистить места соединения; 5) весь прибор покрыть лаком или протереть олифой.
Требования к прибору: 1) прибор должен быть прочным, устойчивым; 2) ось должна свободно вращаться в стойках; 3) без грузов на крючках рычаг должен находиться в горизонтальном положении.
Наш опыт подтверждает, что в школьных мастерских для лабораторных работ по физике могут быть изготовлены: динамометры, весы, штативы, рычаги, трибометры, наклонные плоскости, рамы для работ по механике, желоба для изучения равноускоренного движения, блоки, маятники на подставках, калориметры, пинцеты, наборы грузов, бруски, тела равного объема и равного веса, подставки для линз, экраны, подставки для измерительных приборов (амперметров и вольтметров), клеммы и т. д.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
Техническое моделирование представляет большую ценность для осуществления политехнического обучения. Оно возбуждает интерес к технике, приучает творчески решать поставленные практические задачи.
Техническому творчеству учащихся нами уделяется большое внимание. В физико-техническом кружке нашей школы за последние годы сконструированы и построены такие технические модели, как жидкостный пульсирующий реактивный двигатель, модель реактивной турбины, действующая модель электрической железной дороги, действующая модель электроэрозитного станка для сверления металла искрами, модель электромагнитного сепаратора, модель генератора переменного тока, модель ветросиловой установки, действующая модель автоблокировки на железнодорожном транспорте, модель атомной электростанции.
Учащиеся работали над моделями группами от 3 до 8 человек. В группах работа разделялась на отдельные участки. Участки закреплялись за учащимися. Так, например, действующую модель автоблокировки на железнодорожном транспорте строили учащиеся IX—X классов. Двое из них строили модель локомотива; двое изготовляли основание модели, рельсы, железнодорожное полотно; двое строили светофоры и двое выполняли все электромонтажные работы.
Как правило, учащиеся начинали работу с изготовления сравнительно простых технических моделей, затем, приобретя навыки, переходили к сложным.
Модели приборов изготовления последних лет сложны, с большим объемом работы. Так, для модели атомной станции потребовалось изготовить: 1) котел (ядерный реактор) с «урановыми» стержнями внутри «графитового» блока, 2) «кадмиевые» стержни для управления работой котла, 3) паровой котел, 4) модели турбогенератора, центробежных насосов, электродвигателей, 5) зал электростанции, 6) помещение для атомного и парового котла с «бетонной» защитой, 7) газопроводы, 8) пульт управления, 9) здание атомной электростанции, а также выполнить электромонтаж.
Для действующей модели автоблокировки потребовалось изготовить 5 светофоров, 6 метров рельс, смонтировать 3 метра пути, выполнить сложный электромонтаж, построить модель локомотива.
Над моделями атомной электростанции и автоблокировки учащиеся работали" два года, но интерес к этим моделям не пропадал в течение всего времени. Методика организации изготовления технических моделей в кружке по готовым чертежам и описаниям остается той же, что и методика изготовления физических приборов.
Конструирование технических моделей имеет некоторые особенности, а именно:
1. При конструировании моделей надо учитывать основные технические особенности настоящей машины.
2. Конструирование модели следует начинать с изучения принципа действия машины, механизма, установки.
3. Модель одной и той же машины или технической установки может иметь различные конструктивные решения в зависимости от знаний, умений, навыков учащихся, т. е. иметь несколько вариантов.
4. Модели машин, которые строят учащиеся, не являются точной копией настоящих машин, но должны иметь сходство с оригиналами (модель электровоза должна быть похожа на электровоз).
5. Детали машин должны иметь, по возможности, простые геометрические формы и напоминать настоящие детали.
6. Все части модели должны быть соразмерны.
7. Многие второстепенные детали в моделях можно изготовить без какого-либо эскиза и чертежа. Место расположения определит их размер и форму.
Наличие в школе оборудованных столярной и слесарной мастерских, станков дает возможность строить в школе сложные и интересные технические модели, широко развивать техническое творчество учащихся.
Примером конструирования технических моделей, показывающих практическое применение физических явлений и законов в технике, может служить конструирование электрифицированной модели атомного локомотива.
Назначение этой модели — показать применение атомной энергии на железнодорожном транспорте, показать, как может быть устроен такой локомотив, его основные части, назначение их и принцип действия.
В модели объединены электровоз и атомная электростанция небольшой мощности.
Первым шагом в работе над этой моделью было ознакомление учащихся с устройством электровоза, с его основными частями, с их назначением, габаритом, ознакомление с устройством атомных электростанций, ядерных реакторов.
Из возможных типов ядерных реакторов мы остановились на гемогенном ядерном реакторе с жидким ядерным горючим, в котором жидкая горючая смесь (смесь урана 235 с разбавителем) циркулирует между реактором и паровым котлом. Цепной процесс идет в шаровой камере, где горючая смесь разогревается до высокой температуры.
Получив представление об основных частях будущей модели ученики сделали рисунок (рис. 10), показывающий внешний вид модели.
Учтя габариты, выбрали масштаб модели. Затем на миллиметровой бумаге, в натуральную величину модели, вычертили разрез (рис. 11). На этом чертеже разместили атомный реактор, паровой котел, турбогенератор, холодильник, насосы, пульт управления, биологическую защиту и т. д.
Рис- 10.
Тележки локомотива, имеющие много деталей, также вычерчивались на миллиметровой бумаге в натуральную величину. Отдельные детали тележек изготавливались по размерам, снятым с этого чертежа. Такой метод упрощал работу, так как мелкие детали отдельно не вычерчивались. Их форма и размеры определялись местоположением на общем чертеже.
Остальные детали изготавливались по эскизам или даже без них. Изготовив чертежи и эскизы, подобрав необходимый материал и инструменты, приступили к изготовлению модели.
Материалами для модели служили: фанера толщиной 10 мм, 4 мм, 2 мм, железо толщиной 1,5 мм, белая жесть, целлулоид, алюминий, органическое стекло, целлофан.
Рис. 11.
Над моделью трудились четыре ученика X класса. Тележки локомотива готовил один ученик, корпус — второй, атомный реактор, паровой котел — третий, турбогенератор и остальные детали—• четвертый ученик. Монтаж и электромонтаж выполнялся всей труп-, пой. Часть деталей готовили в школьных мастерских (точили скаты, вырезали рамы тележки и т. д.).
Своевременная подготовка материала и инструмента, обсуждение заданий на каждое следующее занятие давали возможность продуктивно использовать время, отводимое для кружковой работы, и изготовить такую сложную модель за один учебный год.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОДЕЛИ
Корпус локомотива изготовили из папье-маше. Для этого из глины была вылеплена форма корпуса, и затем эту форму оклеили бумагой (18 слоев). Для оклейки из оберточной бумаги нарезали узкие полоски и мелкие кусочки, форму смазали растительным маслом. Первый слой выкладывали влажными кусочками и полосками бумаги без клея. Кусочки бумаги накладывали так, чтобы
края одного кусочка накрывали края соседних, не оставляя пробелов. Следующие слои накладывали, смазывая клейстером.
Высушив папье-маше, корпус сняли с формы. Чтобы сделать поверхность корпуса гладкой, ее смазали мелом, разведенным в жидком столярном клее. После новой просушки зачистили мелкозернистой шкуркой и окрасили в голубой и серебряный цвета.
В корпусе вырезали окна, двери и часть стенки для того, чтобы показать внутреннее устройство локомотива. Вырез в стенке
корпуса и окна заклеили целлулоидом.
Шаровую камеру ядерного реактора, паровой когел, холодильник изготовили из папье-маше по формам, вылепленным из глины (рис. 12—13). Вырезы заклеили целлулоидом, окрасили все эти детали в серебряный цвет. Внутрь шаровой камеры вставили шестивольтовые лампочки, окрашенные в красный цвет, а внутрь парового котла и холодильника — такие же лампочки, окрашенные в крас-
ный и зеленый цвета. Шаровую камеру, паровой котел и холодильник заполнили прозрачным целлофаном так, чтобы лампочки не были видны.
Насосы, турбогенератор вырезали из липы и окрасили в черный цвет.
Детали укрепили на основании модели (рис. 14). При этом турбогенератор поставили на камеру (рис. 15), внутри которой помещен холодильник (рис. 16).
Паропровод и трубы для теплоносителя диамет ром 9 мм изогнули из белой жести так, чю осталась щель в 2—3 мм.
Внутрь трубок вставили окрашенный в красный и зеленый цвета целлулоид и шестивольтовые коммутаторные лампочки. Металлические трубки с шаром реактора и паровым котлом соединили трубками из органического стекла диаметром 8 мм.
Монтаж всех деталей виден на рисунке 17.
Лампочки внутри трубок,котла, холодильника и шара реактора включаются селектором и, последовательно заго
раясь, иллюстрируют работу реактора, котла, холодильника, движение теплоносителя, пара, воды.
Движение пара и теплоносителя показано красным цветом, воды — зеленым.
Материал: фанера толщ.4мл!
Рис. 15.
и ырез, заклеенный П а пье -маше
целлулоидом
Рис. 16.
4 Своими руками
49
Лампочки 6 реакторе
котле холодильнике
Рис. 18.
6 вол th
Лампочки в пульте управления
Схема включения лампочек дана на рисунке 18. Диск для селектора вырезали из фанеры. На диск по концентрическим окружностям прибили мелкими гвоздиками контактные латунные полоски шириной 4 мм (рис. 19): наиболее длинную — у края диска, каждую из последующих, более короткую, смещали по отношению к предыдущей под углом в 60°. У центра диска прикрепили 6 контактных полосок для включения лампочек шара ядерного реактора.
Ползунок, передвигающийся по контактным полоскам, изготовили из 1,5-миллиметрового железа (рис. 20).
Ползунок с контактной щёткой
I Вал мотора
Фанерный диск
о о о о 0
Общий контакт
Контакты для Включения лампочек в
реакторе
Рис. 20.
Контакты для Включения лампочек в трубках, пародом котле, холодильнике
Вдоль одной из торцовых сторон ползунка приклеили контактную щетку из тонкой упругой латуни, нарезанной в виде бахромы. От каждой полоски, расположенной на диске, вывели контактный
лепесток, к которому приладили один проводник от лампочек.
Ползунок укрепили на валу патефонного мотора, а диск селектора — на двух стойках (рис. 21) на основании модели.
На пульте, управления (рис. 22) разместили сигнальные лампочки и выключатели для включения мотора селектора, лампочек трубопроводов.
реактора, котла, холодильника и
Три трехосные тележки (рис. 23, 24, 24а) изготовили из 1,5-мил-
лиметрового железа. Скаты (рис. 25) выточили из алюминия.
Некоторые части модели (атомный
Рис. 22.
ми, а изготовление деталей и
реактор, паровой котел, турбогенератор) дают только общее представление и принцип действия. Скаты и тележки изготовлены строго в масштабе со всеми деталями.
Работа над этой моделью, несомненно, расширила политехнический кругозор учащихся. Учащиеся ознакомились с устройством электровоза, атомной электростанции, желез -подорожными габарита-
частей модели дало возможность
более конкретно и четко представить их устройство, действие и на
значение.
Рис. 23
Рис. 24.
Рис. 26 -
В. И. ДРОЗД
Учитель физики Пятигорской СШ Бешенковичского района Витебской области
НЕКОТОРЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИЙ ПО ФИЗИКЕ
В течение длительного времени в нашей школе изготавливают-ся наглядные пособия, лабораторное оборудование.
Ниже я опишу некоторые приборы, изготовленные учащимися в нашей школе. J
Масштабная линейка. Масштабную линейку нетрудно изготовить из тоненькой выструганной дощечки, полоски фанеры, жести или плотного картона. Важно, чтобы с введением понятия «измерение»
учащиеся хорошо усвоили правила пользования этим прибором. Нужно, чтобы разметки делений на линейке были хорошо видны.
Для этого полоску фанеры окрашивают белой краской и наносят деления черной краской по имеющейся линейке. С другой стороны изготовлен -ной линейки следует нанести шкалу с вертикальной нумерацией, тогда с помощью одной и той же линейки можно производить отсчет различных направлений, располагая ее горизонтально и вертикально.
Для демонстрации линейки необходимо
изготовить штатив с
лапкой. Лапка-держатель изготавливается из жести. Делается это так. Вырезается полоска из жести, один конец которой заостряется
в виде стрелки; полоска эта изгибается, как показано на рисунке 1. Лапка к штативу крепится при помощи болтика с барашковой гайкой. Если барашковой гайки не найдется, то ее можно сделать самим: к шестигранной гайке припаять ушки из миллиметровой жести. Отвинчивая гайку, можно линейку поворачивать из горизонтально
го положения в вертикальное, а также передвигать ее, закрепляя
в нужных положениях.
Рулетка (рис. 2). Рулетка изготавливается из ленты полотна, настольной клеенки или какой-либо
тесьмы. Деления наносятся черным лаком, тушью или краской. Затем нужно изготовить футляр, в который вставляется катушка с лентой. Для этого вырезают из фанеры два круга. Располагают их на расстоянии немного большем, чем высота выбранной катушки, ставят распорки из палочек. Распорки приколачиваются тоненькими гвоздиками. В отверстие в катушке вставляется палочка, в которую загоняется немного расплющенный металлический стержень, его конец изгибается в виде ручки. Вырезает
ся полоска из жести, и в ней вырубается прямоугольное окно для ленты. Это окно обтачивается надфилем, чтобы не было задирин. Полоска жести скрепляется в замок, и на нее нагоняются парал-
лельно расположенные диски со вставленной катушкой с лентой. К концу ленты прикрепляется кусочек жести с выступами для того, чтобы конец этот не входил внутрь футляра при сматывании ленты.
Мерная вилка. Очень удобно измерять диаметры деревьев, толстых труб, шара самодельной мерной вилкой. Изготовить ее можно по рисунку 3.
Бороздомер. Для измерения глубины вспашки употребляют бороздомер (рис. 4). Изготовить его можно из подвижного и неподвижного брусков, соединенных внизу и вверху обоймами. К неподвижному бруску внизу при
крепляют основание, а на вертикальную его часть наносят
деления.
Модель штангенциркуля (рис. 5). Желательно, чтобы учащиеся умели пользоваться штангенциркулем. Можно ознакомить их
с принципом пользования штангенциркулем на модели, изготовленной в увеличенном размере так, чтобы шкала нониуса была гораздо большего масштаба, чем это делается в обычных штангенциркулях. Для этого нужно вырезать из фанеры Т-образную линейку, затем губки и рамку для нониуса (таких рамок нужно вырезать две), два угольника и две полоски фанеры. Все эти вместе склеенные или сколочен
Рис. 4.
ные гвоздиками части со-
ставят модель штангенциркуля. Шкал у наносят так, чтобы девять делений масштаба были равны десяти делениям нониуса.
Установка на О
Установка на 17,4
Рис. 5.
Ростомер (рис. 6). Основной частью ростомера является деревянная стойка шириной 10—15 см и высотой 2 м, снабженная делениями в сантиметрах и его долях. Эту стойку прикрепляют вертикально к дощечке (площадке), на которую становится учащийся. Деления наносятся снизу вверх. По стойке
скользит горизонтальная планшетка. Планшетка изготавливается из дощечки, в которой выдалбливается отверстие по ширине и толщине стойки.
Кефалометр. Для измерения размеров черепа употребляется прибор кефалометр (рис. 7). Изготовить его можно из двух металлических стержней длиною 350—400 мм, изогнув их в виде серпа. Концы, напоминающие ручку серпа, делают плоскими, в середине их сверлят отверстия. Соединяют концы при помощи заклепки или болтика так, чтобы можно было вращать стержни. К одному концу одной ручки припаивают полоску жести, служащую в качестве шкалы. Другая ручка прибора может свободно скользить по полоске и одновременно служит указателем. Для нанесения шкалы дугообразные концы стержней ставят на линейку с расстоянием в 1, 2, 3 см и отмечают на шкале положение ручки-указателя. Так получают шкалу делений, соответствующих расстоянию между концами дугообразных стержней в сантиметрах.
Курвиметр (рис. 8). Часто приходится измерять кривые линии на кар
те или плане для того, чтобы вычис- Рпс g
лить длину реки, канала, железной
или шоссейной дороги, длину границы государства и т. п. Такие измерения производят курвиметром. Изготовить его можно из фанерного круга.
Вырезав круг из фанеры, наносят на него по ободу деления в сантиметрах и миллиметрах, чтобы фанера не скашивалась при вращении, на оси ставят из жести втулочку. Зная число оборотов кур-
виметра и длину его окружности, можно подсчитать длину кривой, а затем по масштабу определить действительное значение измеряемо
го расстояния.
Кубический метр. Модель кубического метра изготовляется из двенадцати граненых реек. Сборка видна из рисунка 9.
Силомер (рис. 10). Простейшую модель силомера можно изготовить
следующим образом. Берется стальная лента от патефонной пружины длиною 15—20 см. Лента изгибается в виде эллипса и соединяется при помощи зажима, сделанного из жести. Для лучшего скрепления зажим берется на заклепку с концами пружины. Один конец зажима отгибают внутрь си-
ломера и на нем нарезают трехгранным личным напильником зубцы. Шаг зубца должен быть равен шагу зубца готовой шестеренки, взятой от испорченных стенных часов. К шестеренке наглухо прикрепляют стрелку, сделанную из жести. Для этого в одном конце стрелки сверлят отверстие и делают два маленьких выступа, которые не позволяют стрелке вращаться обособленно от шестеренки. К верхней части эллипсовидной пружины присоединяют при помощи зажима из жести сектор для шкалы. К сектору
присоединяют стрелку с шестеренкой. При сжимании пружины нижний выступ начнет перемещаться вверх и своими зубцами будет
поворачивать шестеренку, а так как шестеренка скреплена со стрелкой, то и стрелка поворачивается.
Рис. 8
Нанесение шкалы осуществляется следующим образом.
Отмечают нулевое положение стрелки, затем ставят силомер на стол и нагружают его сначала грузом в 100 г, отмечая при этом положение стрелки, затем в 200 г, опять делая отметки, и т. д. С увеличением груза стрелка будет отклоняться на больший угол.
Модель рычажных весов (рис. 11). Для изготовления модели рычажных весов необходимо взять деревянные рейки длиной приблизительно в 350—400 мм с поперечным сечением 1,5 X 0,5 мм. По
концам и в середине сверлят отверстия. Подвижные детали соеди
няют шарнирно.
Для изготовления чашек необходимо вырезать два круга диаметром 60—70 мм из фанеры или тоненькой дощечки. Затем вырезают
из жести две одинаковые полоски
немного длиннее, чем длина окружности кругов. Эти полоски жести спаивают и насаживают на вырезанные круги.
Поплавковые весы (рис. 12). В пробирку заливают немного смолы с песком, чтобы она плавала в воде в вертикальном положении. Шкала из бумаги вставляется внутрь пробирки. На пробирку надевают чашку, сделанную из дерева. Стеклянный сосуд закрывают деревянной крышкой, в центре которой имеется отверстие для пробирки.
Рис. 9.
Наливают в сосуд воду и через отверстие в крышке вставляют пробирку. Если на чашку класть разные грузы, пробирка будет погружаться на разную глубину.
Рис. 10.
Прибор для демонстрации зависимости давления от площади опоры (рис. 13). Изготавливается ящик размером 50 X30 X 10 см (из дощечек, фанеры или плотного картона). В три одинаковые дощечки заколачиваются гвоздики: в первую — 4, во вторую — 8,
в третью —16. Затем насыпают в ящик песок и плотно его утрамбовывают. Ставят в ящик подряд три дощечки, и на все эти дощечки помещают одинаковый груз. Гвозди погрузятся на разную глубину.
Второй опыт можно провести с двумя тележками, у которых в ка-
Рис. 11. Рис. 12.
честве колес будут диски из жести. На колеса одной из таких тележек надевают гусеницы, сделанные из ремня или просто из полотна с наклеенными палочками. Если поставить рядом эти тележки на песок, поместить на них одинаковый груз и передвигать, то их колеса неодинаково погрузятся в песок.
Рис. 13.
Прибор для демонстрации передачи давления жидкостью (рис. 14). К верхней части консервной банки припаивают конусообразную крышку с отверстием. К конусообразной крышке припаивают трубку для насоса. Изготавливают поршень. Для этого берут металлический стержень, на одном его конце нарезают резьбу, подбирают две гаечки (гайки можно сделать вручную: отрезать кусочек круглого болта, спилить грани под ключ, просверлить отверстие и нарезать резьбу согласно размерам резьбы стержня); на стержень наво-60
рачивается гайка, потом надевается первая шайба, кусочки кожи и вторая шайба. Все это зажимается второй гайкой. Обстукивают молоточком кожаные воротники в сторону последней шайбы. Обточив драчовым напильником и смазав солидолом или автолом, пор-
Рис. 14.
шень вставляют в цилиндрическую трубку. Свободный конец трубки закрывается деревянной пробкой с отверстием под шток поршня, и на конец штока насаживается ручка. Таким образом можно изготовить насосы и для других целей. Отверстия в баночке с конусообразной крышкой нужно сверлить так, чтобы их оси располагались в одной плоскости.
Модель шлюзов (рис. 15). Модель представляет собою ящик прямоугольной формы, одна из боковых стенок которого стеклянная. Все места соединений ящика заливаются расплавленной смолой. Стекло вставляется в паз и тоже заливается смолой. Ящик имеет
Рис. 15.
две перегородки. Они сделаны из фанеры и вставляются в пазы, сделанные, в стойках, но не заливаются смолой, а просто плотно подгоняются. Стойки крепятся к основанию ящика. Стойки у стеклянной стенки сделаны так, что они охватывают стекло с обеих сторон. Места
охвата тоже заливаются смолой. Ящик можно использовать для демонстрации подъема затонувшего судна (рис. 21).
Модель водопровода (рис. 16). Основной частью модели является насос, дно которого имеет два клапана.
По диаметру цилиндра, выбранного для насоса, вырезают из жести круг и сверлят в нем рядом два отверстия. Около этих отверстий сверлят маленькие отверстия для крепления клапанов (клапа-
Рис. 16
ны изготавливают из сырой кожи, можно взять от упряжки негодный гуж). Кожа вырезается в виде круга с выступом (рис. 16, а). Мягкая часть кожи удаляется острым ножом, клапан прикрепляется при помощи алюминиевой заклепки к кругу из жести (рис. 16, б).
К кругу в месте крепления клапанов припаивают две трубочки, а затем круг припаивают к цилиндру. Поршень изготовляется способом, описанным выше.
Для изготовления фильтра берут консервную банку, укладывают в нее слой ваты и слой древесного угля. К банке сверху припаивают
крышку с трубочкой. Вторая такая же трубочка припаивается ко
Рис. 17.
дну банки. Водонапорной башней служит сосуд, закрепленный выше остальных сооружений и соединенный при помощи резинового шланга с трубкой, имеющей три отверстия, к которым присоединяются стеклянные, изогнутые под углом, трубки. В местах соединений нужно по
ставить зажимы, чтобы можно было регулировать ход воды. Собирается установка, как показано на рисунке 16, в.
Воздушный колокол (рис. 17). Простейший воздушный колокол можно изготовить из стеклянной банки емкостью 2,5—3 л. Горлышко этой банки отрезают. Берут деревянную подставку, вырезают углубление, в которое ставят дном кверху банку. Это углубление заливают воском. Снизу подставка имеет отверстие, в которое вставляется трубочка для откачивания воздуха.
Модель пневматического тормоза (рис. 18). Использование сжатого воздуха в технике можно продемонстрировать на модели пневматического тормоза.
Рис. 18.
На один конец штока поршня одевается пружина, предназначенная для отведения поршня в крайнее положение.
В качестве резервуара для воздуха используется консервная банка с крышкой, которая имеет вентиль (от велосипедной камеры). На боковой поверхности банки также имеется отверстие, в которое впаяна небольшая трубочка. К свободному концу штока поршня прикрепляется тормозная колодка, сделанная из толстой шинной резины. Против этой тормозной колодки располагается колесико. В насосе сделано спускное отверстие. Должен быть зажим на середине резиновой трубки, соединяющей резервуар с насосом, т. е.
цилиндр с поршнем.
Модель гидравлического пресса (рис. 19). Нужно взять две бутыл-
ки различного диаметра и изготовить из них два цилиндра. В деревянной подставке вырезать углубления по диаметру цилиндров. В вырезанных кругах высверлить по два отверстия и к поверхности кругов большего и меньшего диаметров прикрепить клапаны из кожи так, чтобы они пропускали жидкость в одном
Рис. 19.
направлении.
Рис. 20.
Поршни изготавливаются из фанерных кругов и войлочных набивок, прикрепляемых шурупами к штоку поршня. Цилиндры устанавливаются в углублениях, сделанных в подставке, и заливаются горячим столярным клеем. Получается плотное соединение. Очень важно, что через стенки цилиндров видна работа клапанов.
Модель демонстрационного металлического манометра (рис. 20). Для изготовления такого демонстрационного манометра можно взять трубочку от радиатора или какую-либо другую диаметром 7—10 мм.
Сечение ее делают эллиптическим, для чего достаточно слегка обстучать трубку молоточком. Трубку следует изогнуть по дуге окружности, чтобы она приняла нужную форму. Один конец запаивают и к нему припаивают кусочек проволочки, на конце которой имеется крючок, служащий для соединения со стрелкой. Ко второму концу трубки припаивают патрон от велосипедной камеры. Стрелка вырезается из жести или изготавливается из алюминиевой проволоки. В этой стрелке должны быть два отверстия. Стрелку прикрепляют на оси к штативу, а конец ее соединяют с тягой изогнутой трубочки.
Прикрепляют картонный сегмент или круг к штативу. Первоначальное положение стрелки отмечают черточкой. Затем велосипедным насосом накачивают воздух через вентиль — стрелка отклоняется.
Модель для демонстрации подъема затонувшего судна (рис. 21). Изготовив «подводную лодку», погружают ее в воду на дно сосуда со стеклянной стенкой. К этой лодке привязывают волейбольную камеру. Волейбольная камера соединяется резиновой трубкой с насосом. Лодку можно изготовить из цилиндра консервной банки. Отверстия следует закрыть деревянными пробками так, чтобы они напоминали форму концов лод-
Рис. 21.
ки. В эту банку надо впаять трубочку для нагнетания воздуха и выпуска его из лодки.
На этой модели можно продемонстрировать физические принципы подводного плавания.
Модель для демонстрации применения магнита (рис. 22). Эту модель можно использовать для демонстрации обогащения руд. Для этого берут железные опилки, смешивают их с серой. Подогревают, чтобы сера расплавилась. Размельчают остывшую смесь и засыпают
Рис. 22.
в ящик. При вращении колеса измельченные кусочки железа с серой попадают на движущийся ремень. На их пути стоит магнит. Кусочки серы с большим содержанием железа в магнитном поле отклоняются и попадают во второй ящик, а пустая порода — в первый.
Этой установкой можно продемонстрировать и очистку зерна от различных металлических примесей.
Прибор для демонстрации изменения давления жидкости, текущей по трубке переменного диаметра (рис. 23). Прибор можно изготовить из двух ламповых стекол и тонких трубочек — манометров. Основная операция здесь заключается в сверлении отверстий в стеклах. Отверстие в стекле сверлить можно следующим образом. Берут сверло нужного диаметра или просто иголку, острие которой обламывают, и затачивают ее конец в виде стамески. Эту иголку, которая будет служить сверлом, зажимают в патрон ручной дрели. Если нельзя ее так закрепить, то делают подкладки из кусочков (полосок) жести. Дрель зажимают в тиски
5 Своими руками 65
в горизонтальном положении. Намечают личным напильником место, где надо сделать отверстие, и левой рукой подносят стекло к острию сверла. Сверлят, слегка прижимая стекло к сверлу. Эта работа требует большой аккуратности.
Отверстия при осторожном сверлении получаются точно по сверлу. Когда отверстия готовы, а их в каждом стекле нужно просверлить по два, приступают к изготовлению приспособления для
Рис. 23.
крепления прибора. Широкие концы стекол соединяются между собой резиновой трубочкой, взятой от велосипедной камеры. В изготовленное приспособление вставляют ламповые стекла так, чтобы отверстия располагались по прямой. Против каждого бокового отверстия ламповых стекол сверлят в верхней дощечке отверстия по диаметру трубочек-манометров. Затем вставляют трубочки в отверстия и спускают их до соприкосновения с ламповыми стеклами, совмещая при этом отверстия в ламповых стеклах с отверстиями трубочек. Места соприкосновения заливают расплавленным сургучом (можно смолой или столярным клеем). Один из свободных концов лампового стекла соединяют при помощи резиновой 66
трубки с воронкой, подвешенной на штативе, под другой конец
подставляют сосуд; заливают воду в воронку и замечают уровень воды в манометрах. Воду в этот прибор можно направлять и из-под
крана, тогда воронка не нужна. Для регулировки движения воды можно поставить зажим.
Прибор для демонстрации движения тел различной формы в жидкости (рис. 24). Берут стеклянную трубку длиною около метра или немного больше, диаметром 1— 1,5 см (один конец ее следует закрыть пробкой), располагают ее вертикально при помощи штатива. Изготовляют из свинца тела различной формы, но одинакового веса. К каждому из этих тел прикрепляют проволочку, чтобы удобно было опустить их в воду.
Имея секундомер и этот прибор, можно определить скорость паде
Рис. 24.
ния каждого из этих
тел в воде.
Рис. 25.
Приспособление для резки бутылок, Бутылка зажимается между двумя досками, на которые набиты рейки, как показано на рисунке 25. Вдвигая доску А в разные пазы, можно менять размер отрезаемой бутылки.
Стеклорез вставляется в проволочную скобу В. Бутылку поворачивают за горлышко, и стеклорез оставляет на ней нарез. Горлышко отбивают обстукиванием. Срез обрабатывается напильником или бруском.
А. Я- ЧЕРНУ ЛИЧ
Учитель физики Каменецкой СШ Брестской области
САМОДЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ В VIII КЛАССЕ
Наш опыт показал, что оборудование к лабораторным работам по физике в основном может быть изготовлено силами учащихся.
Укажем перечень лабораторных работ и описание изготовления приборов, необходимых для проведения этих работ.
Лабораторное оборудование изготовлялось нами в школьной мастерской во время уроков слесарного и столярного дела.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ РАВНОУСКОРЕННОГО ДВИЖЕНИЯ
Оборудование: желоб Галилея,шарик, рулетка или линейка, маятник длиной 25 см, штатив, брусок.
Изготовление оборудования.
Желоб Галилея можно изготовить так, что он будет и наклонной плоскостью, и трибометром (рис. 1). Изготовляют планку размером 950 X 60 X 15 мм. На эту планку сверху прибивают две другие
Рис. 1.
планки на расстоянии 10 мм одна от другой, размерами 913 X 10 X X 10жж. Водном конце большой планки прорезают углубление в 37 жж длины и шириной в 20 жж, в которое вставляют блок, вымоченный из дерева. Диаметр блока 70 жж и толщина его 16 жж. Ось блока крепят к концу планки двумя кусочками жести, которые
служат подшипниками. В центре блока просверливают отверстие, в которое вставляют гильзу от патрона малокалиберной винтовки, обрезанную ножовкой со стороны капсюля. Осью служит гвоздь соответствующей толщины. На расстоянии 300 мм от оси блока параллельно ей просверливают отверстие диаметром в 80 мм. В это отверстие вставляют стержень, укрепленный в штативе. Другая, горизонтальная, часть желоба имеет длину 650 мм. Маятник можно сделать йз стального шарика от подшипника. Для подвешивания
маятника применяют железный штатив, изготовленный следующим образом.- Из куска железа вырезают прямоугольную пластинку
размерами приблизительно 145 мм длины, 120 мм ширины и 10 мм толщины. Эта пластинка служит подставкой к штативу. На расстоянии 25 мм от одного из концов подставки делают кернером углубление, просверливают отверстие диаметром 6,7 мм (рис. 2) и нарезают в нем резьбу. Стержнем служит кусок проволоки длиной 500 мм и диаметром 8 мм,
на котором делают винтовую нарезку и ввинчивают в подставку. Затем изготовляют две муфты, лапку, кольцо, и штатив готов.
Для изготовления муфты (рис. 3) берут железный прямоугольный брусок размером 40 X 20 X 20 мм, закругляют напильником его ребра, на расстоянии 15 мм от его концов делают кернером отметки и высверливают
два отверстия диаметрами по 8 мм так, чтобы оси этих отверстий были расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. На концах
бруска по его боль- Рис. 3.
шой оси просверли-
вают по отверстию диаметром 7,7 мм, отрезают два стержня диаметром 7 мм и длиной по 30 мм, опиливают их и закругляют концы. На одном из концов делают винтовую нарезку, а на расстоянии 9 мм от другого просверливают отверстие диаметром 2 мм, в которое вставляют соответствующей толщины гвоздик или кусочек проволоки.
Для изготовления лапки отрезают кусок проволоки диаметром 8 мм и длиной 32 см. Полученный стержень изгибают в середине под углом в 90° и разрезают пополам в месте сгиба. Обрезают желез-
ную пластинку длиной 26 мм, на расстоянии 10 juju от одного из концов пластинки делают кернером отметку и просверливают отверстие диаметром 7 мм. В середине пластинки проводят чертилкой линию, зажимают пластинку в тиски и изгибают ее вдоль линии под углом 90°. Опиливают изогнутый конец стержня, насаживают на него пластинку и заклепывают (рис. 4 и 5); отрезают железную пластинку раз-
мером 30 X ПО мм (рис. 6), опиливают ее. На расстоянии 30 мм от конца делают ножовкой прорезы, по 10 мм длиной, а на расстоянии 35 мм от них выпиливают ножовкой часть пластинки, как указано на рисунке 7. Вдоль получившегося стержня делают два прореза длиной по 10 мм. Зажимают пластинку в тиски, изгибают один край средней части под углом 90°. Затем изгибают другой край
пластинки тоже под углом 90°. В точках А и В, указанных на рисунке 7, на расстоянии по 5 мм от краев просверливают отверстия диаметром 2 мм. Затем оставшуюся часть пластинки длиной 30 мм опиливают так, чтобы ее ширина была 26 мм. Эту часть пластинки зажимают в тиски и изгибают, как показано на рисунке 8. В изогнутую пластинку вставляют стержень, как это указывалось выше, в
Рис. 7.
соответствующем месте просверливают отверстие и вставляют гвоздик. Ручку изгибают и опиливают так, как показано на рисунке 8. От пружины старых стенных часов отламывают кусок длиной 110 мм, держат его над спиртовкой в таком месте, чтобы при изгибе получились части длиной 65 мм и 45 мм. Когда пружина нагреется, постепенно ее изгибают так, чтобы изогнутые части соприкасались своими выпуклыми сторонами. Место изгиба сжимают плоскогубцами
и опускают в холодную воду. Длинный конец пружины тоже нагревают на спиртовке, медленно охлаждают и просверливают в нем отверстие диаметром 2 мм. Затем опять накаляют и опускают в холодную воду. На расстоянии 13 мм от конца рукоятки изогнутой пластинки просверливают отверстие диаметром 2 мм, прикладывают к нему отверстие пружины и вставляют гвоздик, который заклепы-72
вают в рукоятке. Вставленную пружину можно не заклепывать, так как она сильно прижимается к рукоятке. Соединяют обе части лапки, вставляют в отверстия А и В гвоздик, диаметр которого немного меньше 2 мм, и заклепывают его с обоих концов. Лапка готова (рис. 9).
Кольцо изготовляют из трубы диаметром 60—70 мм. Просверливают отверстие диаметром 6,7 мм и делают винтовую нарезку. Отрезают стержень длиной 120 мм и диаметром 8 мм, делают на конце его винтовую нарезку и ввинчивают в кольцо. Конец стержня внутри кольца заклепывают (рис. 10). Штатив и приспособления к нему покрывают асфальто-битумным лаком.
Примечание. Если имеется небольшой кусок пружины от часов, то можно взять в каждой лапке только половину того, что указывалось выше, и этот кусок пружины прикрепить так, как указывается на рисунке 11.
Рис. 11.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ
Оборудование: трибометр, гирьки, три груза по 100 г, чашка от весов, брусок.
Изготовление оборудования.
Гирьки можно изготовить из строительного гипса. Разбавляют гипс водой до густоты сметаны. Из обыкновенной тетрадочной бумаги сворачивают цилиндр и скалывают булавкой. Наливают внутрь
Рис. 12.
цилиндра полученную массу и через минуту или две получают цилиндр из гипса, который обскабливают ножом и придают ему соответствующую форму. Приготовив соответствующее количество гирек, ставят их в сухое место и месяца через два или три красят белой краской и покрывают бесцветным лаком. После того как гирьки высохнут, определяют их вес и делают коробку для их хранения. При изготовлении вес гирек должен быть значительно большим, чем требуемый, так как надо рассчитывать на усушку. Для того чтобы гирька в 100 г не была очень большой, внутрь ее вставляется ролик от подшипника весом 40—50 г (рис. 12). Гирьки достаточно прочны, при падении со стола не разбиваются.
Грузики по 100 г (рис. 13) изготовляются следующим образом. От железного стержня диаметром 31,5- мм (толщина стержня может быть иная) отрезают цилиндрик высотой 19 мм, опиливают его и в центре обоих оснований просверливают отверстия диаметром 1,5 — 2 мм и глубиной 5 мм. Отрезав 2 кусочка проволоки диаметром 1,5 — 2 мм и длиной по 21 мм, вставляют один из этих кусочков в отверстие, зажимают выступ в тисках, а с другой стороны грузика осторожно бьют маленьким молотком. Стержень внутри цилиндра оседает и крепко держится. Вынимают грузике проволокой из тисков и при помощи круглогубцев делают крючок.
Так же прикрепляют второй крючок. После прикрепления крючков опиливают грузик до тех пор, пока он будет весить 99,9 г, 100 мг
будет весить лак. Для хранения грузиков изготовляют коробку размерами 150 X 100 X 50 мм (рис. 13).
Чашка для разновеса изготовляется из пластмассовой тарелочки
купленной в магазине. В трех местах этой тарелочки сверлят отверстия диаметром 1—1,5 мм. В отверстия вводятся три нити, свободные концы которых соединяют в один (рис. 14).
Брусок размерами 10 X 4 X 3 см изготовляется из твердого дерева. В двух гранях делают отверстия такого диаметра, чтобы туда могли поместиться крючки от грузов. К одному из концов бруска прикрепляется крючок (рис. 15).
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
СЛОЖЕНИЕ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ ПОД УГЛОМ
Оборудование: рама с двумя блоками, набор грузов, линейка.
Изготовление оборудования.
Имея два штатива, можно смон
тировать раму, которая нужна для
двух лабораторных работ в VIII классе. Берут две планки размерами 540 X 30 X 17 мм и на расстоянии 30 мм от концов про
сверливают по отверстию диаметром 9 мм, причем в верхней планке отверстие просверливают только до половины. К этим планкам прибивают с обеих сторон по куску фанеры размерами 350 X 270 мм и наде-
Рис. 15.
вают их на штативы, как указано на рисунке 16.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
ИЗУЧЕНИЕ УСЛОВИЙ РАВНОВЕСИЯ СИЛ, ПРИЛОЖЕННЫХ К ТВЕРДОМУ ТЕЛУ, ИМЕЮЩЕМУ ОСЬ ВРАЩЕНИЯ
Оборудование: угольник, набор грузов, рама с двумя блоками, диск на оси, гвоздики, нитки с петлями и крючками.
Изготовление оборудования.
Диск диаметром 210 мм изготовляется из толстой фанеры. В центре просверливают отверстие диаметром 5 мм. В отверстие
вставляют гильзу от патрона малокалиберной винтовки, а осью служит гвоздь. В фанере просверливают ряд отверстий диаметром 1—1,5 мм, как указано на рисунке 17.
Из проволоки длиной 50 мм, диаметром 1,7 мм цыш крючок,
как указано на рисунке 18. Крючок должен быть немного шире, чем фанера. На крайние концы крючка надеваются петли ниток, свободные концы которых тоже имеют петли и надеваются на гвоздики, вбитые в фанерный диск (рис. 18).
Рис. 18
Рис. 17
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ К. П. Д. НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ
Оборудование: наклонная плоскость, три груза по 100г, линейка, гирьки, чашка для весов, брусок, штатив.
Размеры могут быть установлены в зависимости от имеющегося материала и инструмента.
Рис. 19.
И. А. БЕРМАН
Учитель физики СШ № 14 г. Витебска
ИЗ ОПЫТА РАБОТЫ КРУЖКА ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ФИЗИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
В этой статье рассказано о некотором опыте в изготовлении учеб-ных наглядных пособий силами учащихся в СШ № 14 г. Витебска.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ СВАРОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Кружковцам было задано сечение пакета железа будущего сварочного трансформатора, т. к. пакет железа был уже готовый— Ш-образной формы, имел площадь сечения 5=18 см2. Кружковцы рассчитали мощность будущего трансформатора.
$ = 1,2/м или АГ = -^^225(вт).
Таким образом, можно было ожидать мощность более 200 вт. Сварочный трансформатор должен работать в режиме понижения напряжения. Первичная обмотка должна иметь, согласно формуле по = 60, п т. е. первичная обмотка, рассчитан-
ная на 220 вольт, должна иметь примерно: п = 220 в Х3,4 витка- = =750 витков. Лучше намотать несколько больше, например 8б0, витков, провода диаметром 0,3—0,4 мм. Вторичной обмоткой здесь служат 4—5 витков толстой медной шины сечением примерно 0,6— 0,7 см2 (рис. 1).
На рисунке 2 показано крепление на медной шине изолирующей ручки из дерева или фарфора. Эти ручки предназначены для предохранения рук от ожога.
Таким трансформатором у нас в школе на уроках в X классе и на кружковых занятиях сваривались медные стержни сечением до 3 лии2. Заметим, что при проведении опыта, особенно при повторной сварке стержней, с последних должна быть удалена окалина, образующаяся при сварке, ибо окалина является изолятором и при низком
напряжении на концах медной шины, согнутой в 4—5 витков, не пропускает ток.
Важно отметить, что весь расчет трансформатора учащиеся проводили сами. Учитывая будущую мощность трансформатора 200 вт и напряжение сети 220 в, они легко определили ток, который должен был пройти по первичной обмотке: 1= а\ им был дан провод диаметром 0,15 мм, и первичная обмотка была намотана этим проводом. Эту часть работы они выполнили дома.
При намотке сварочного трансформатора надо, чтобы кружковцы познакомились с таблицей допустимых токов при соответствующем сечении
провода. Диаметр провода Рис. 1.
первичней обмотки должен быть таким, чтобы трансформатор, работая длительное время, не перегревался.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФОТОРЕЛЕ
Две ученицы X класса занялись изготовлением фотореле, все детали которого расположены на одной панели. К этому времени по
программе мы уже приближались к теме «Фотоэффект». Ученицы были неуверены в своих силах, но все же принялись за дело. Я до прохождения соответствующего материала в классе ознакомил их с устройством фотоэлементов.
Эти ученицы по моему совету построили фотореле не на лампе 6С5С, кото-
рая теперь редко встречается, а на пентоде 6К7 или 6Ж7, переделанном в триод путем соединения лепестков 3, 4, 5 на панели радиолампы.
Электромагнитное реле для фотореле срабатывало от тока в 10—12 ма, имея сопротивление обмотки в 1 300—1 400 ом.
Схема фотореле приведена на рисунке 3.
Фотоэлемент взяли ЦГ-4.
Электромагнитное реле пропускает выпрямленный лампой 6К7 ток, причем лампа работает как однополупериодный выпрямитель. Конечно, пульсация тока сказывается на работе электромагнитного
Реле
Z = 60 Вт
И
2 Сеть 220
Я
Рис. 3.
реле, и, чтобы ее уменьшить, реле следует зашунтировать бумажным конденсатором емкостью от 2 мкф до 4 мкф. Конденсатор сглаживает пульсацию тока, и работа электромагнитного реле в приборе становится безотказной.
Цепь накала лампы 6К7 включается, как и анодная цепь, прямо в сеть. Но для лампы 6К7 или 6Ж7 требуется ток накала до 0,3 а.
Мы с кружковцами рассчитали, что ограничителем тока накала лампы 6К7 может служить обычная лампочка накаливания на 60 вт.
Действительно, пренебрегая сопротивлением нити накала лампы 6К7 или 6Ж7, найдем мощность N, потребляемую в цепи при заданном токе I = 0,3 а и V = 220 в:
N = JV,
N = 66 вт.
Лампа в 60 вт делает ток накала чуть меньше требуемого тока 0,3 а\ некоторый недонакал нити даст первоначальное срабатывание фотореле через 25—30 сек, а при последующих включениях фотореле срабатывает почти мгновенно, т. к. нить накала 6К7 уже разогрета.
Можно использовать в этом фотореле электромагнитное реле, срабатывающее от тока 15—20 ма. Для такого менее чувствительного реле нужна более мощная радиолампа, например 6Ф6, которую надо включать так же, как триод.
Ученики сами рассчитали ток накала для 6Ф6 и нашли возможным при последовательном соединении нити накала 6Ф6 и лампы на 150 вт включать цепь накала прямо в сеть на 220 в.
Срабатывание фотореле на лампе 6Ф6 получается более медлительным, чем на лампах 6К7 или 6Ж7, потому что лампа 6Ф6 сама по себе более мощная, и для ее запирания требуется больший отрицательный потенциал на сетке данной лампы.
По теме «Постоянный ток» есть ряд приборов, обращающих на себя внимание своей простотой в изготовлении и оригинальностью
в применении.
Как ни странно, а простейшая формула I = ~ , а значит, и q = И иногда ставит учащихся в тупик. Из формулы q ~ It
видно, что определенное количество электричества может дать токи различной силы I. Так ли это? Над этим иногда задумываются даже хорошие ученики. А продемонстрировать это не трудно. Для этого требуется сопротивление в 140—150 тыс. ом и неоновая лампа МН-3 или МН-5. Составляется последовательно соединенная цепь из неоновой лампы МН-5 или МН-3 и
мн-з
ОЮяФ
Рис. 4.
сопротивления, равного 140—150 тыс. ом (рис. 4).
Батарея бумажных конденсаторов, общей емкостью в 8—10 мкф, заряжается либо от небольшого селенового выпрямителя, либо от анодной батареи БАС-70 или БАС-60. При проведении опыта следует учесть, что конденсаторы быстро теряют свой заряд. Если разря-
дить конденсаторы через неоновую лампу, коснувшись проводами от конденсаторов в точках К и В (рис. 4), то неоновая лампа вспыхивает ярко, причем на мгновение, т. е. относительно значительный ток I протекает за малое время t.
Если же разряд конденсаторов произвести, коснувшись цепи (рис. 4) в точках А и В, то неоновая лампа светит слабым светом, но в течение 8—10 секунд. Таким образом, мы растянули разряд во
времени, т. е. одно и то же количество электричества q дает за различное время различный ток /, чем и подтверждается смысл форму-
Этот прибор прост и очень нагляден. Первый такой прибор был изготовлен нами на горизонтальной панели, но он оказался неудобным для демонстрации: свечение неоновой лампы, расположенной
6 Своими руками
81
почти на самой панели, было плохо видно издали. Поэтому два других таких же прибора были изготовлены на вертикальных па-
нелях.
Для демонстрации излучения накаленными металлами электронов мы с кружковцами изготовили действующую модель триода, работающего от сети в 220 в.
На рисунке 5 изображена такая
Гальванометр
Рис. 5.
установка: на панели размером 100 X 150 мм монтируется радиопанель. Здесь используется радиолампа 6С5 — триод.
Нить накала, соединенная последовательно с обычной электрической лампой на 60 emf подключается прямо к сети на 220 в (60-ваттная лампочка берется здесь, исходя из расчета, приведенного для фотореле).
В цепь анода включается школьный гальванометр. Через 20 — 30 сек после включения тока нить накала нагреется, и через лампу пойдет выпрямленный пульсиру-Сеть ющий ток- Для сглажи“ вания пульсации тока ZZc/tf ставится конденсатор на 2—4 мкф. Этот конденса-
тор шунтирует гальванометр. На этой же уста-
новке можно демонстрировать роль сетки в электронной лампе. Для этого от сетки лампы сделан вывод к клемме С. Эти действующие модели изготавливали десятиклассники до изучения работы радиолампы, поэтому я после уроков уделил некоторое время разбору теории вопроса.
Учащиеся ознакомились с назначением лампы на 60 вт, ограничивающей ток накала и конденсатора на 2—4 мкф, шунтирующего
гальванометр.
Панели были изготовлены в мастерской. Учащиеся, которым было поручено построение этих моделей триодов, сделали их на кружковых занятиях за 4—4,5 часа.
Затем учащимся было пр едложено заменить 60-ваттную лампочку 40-ваттной и подумать, что произойдет. Двое учащихся верно
предположили, что выбрасывание электронов нитью накала радиолампы уменьшится, т. к. уменьшится накал нити и ток через гальванометр станет ничтожным. Это подтвердилось.
Важно учащимся продемонстрировать зависимость сопротивления металлов от их температуры. У нас в школе эта демонстрация проводится на следующей простой установке (рис. 6).
К контактам А и положении клю-В ток от источни-проходит через хо-
к
подключается ток от осветительной сети.
Рис. 6.
В ча ка лодную нить лампы.
Стрелка гальванометра отклоняется. Затем ключ перебрасывается в положение Л, и через 1—2 сек. нить накала нагревается током от сети 220 в до температуры 1 500—1 600°. Затем снова ключ перебрасывается в положение В; теперь уже
ток от источника в 1,5—2 в идет в течение 10—15 сек. через сравнительно горячую нить накала, сохраняющую температуру примерно 500°.
Учащиеся видят, что при прохождении тока через горячую нить накала показание
га льв анометра меньше, чем при прохождении тока по холодной нити, значит сопротивление нити накала при нагревании возросло. Здесь же учащиеся видят постепенное (через 20— 30 сек.) увеличение тока, т. к. с охлаждением нити сопротивление ее уменьшается.
Весьма целесооб-
Рис- 7- разно иметь в физ-
кабинете электромагнитный осциллограф. Изготовленный нами осциллограф является видоизменением известного осциллографа Ключарева, рассчитанного на
максимальный ток в 300 ма. Изменения были связаны с тем, что
при прямом включении осциллографа в сеть ток в 300 ма требует ограничителя (сопротивления 1 000—1 200 ом).
В нашей школе изготовлено 2 простых электромагнитных осциллографа. Устройство их таково.
Между полюсами подковообразного магнита с помощью деревянных колодочек укрепляется катушка, сделанная из картонной гильзы (рис. 7).
На эту катушку наматывается 200—250 витков провода диаметром в 0,2—0,25 мм. В от-2м** верстиеэтой катушки плот-
но вставляется соответст-венно подструганная поло-вина катушки из-под ниток.
2^4-^*^ Главной частью прибора
является вибратор. Он из-
N4 готовляется из полоски
Ч жести длиной примерно
x. i n I I 30 мм- На одном из кон-
^**1 и Ш щИ1И цов полоска разрезается
на 3 части, которые отгиба-р11С 8 ются в разные стороны и
служат для укрепления зеркальца. Последнее можно сделать из осколка любого, не очень толстого зеркала. Внешний вид вибратора с закрепленным зеркалом приведен на рисунке 8.
Для крепления вибратора внутри обмотки служит припаянная к нему ось из отрезка стальной проволоки. Ось помещается в пропил, сделанный по диаметру деревянной катушки (рис. 7). Плоскость пластинки вибратора должна быть перпендикулярна силовым линиям магнитного подковообразного магнита.
При правильной установке вибратора прибор дает правильную синусоидальную кривую. Ток в него может подаваться от понижающей 12-вольтовой обмотки школьного трансформатора. В цепь осциллографа желательно включить реостат на 6 ом, чтобы предохранить катушку прибора от перегревания и регулировать изменение амплитуды демонстрируемых колебаний.
Для развертки колебаний светового пучка, отраженного от зеркальца осциллографа, применяется обычное вращающееся зеркало. Схема расположения вибратора в катушке осциллографа, источника света и вращающегося зеркала, а также ход луча изображены на рисунке 9. В качестве источника света можно использовать проекционный фонарь или фильмоскоп, в которых вместо диапозитива вставлена непрозрачная пластинка с маленьким отверстием. Изображение этого отверстия и проектируется на зеркало осциллографа.
Остановимся на том, как на занятиях кружка изготавливались эти осциллографы. Две группы учащихся, готовивших осциллографы, имели уже готовые панельки и подогнанные коло
дочки для крепления катушки. Панельки были изготовлены в мастерской.
Намотка на гильзу (охотничью) была произведена сравнительно быстро. Обе группы кружковцев легко намотали виток к витку
Рис. 9.
в несколько слоев провод на катушку, укрепили эту катушку на панельке с клеммами и в колодочках. Устройство вибратора отняло у них много времени, особенно трудоемким является укрепление стержня с вибратором в пропиле деревянной катушки. Изготовление осциллографов прошло без особых затруднений. Только у одной из групп из-за неправильной установки вибратора, а отчасти из-за того, что он был слишком длинным, получалась искаженная синусоида. Ребята этой группы посидели лишний часок и отрегулировали прибор.
На занятиях кружка учащиеся изготовили токоискатели с неоновыми лампами.
Обычно в токоискателях используются чувствительные неоновые лампы, включенные последовательно с сопротивлением порядка 0,5 мгом. Мы же использовали менее чувствительную неоновую лампу МН-3. Неоновая лампа вставляется в металлическую трубку с диаметром, равным диаметру цоколя (рис. 10), а к средней части цоколя неоновой лампы (точка Л, рис. 10) припаивается металлический стержень АВ, который должен быть изолирован от внешней трубки по всей длине. При касании концом стержня (В) фазового провода наблюдается слабое свечение неоновой лампы, если дер-
жать токоискатель за стеклянный баллон лампы. Если же держаться за металлическую трубку рукой, то свечение неоновой лампы
усиливается. Последнее допустимо только в сухих помещениях.
дН1
8„
Рис. 10.
Поэтому лучше всего металлическую трубку вставить в резиновую трубку подходящего диаметра.
Такой токоискатель безотказен и прост. До того, как кружковцы построили три таких токоискателя, мы пользовались для отыскания фазового провода обычными телефонными наушниками, например от радиоконструктора. При соприкосновении одного из щупов наушников с фазовым проводом в наушниках слышится слабый фон переменного тока, второй щуп в сухих помещениях можно держать рукой, это усилит фон переменного тока в наушниках.
Простейшая модель генератора трехфазного тока (рис. И)
Каркасом для этой модели послужил остов от школьной динамомашины Торопова. В машине Торопова мы оставили только большое колесо (/) и постоянные магниты. Якорь был изготовлен учеником VIII класса из жести толщиной 2 мм (рис. 12). Ученик уложил на секциях якоря по 150 витков провода 0,2—0,4 мм в диаметре. Якорь был насажен на ось по размерам каркаса машины Торопова. Все четыре клеммы, имеющиеся в машине, были использованы; 4-я клемма была нулевой. Контактные кольца изготавливались из медной трубки диаметра 7—9 мм, причем эти медные контактные кольца, за ис-
ключением нулевого кольца, надевались на деревянные цилиндрики (рис. 13), которые в свою очередь насаживались на ось.
Рис. 11.
Чтобы контактные кольца не скользили на оси, надо сделать на ней зазубрины.
Нулевое кольцо должно иметь хороший контакт с осью.
Витки на секциях якоря должны быть намотаны в одном и том же направлении, чтобы точно знать начала и концы всех трех обмоток якоря. Все концы (или все начала) спаиваются в одной точке и после соединения между собой прикрепляются плотно к оси, чтобы иметь контакт с нулевой клеммой. Остальные концы должны быть изолированы друг ат друга и от оси и присоединены к контактным кольцам в любом порядке.
Ученик, изготавливавший этот прибор, пропускал начала всех трех обмоток (т. е. секций) по оси через деревянные цилиндрики, на которые насажены кольца. Так, например, через цилиндрик С пройдут все три начала обмоток, через цилиндрик В пройдут уже два начала обмоток (рис. 11).
При тщательном соблюдении угла в 120° между секциями якоря и при аккуратной отделке контактных колец можно включить потребители (например, лампочки на 3,5 в) звездой. Пользуясь таким «генератором» трехфазного тока, мы наблюдали следующее:
а) при равных нагрузках ток в нулевом проводе равен нулю; б) при неравных нагрузках ток в нулевом проводе не равен нулю; в) скорость вращения якоря меняет ЭДС генератора.
Опыты с этим маленьким генератором трехфазного тока весьма наглядны и безопасны.
Кроме этого, нами были изготовлены простые установки для наблюдения тока самоиндукции и индуктивного сопротивления переменному току.
Батарейка карманного фонарика КБС включается в цепь катушки школьного трансформатора на 220 в на замкнутый сердечник (рис. 14).
Если концы проводов А и В оголить и взять крепко пальцами рук, а затем начать замыкать и размыкать цепь в этих точках, то ток самоиндукции будет особенно ощутим по своему физиологическому действию в момент размыкания цепи.
Аналогичный же опыт по наблюдению самоиндукции в моменты усиления и ослабления магнитного поля легко проделать на следующей установке (рис. 15). Источник постоянного тока на 1,5— 2 в включается в цепь последовательно соединенных катушки от
Рис. 14.
школьного трансформатора на 220 в, насаженной на одну половину сердечника, и маловольтовой лампочки на 3,5 в или 6,3 в в стойке. Надвигаем вторую половину сердечника на первую половину сердечника с катушкой. В момент замыкания сердечника, т. е. в момент усиления магнитного поля, ток самоиндукции согласно правилу Ленца должен противодействовать основному току, т. е. ослаблять его, что и наблюдается: лампочка на мгновение затухает. Опыт прост, и на нем легко подтверждается правило Ленца. Если резко стянуть вторую половину сердечника, т. е. ослабить магнитный поток, то опять согласно правилу Ленца в этот момент возникает ток самоиндукции, противодействующий своим магнитным полем ослаблению магнитного поля основного тока, т. е. направленный одинаково с основным током, и лампочка резко вспыхивает.
По теме «Переменный ток» на уроке проводится следующий опыт по наблюдению индуктивного сопротивления.
Если взять катушку на 220 в от разборного школьного трансформатора, надетую на одну половину сердечника, соединить ее последовательно, например, со 150-ваттной обычной лампочкой и включить эту установку в сеть переменного тока, то, передвигая вторую половину сердечника, мы будем менять эффективное сечение
сердечника и, следовательно, изменять индуктивность в цепи переменного тока (рис. 16), а значит, и индуктивное сопротивление.
По теме «Электромагнитные колебания и волны» кружковцы нашей школы также изготовили некоторые наглядные пособия.
Рис. 15.
Розетка сеть 2206
Рис. 16.
Так было изготовлено 2 экземпляра генератора незатухающих колебаний (рис. 17). Этот генератор электромагнитных колебаний питается прямо от сети переменного тока и не требует для себя выпрямителя. В нем используется триод 6С5С (взамен его можно поставить пентоды 6Ж7 или 6К7, включенные, как триоды); для накала требуется ток в 0,25 а, это значит, что нить накала лампы 6С5С, соединенная последовательно с обычной электролампой на 60 в, может включиться прямо в сеть напряжением в 220 в, как и показано на схеме. Конденсаторы С2 берутся либо керамические, либо слюдяные, емкостью на 150—180 пф.
Рис. 17.
Катушки кружковцы склеивали из прессшпана; диаметр катушки равен 30 мм, и наматывается на нее 60 витков провода диаметром 0,6—0,8 мм в любой изоляции. Сопротивление R есть сопротивление утечки сетки, оно берется в пределах 30—50 тыс. ом. Следует, как и указано на рисунке 17, сделать отпайку от 20-го витка катушки, считая сверху.
Излучение генератора проверяется поднесением баллончика неоновой лампочки МН-3 или МН-5 к конденсатору Q или к проводу, идущему к сетке лампы.
Можно вместо неоновой лампочки пользоваться лампой дневного света, которая светится при прикосновении одним из ее штырьков к точке К (рис. 17).
По теме «Фотоэффект» из раздела «Оптика» нами изготовлен простой прибор для наблюдения фотоэффекта. Прибор хорошо действует при включении его прямо в сеть переменного тока. Особенно эффектной является демонстрация этого прибора в затемненном помещении. Внешний вид прибора показан на рисунке 18. На вертикальной панеля собирается установка из сопротивления 150 тыс. ом, неоновой лампы МН-5 или МН-3 и фотоэлемента ЦГ-4 или ЦГ-3.
лампочка
Рис. 18.
При включении всей установки в сеть переменного тока напряжением 220 в при фотоэлементе, закрытом колпачком, появляется так называемый темновой ток, вызывающий слабое, еле заметное свечение неоновой лампочки. При освещении фотоэлемента пучком лучей (например, от фильмоскопа или изготовленного для этой цели осветителя) наблюдается усиление свечения неоновой лампочки.
Удаляя и приближая осветитель, можно продемонстрировать зависимость фототока от силы светового потока, т. е. 1-й закон фотоэффект.
Л. я. ГУРЕВИЧ
Учитель физики СШ № 7 г. Полоцка
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРИБОРОВ И МОДЕЛЕЙ ПО КУРСУ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА В X КЛАССЕ
I. ШКОЛЬНЫЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ЩИТ
В каждом физическом кабинете должен быть распределительный щит, который во многом облегчит выполнение различных работ, связанных с использованием тока от сети, от выпрямителя и от аккумуляторов.
Существует много различных схем таких щитов. В школьном кабинете средней школы № 7 г. Полоцка уже много лет безотказно действует щит, сконструированный и изготовленный нами самостоятельно.
Для изготовления щита нужно иметь:
1. Двухполюсные рубильники 220 в на 10 а . . . 2 шт.
2. Предохранительные колодки с пробками ... 2 шт.
3. Стенные патроны или предохранительные колодки 5 шт.
4. Амперметр для переменного тока на 3—5 а . . 1 шт.
5. Вольтметр для переменного тока на 250 в ... 1 шт.
6. Вольтметр для постоянного тока на 200 в . . .1 шт.
7. Вольтметр для постоянного тока на 30 в . . .1 шт.
8. Вольтметр для постоянного тока на 12 в . . .1 шт.
9. Амперметр для постоянного тока на 15—20 а . .1 шт.
10. Штепсельные розетки на 220 в..5 шт.
11. Ползунковый реостат на 3 а и 35 ом . . .1 шт.
12. Выключатели.................................2 шт.
13. Гетинаксовую, фибровую или фанерную панель
650 X 900 мм................................1 шт.
Описание схемы (рис. 1). Переменный ток подключается к губкам рубильника (29). При отключении рубильника (/) весь щит полностью обесточивается. Только лампа (14) и выключатель (12) включается от губок для того, чтобы во время какого-либо ремонта или подключения щит был освещен. К ножам рубильника (Г) подключаются нормальные предохранительные колодки с пробками на 6— 12 а (3 и 4).
От предохранителей ток поступает к вольтметру переменного тока на 250 в. За неимением такого вольтметра можно включить последовательно два однотипных вольтметра по 150 в (5 и 6). При двух вольтметрах их показания следует всегда суммировать.
Затем один из проводов идет через амперметр переменного тока на 3—5 а (10) к четырем параллельно соединенным предохранительным колодкам или стенным патронам (15, 16, 17 и 18). Последовательно с патронами соединена штепсельная розетка (19).
Эта система является ламповым реостатом. Изменяя мощность подключаемых ламп, мы можем получить силу тока, нужную для данного опыта.
Если нужно получить ток, фиксируемый приборами помимо лампового реостата, то для этого служит штепсельная розетка (20).
При условии, если ток должен быть больше, чем может пропустить амперметр, можно пользоваться розеткой (2/). Тогда ток идет, минуя амперметр.
Для всевозможных проверок целости и исправности линий и приборов следует в ламповый реостат ввернуть одну лампу мощностью 15—25 вт, а в штепсельную розетку (19) включить вилку с двумя проводами. Подключая эти концы проводов к испытуемой детали, можно по загорающейся или гаснущей лампочке судить об исправности прибора или целости линии. В эту же розетку можно подключать приборы, рассчитанные на напряжение в 120 в, только при этом необходимо подобрать и включить в ламповый реостат требуемую мощность ламп.
Рубильник (2) служит для включения выпрямителя. От его ножей (30) провода идут к газотронному или купроксному выпрямителю. От выпрямителя ток поступает к контактам (31), а выпрямленное напряжение фиксируется вольтметром постоянного тока (7), рассчитанным на 30 в. Сила тока от выпрямителя определяется амперметром постоянного-тока (11) с шунтом (25), рассчитанным на 15— 20 а.
Полностью фиксируемый постоянный ток от выпрямителя можно снимать со штепсельной розетки (22), к которой он подводится через ползунковый реостат (24). Этот реостат дает возможность регулировать потребляемый ток.
От реостата и амперметра сделан отвод для зарядки аккумуляторов (27). Их зарядка осуществляется тем же выпрямителем. Зарядный ток регулируется ползунковым реостатом (24) и фиксируется амперметром (11). Напряжение на аккумуляторах фиксируется вольтметром (9), рассчитанным на 12 в. Для избежания разряда аккумуляторов этот вольтметр может отключаться выключателем (13). От каждой аккумуляторной банки идет отвод с контактом, и при помощи вилки (26) можно подключать для зарядки любое число аккумуляторных банок. Розетка (22) дает возможность получать ток во время зарядки аккумуляторов при их буферном включении или только от аккумуляторов, когда выпрямитель не работает.
Если выпрямитель купроксный, то приходится пользоваться только буферным включением, ибо ток от него получается пульсирующий. При измерении такого тока стрелки в приборах все время колеблются.
Для измерения напряжения высоковольтных батарей поставлен отдельно вольтметр (S) на 200 в постоянного тока (или на меньшее напряжение с дополнительным сопротивлением). Испытуемая батарея подключается к штепсельной розетке (23) обычным шнуром с вилкой.
Щит к стене наглухо не прикрепляется. К его четырем концам привинчиваются стойки длиной по 20 см, а щит подвешивается на прочной проволоке. Стойки упираются в стену, и щит прочно держится. Такое крепление дает возможность легко его снимать, а при надобности и переносить его на другое место.
Во время монтажа следует помнить, что при фанерной панели во все места, где сквозь фанеру проходят голые провода, следует вставлять фарфоровые или резиновые трубки. Монтаж щита лучше всего производить проводом ПР сечением 1,5—2 лш2.
II. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА (рис. 2)
Для демонстрации устройства и работы электрических железных дорог, электромагнитных реле, меняющих расцветку огней в светофорах, лучше всего изготовить действующую модель такой дороги.
Рис. 2.
Железнодорожное полотно имеет вид восьмерки. В связи с такой формой пути нужно делать насыпь и одноарочный мост. В трех местах мы поставили светофоры. Около них в маленьких фанерных ящиках находятся электромагнитные реле. Во время движения поезда эти реле меняют соответствующим образом окраску огней в светофорах.
Электровоз и вся блокировка питаются постоянным током от газотронного выпрямителя или от батарей аккумуляторов напряжением в 12 в. Ток идет по рельсам, поэтому рельсы должны быть изолированы друг от друга.
ОПИСАНИЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ЧАСТЕЙ
1. Основание и полотно. Для основания дороги берется фанерный лист размером 1 100 X 1 700 мм, к которому снизу прикрепляется решетка из реек. Такая решетка придает жесткость всей конструкции. Края фанерного листа закругляются, и все основание имеет овальную форму. Особое внимание следует уделить полотну дороги.
Подъем должен быть пологим и не должен иметь резких поворотов. На схеме полотна дороги видно, что от точки С до D (рис. 3) идет плавный подъем. От точки D до F идет прямой участок дороги, от F до Е идет мост, от Е до А опять прямой участок пути и от А до В пологий спуск. На самом фанерном основании полотно лежит только на участке от В до С, Подъем пути осуществляется следующим образом.
Рис.З.
Из доски толщиной в 10—15 мм изготовляются трапециевидной формы бруски в количестве 10 штук. Первый имеет размеры, указанные на рисунке 4, девятый и десятый имеют размеры, указанные на рисунке 5. В семи промежуточных брусках верхнее основание не изменяется, нижнее основание постепенно удлиняется от 110 до 160 мм, а высота растет от 20 до 180 мм. Для спуска следует изготовить такой же комплект брусков. Эти бруски прочно привинчиваются к фанерному основанию на одинаковом расстоянии друг от друга. Затем из фанеры вырезается соответствующая по изгибу изогнутая полоса и прибивается к верхним основаниям всех брусков. Эта полоса должна начинаться с самого начала подъема пути и кончаться концом спуска. Прерывается она лишь в том месте, где должен быть мост.
Изготовляется мост отдельно и боковыми брусками привинчивается к крайним опорам насыпи, для чего в последних делаются по краям соответствующие вырезы (рис. 6). Верхняя полоска изгибается из тонкой (миллиметровой) фанеры. Боковые реечки и реечки основания врезаются в основные продольные рейки. После установ-
ки моста по всему пути на расстоянии 7—8 см друг от друга прикрепляются шпалы. Их нужно изготовить 45 штук. Размеры шпал следующие: 105X10X10 мм. До прикрепления шпалы следует покрасить черной краской.
Большое внимание следует уделить закреплению и укладке
рельсов.
Рельсы изготовляются из железной проволоки диаметром 5 мм.
Каждый рельс состоит из трех отдельных кусков. Уменьшать число кусков не следует, ибо будет трудно крепить их к полотну. Отдельные куски рельсов скрепляются между собой при помощи трубок. Места соединений надо пропаять (рис. 7).
Рис. 4. Рис. 5.
К полотну рельсы прикрепляются проволокой, а для того чтобы не было выступов на самом рельсе, нужно в соответствующих местах сделать ножовкой круговую выемку (рис. 8).
Рис. 6.
При прикреплении рельсов к полотну следует особенное внимание уделить выдерживанию одинакового расстояния между рельсами на всем протяжении пути. Для облегчения этой работы нужно изготовить два шаблона и при помощи их все время измерять расстояние между рельсами, особенно на закруглениях. Устройство шаблона очень простое и видно на рисунке 9.
£3zz]^^c=; , □ Е_. KZZZJ
Рис. 7.
7 Своими руками
Рис 8.
97
После закрепления рельсов боковые стороны насыпи обиваются картоном, и все окрашивается зеленой краской. Только у самого моста насыпь красится серой краской и по ней проводятся черные полосы, чтобы получилось впечатление каменной кладки. Мост окрашивается коричневой краской.
2. Электромагнитные реле и светофоры. Электромагнитных реле должно быть изготовлено три. Основными частями реле являются соленоиды. Их можно взять готовыми из школьных электромагнитов или намотать самостоятельно. Корпусом может служить катушка ниток, только нужно подрезать края и сделать стенки тоньше. Намотку осуществляют проводом ПВО, ПЭ, ПШ или ПБД диаметром 0,3—0,4 мм. (Наматывать нужно до полного заполнения катушки.) Чем больше число витков, тем мощнее электромагнит. На рисунке 10 видно его устройство. 1 и 2 — соленоиды. Над ними расположен стержень из дерева (5), к концам которогс на прочных нитях подвешиваются железные стержни (4 и 5), свободно входящие в отверстия катушек. К одному концу стержня прикрепляется латунная изогнутая пластинка (6), от которой идет провод. В том месте, где провод переходит с поперечного стержня на вертикальную стойку (7), нужно намогать из этого провода спираль и дать ей свободный провес (8). На стойке (9) крепится еще одна латунная пластинка с отводом (10). Обе латунные пластинки следует отрегулировать так, чтобы при опускании правого конца происходило замыкание цепи, а при поднятии — размыкание. Крепление стержня (5) следует отрегулировать с таким расчетом, чтобы свободного качания не происходило. Стержень должен наклоняться только под действием соленоидов. В противном случае переключение огней светофоров будет происходить при любом толчке или сотрясении модели. Элек
тромагнитное реле после изготовления и регулировки следует поместить в фанерную коробочку с выдвигающейся верхней крышкой (как в ученических пеналах) и покрасить белой краской.
Для устройства светофоров нужно из 4-миллиметровой фанеры вырезать основную часть (рис. 11). Отверстия нужно вырезать такого диаметра, чтобы в них плотно ввинчивалась лампочка от карманного фонарика 3,5 в. Провода к лампочкам припаиваются, и тыльная часть светофора прикрывается крышкой. (Размеры и устройство крышки видны на рисунке 12.) Лампочки перед окончательным креплением следует покрасить. Верхняя лампочка окрашивается красной краской, средняя — желтой, а нижняя — зеленой. Весь светофор окрашивается белой краской.
Расположение светофоров и электромагнитных реле видно на общем плане (рис. 3). /, 2 и 3 — электромагнитные реле; 4, 5 и 6 — светофоры.
3, Электровоз. Внешний вид электровоза и его размеры зависят от того, какой электромотор будет иметься в наличии. Ниже приводятся данные для электровоза с мотором, рассчитанным на напряжение в 12 в. Электромотор и передние колеса, которые являются ведущими, крепятся на нижнем основании электровоза (рис. 13). Задние колеса со свободной подвеской крепятся к корпусу электровоза. Толщина основания должна быть не меньше 6 мм. Корпус электровоза изготовляется из деревянных брусков и фанеры. Боковая и передняя стенки показаны на рисунках 14 и 15. В тех местах, где должны быть стекла, вставляются полоски матовой пленки. В передней части электровоза горят три лампочки. Они соединяются
между собой последовательно, и к ним (тоже последовательно) присоединяется четвертая, которая находится в электровозе.
Электровоз не должен иметь очень большую скорость. Поэтому следует определить, где ставить большую шестеренку — на вал мотора или на ведущую ось электровоза. Мотор —/, шестеренки — 2 и 5, ведущие колеса —4 и 5, ведущая ось —6 и шарикоподшипники —7 и 8. Колеса должны надеваться на ось очень плотно и закреп-
ляться наглухо. Только одно ведущее колесо необходимо изолировать от оси, ибо в противном случае будет замыкание. Особых редукторов для уменьшения скорости вращения не нужно, т. к. в самом моторе уже есть червячный редуктор. Колеса можно выточить, подобрать из конструктора или взять блок из антенного набора. Для улучшения сцепления по дну канавки или желоба колеса следует положить тонкую полоску резины. Для снимания тока с рельсов нужно сразу за колесами поместить две щеточки (9 и 10).
Задние колеса должны быть шире передних, с желобком в них около 10 мм ширины. Подвешиваются они на прочных спиральных пружинах. Они должны иметь возможность колебаться во всех направлениях. Если такой свободной подвески не будет, то на поворотах электровоз обязательно застрянет. Свободная подвеска колес дает
возможность электровозу поворачи-
ваться в разные стороны на своем пути по восьмерке. Изготовляется свободная подвеска так: к изогнутому металлическому стержню (/) (рис. 16) припаивается несколько витков хорошей стальной пружины (2). Последние витки прикрепляются к деревянному брус-' ку (5), а он крепится к стенке корпуса (4). Ко второму концу стержня крепится на шарикоподшипнике (5) колесо с широким желобом (0.
4. Схема включения реле и светофоров. В нижней передней части электровоза укрепляется медная пла
стинка (рис. 13, место 11). К этой
пластинке подключается один токовый провод. Между рельса-
ми на расстоянии 50—60 мм друг от друга стоят упругие латунные полоски, по три около каждого светофора (рис. 3, 7, 8 и 9). При про-
на рисунке 17.)
хождении электровоза пластинка должна плотно прижиматься к латунной полоске. Этим самым ток кратковременно подключается к соответствующему соленоиду, и происходит нужное включение.
Порядок работы следующий: при касании первого контакта включается заднее реле и отключает свою линию, при касании второго контакта включается переднее реле и отключает свою линию, а при касании третьего контакта включается реле, размещенное рядом, и включает ток в светофоры. При этом на рядом стоящем светофоре загорается красная лампочка, на переднем — зеленая, а на заднем — желтая. Такой порядок повторяется при каждом проходе очередного светофора. Путаницы в огнях быть не может. Даже если порядок включения был нарушен, то после первого пробега
он восстанавливается. (Подключение светофора и реле видно
1, 2, 3— светофоры; 4, 5, 6— контактные пластинки на полотне дороги; 7, 8, 9 — контактные пластинки в самих электромагнитных реле; 10 — контактная пластинка на самом электровозе; 11, 12, 13 — электромагнитные реле; стрелка (14) показывает направление движения электровоза. Сопротивление (15) подбирается практически. Лампы на светофорах горят по 3 последовательно. В цепи ток имеет напряжение 12 в, а лампы требуют всего 10,5 в,
красн
Красн.
Красн.
Рис. 17.
поэтому и нужно излишки напряжения погасить. Лучше всего отрегулировать сопротивление так, чтобы лампы горели в 2/3 своего полного накала. Они будут тогда долго работать. При аккуратном изготовлении каждой отдельной детали регулировку и наладку данной модели делать не нужно.
Можно заполнить промежутки между шпалами балластом. Для этого следует взять половину ведра мелких опилок, очистить их от крупных кусков древесины и залить двумя литрами жидкого столярного клея. (На два литра воды одну плитку клея.) Хорошенько размешать эту массу и заполнить все пространство между шпалами. После высыхания эта масса прочно держится и напоминает собою балласт.
Если электровоз не будет в состоянии взять подъем и будет буксовать, следует положить в корпус электровоза 500—800 г свинца. Электровоз от этого станет устойчивым и уже буксовать не будет.
III. АВТОТРАНСФОРМАТОР
Для демонстрации различных опытов необходимо иметь возможность получать различные напряжения от сети в 220 в. Лучше всего 102
в таких случаях пользоваться автотрансформатором. Но обычная конструкция таких автотрансформаторов неудобна тем, что для перехода от повышения напряжения к понижению нужно производить переключение подводящих проводов. Для избежания таких переключений можно на верхней панели автотрансформатора поставить перекидной двухполюсный рубильник и выполни! ь переключение согласно схеме на рисунке 18. Ток от линии подключается к гнездам 5, а снимается с гнезд 4. Когда переключатель 1 находится в верхнем положении, трансформатор работает на понижение, а при нижнем положении работает на повышение напряжения. Величину напряжения регулируют переключателем 2. Можно на верхней панели установить вольтметр переменного тока на 300 в. Его концы подключаются к гнездам (4), тогда снимаемое напряжение легко контролировать.
У нас в школе учащиеся рассчитали и намотали автотрансформатор мощностью 500 впг. Ниже приводится расчет этого трансформатора. Считая, что 500 впг — это отдаваемая мощность Р2, найдем потребляемую мощность Pi. Она находится по формуле:
где Pi — потребляемая мощность, Pz — отдаваемая мощность, f — к. п. д. трансформатора.
Величину к. п. д. определяем из таблицы:
Полезная мощность трансформатора к. п. д. трансформатора
до 30 вт 0,7
от 30 вт до 50 вт 0,8
от 50 вт до 100 вт 0,85
свыше 100 вт 0,9
Для мощности в 500 впг к. п. д. равен 0,9, значит потребляемая мощность будет равна:
А = -^-—555,5 вт.
Сечение железного сердечника находится по формуле:
S = к V Р±,
где S — площадь сечения в сш2;
к — величина, зависящая от сорта железа;
Pi~ потребляемая мощность.
Для железа среднего качества к берется равным 1,3.
Определяем площадь сечения:
5= 1,3 ]/555?5^30 см*.
Теперь легко определить, какое количество витков приходится на каждый вольт.
60 1
По формуле п = , где п — число витков на 1 вольт;
60 — величина коэффициента, принятого для стали (для железа этот коэффициент имеет величину 40—45);
Рис. 18.
S — сечение сердечника, находим, что
60 п витка П = = 2------.
30 вольт
Общее число витков автотрансформатора определяется тем наибольшим напряжением, которое мы желаем с него снимать.
В нашем случае максимальное напряжение равно 300 в.
Тогда N = k-u- п,
где N — общее число витков,
и — величина максимального напряжения,
п — число витков, приходящихся на 1 в,
к — величина, учитывающая потери в проводах и в железе.
Если допустимая плотность тока в проводах 2 а/мм2, то к = = 1,05, если 3 а/мм2, то к = 1,1 (табличные данные).
Для школьных опытов лучше брать плотность тока 3 а/мм2. Тогда общее число витков N = 1,1-300-2 = 660 витков.
Собранный нами автотрансформатор работает в режиме понижения напряжения.
В сети напряжение 220 в, а понижаем напряжение до 200 в, 150 в, 127 в, 110 в, 100 в, 90 в, 70 в, 50 в, 36 в.
Расчет производится по формуле:
где Ni — число витков, от которых берется отвод;
N — общее число витков;
U—общее напряжение в линии;
Ui — напряжение, которое желательно получить.
Приведем примерный расчет:
Л\ 36 108 витков.
Значит, для получения напряжения в 36 в нужно сделать отвод от 108-го витка.
Таким же путем получаем и остальные числа. Они будут равны 150, 210, 270, 300, 330, 381, 450 и 600 витков.
Когда в сети напряжение 220 в, то чаще всего приходится напряжение не повышать, а понижать.
Если в линии 127 в, то обязательно нужно рассчитывать вывод, который даст при повышении напряжение 220 в.
Это можно сделать по формуле:
где N2 — число витков, от которых берется отвод;
U — напряжение линии;
N — общее число витков;
U2 — напряжение, которое снимается с трансформатора.
127-660 ОО1
Подсчитаем: N2 = —— = виток.
Таким же образом можно подсчитать и другие выводы для повышения напряжения.
Необходимо помнить, что при режиме работы на повышение нельзя включать переключатель в гнезда с малым числом витков. Для избежания таких включений следует гнезда или контакты расположить так, чтобы при положении рубильника на повышение напряжения он своей рукояткой прикрыл их и не давал возможности включить.
Теперь остается рассчитать сечение провода.
В сети напряжение 220 в, а мы будем брать от трансформатора 100 в при полной мощности. Тогда потребляемый ток будет равен Р Р
1 =— , а снимаемый ток /2 = гг- После расчета получаем, что
С/1 и2
т 555 Q г __ 500 _ г
~ 220 2,53 а; 7 г — — 5 а.
Так как в общей части витков автотрансформатора токи идут встречного направления, то общий ток равен / = /2 — /1, т. е. 5 а — 2,53 а — 2,47 а.
Пользуясь прилагаемой таблицей, определяем диаметр провода:
Диаметр провода Допустимая нагрузка в амперах Диаметр провода Допустимая нагрузка в амперах
при 2 а/мм2 при За/мм2 при 2 а/мм2 при 3 а/мм2
0,07 0,0077 0,0116 0,65 0,664 0,996
0,08 0,0101 0,0151 0,7 0,77 1,16
0,09 0,0127 0,0191 0,8 1,01 1,51
0,1 0,0157 0,0235 0,9 1,27 1,91
0,12 0,0226 0,0339 1 1,57 2,35
0,15 0,0354 0,0530 1,1 1,9 2,85
0,2 0,0628 0,0942 1,2 2,26 3,39
0,25 0,0982 0,147 1,3 2,66 3,99
0,3 0,141 0,212 1,4 3,08 4,62
0,35 0,192 0,289 1,5 3,54 5,31
0,4 0,252 0,378 1,6 4,02 6,03
0,45 0,318 0,477 1,7 4,54 6,81
0,5 0,392 0,588 1,8 5,08 7,62
0,55 0,476 0,714 1,9 5,68 8,52
0,6 0,566 0,849 2,0 6,28 9,42
Для нашего случая этот провод должен иметь диаметр 1,1 мм.
Остается лишь рассчитать, поместится ли обмотка в железном сердечнике. Для этого подсчитываем площадь обмотки:
Si = d2. N-, S = 1,12 • 660^799 мм2, и сравниваем с площадью окна железного сердечника. Если площадь обмотки занимает 0,6 от площади окна, то обмотка поместится. Если она не помещается, то нужно увеличить сечение железного сердечника и произвести перерасчет всей обмотки. При увеличении сечения железа число витков будет уменьшаться, и таким образом можно найти необходимые условия, при которых обмотка будет размещаться. Площадь окна трансформатора рассчитывается следующим образом.
В Г-образных сердечниках площадь окна определяется произведением a Xb (рис. 19).
В Ш-образных сердечниках площадь окна равна произведению А X В (рис. 20).
Площадь сечения сердечника определяется произведением С X D (рис. 20). Учитывается только сечение той части железа, которая находится в катушке.
В Г-образных сердечниках это сечение везде одинаковое, и поэтому безразлично, на какую часть надеть катушку.
В Ш-образных сердечниках катушка надевается на среднюю часть. Площадь сечения средней части должна равняться сумме двух боковых сечений.
Обмотка на катушку наматывается аккуратно, виток к витку. Каждый слой необходимо прокладывать папиросной бумагой.
Рис. 20.
Рис. 19.
Особенно старательно следует изолировать выводы. На них лучше всего надевать тонкие пластмассовые трубочки. Сама катушка склеивается из тонкого прессшпана и после окончания обмотки пропитывается каким-нибудь изоляционным лаком.
Панель, на которой монтируются гнезда, переключатель и рубильник, нельзя делать из фанеры. При работе на пределах мощности трансформатор сильно греется, и панель коробится. Лучше всего панель делать из тонкого мрамора.
IV. СВЕЧА ЯБЛОЧКОВА И ЛАМПА ЛОДЫГИНА (рис. 23)
При прохождении темы об электрическом освещении желательно демонстрировать модели свечи Яблочкова и лампы Лодыгина. Изготовление моделей довольно простое.
Для изготовления свечи Яблочкова нужно взять угли из полуторавольтовых элементов и опилить их. Из медной или дюралевой пластинки следует выпилить полоски для закрепления углей, сделать фанерную подставку и достать два болтика с карболитовыми гайками. Размеры отдельных частей можно взять на рисунке 21. Развертка крепящей пластинки дается на рисунке 22.
Лампа Лодыгина с одним угольком требует для своего изготовления кусок алюминиевого провода, грифель из чертежного карандаша, круглую колбу и два болтика. К изогнутым по нужной форме проводам привязываются тонкими медными проволочками концы грифеля. Прижав провода друг к другу, мы вводим их внутрь колбы и пропускаем сквозь пробку. Основание делаем двойным и в нем зажимаем край горлышка, закрепляя колбу. Угольки не следует
доводить до белого каления. Вполне достаточно красного каления. Ток можно отрегулировать ламповым реостатом или обыкновенным реостатом. Первый прогрев следует сделать до начала сборки, ибо при этом выделяется много дыма.
Верхняя часть основания делается из двух половинок. Диаметр -отверстия (/) (рис. 24) должен быть в точно
Ю
сти равен размерам горлышка колбы. Схематичное изображение лампы дается на на рисунке 23.
Изготовление второй модели лампы Лодыгина (рис. 25) требует значительно большей затраты труда. К одному алюминиевому проводу привязываются одним концом четыре угольных стержня (грифели из карандаша). Каждый последующий стержень короче предыдущего на 2—3 мм. Конец провода, к которому они прикрепляются, нужно немного расплющить. Угольки прижимают
ся к проволоке и
вводятся внутрь колбы. Там они выпрямляются, и при помощи стальных крючков алюминиевая проволока изгибается по нужной форме. Ко второй проволоке на оси прикрепляется верхняя пластинка из расплющенной проволоки. Маленькая пружинка заставляет ее все время нажимать на угольки. При сборке колба и оба конца двух прово
дов, выходящих из колбы, должны быть неподвижны. Все провода, угли и пластинка должны быть расположены в одной плоскости. Нижнее основание и крепление колбы такие же, как и в первой лампе.
160
140
Рис. 22.
ю
V. МАКЕТ С РАЗОБРАННЫМ ГАЛЬВАНИЧЕСКИМ ЭЛЕМЕНТОМ
При прохождении темы о гальванических элементах лучше все-
го иметь щит, на котором имеются эти элементы в различных стадиях разборки. Изготавливается он очень легко. На фанерном листе размером 600 X 500 мм в первом ряду, на первом месте закрепляется целая батарейка от карманного фонарика. На втором месте она уже без верхней покрышки, на третьем месте — только один элемент, на четвертом — цинковый цилиндрик, затем — уголек с агломератом и, наконец, только уголек. Во втором ряду таким же образом размещается полуторавольтовый элемент, а в ниж
нем ряду — галетная батарея. Такой макет во многом облегчает учащимся процесс восприятия.
VI. МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОННЫХ ЛАМП
Для прохождения разделов об усилителях, выпрямителях и генераторах незатухающих колебаний можно приготовить следующие приборы.
На фанерных листах размером 750 X 500 мм, предварительно покрытых белым лаком, рису-
ется черной краской нужная схема. Затем около условного изо
бражения детали помещается сама деталь. Монтаж производится на обратной стороне. Таким образом, учащиеся привыкают к условным изображениям деталей
и к их внешнему виду. Кроме того, данный контур при соответствующей накладке является действующим контуром.
При объяснении устройства двухэлектродных и трехэлектродных ламп лучше всего пользоваться крупными макетами этих ламп. Цоколь лампы изготовляется из картона и окрашивается черной краской. Анод спаивается из белой жести. Снизу лампы выходят ножки. двухэлектродной лампе
нить накала сделана из более тонкой проволоки. Из такой же проволоки в трехэлектродной лампе сделана сетка в виде спирали. Устройство двухэлектродной и трехэлектродной ламп видно на рисунке 26.
VII. ПОЛУЧЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА РАССТОЯНИЕ
Прохождение этой темы во много раз облегчается при использовании во время объяснения модели тепловой электростанции и линии высоковольтной передачи.
Изготавливается она следующим образом.
Основанием модели служит фанерный лист. Для прочности к нему с нижней стороны прикрепляется решетка из планок. На фанер-
ном основании устанавливаются паровой котел, паровая турбина с генератором тока, два трансформатора, две высоковольтные мачты и электромотор с электрической лампочкой. Размер основания и расположение деталей видны на общем плане (рис. 27).
Паровой котел—/, турбина с генератором —2, трансформаторы — 3 и 4, высоковольтные мачты —5 и 6, электромотор —7, лампочка— 8.
Макет парового котла (рис. 28) проще всего выточить из куска дерева. Нижнюю часть покрыть темным лаком, а верхнюю покрыть
бронзовой краской. Вместо макета лучше, конечно, поставить модель парового котла, если она имеется в физкабинете.
Генератором тока в этой модели служит велосипедная динамо-машина. Основанием всего генератора служит шестиугольник, выпиленный из дерева. Составляется он из двух половинок (рис. 29).
Рис. 26.
Внутреннее отверстие шестиугольника круглое и соответствует диаметру паровой турбины. Толщина основания 2 см. Диск турбины изготовляется из белой жести. Для него нужно вырезать два круга, надрезать по соответствующим линиям (рис. 30) и каждую нарезанную часть повернуть вдоль оси на 90°. Затем оба круга с лопастями
складываются вместе и плотно прикрепляются к валику динамомашины. Два диска нужно брать для того, чтобы лопасти были близко друг от друга. При одном диске между ними очень большое расстояние. Глубина надреза равна половине радиуса круга.
Крепление генератора (рис. 31) к основанию осуществляется тремя двойными полосками. В тех местах, где полоски встречаются,
их лучше склепать.
1 и 2—полоски из жести; 3—генератор, 4—деревянная про-
Рис. 28.
кладка. Концы полосок прикрепляются вместе с прокладками к основанию.
Для изготовления макетов трансформаторов (рис. 32) следует из фанеры сделать два кубических ящика и к боковым граням прибить трапециевидные накладки. На верхнем основании вместо изоляторов для вводных и выводных концов можно установить обыкновенные фарфоровые ролики. С низковольтной стороны
можно поставить три одинарных ролика, а с высоковольтной сто-
роны нужно поставить три сдвоенных ролика. Для их крепления следует в верхнем основании корпуса врезать с двух сторон по три
втулки. Сквозь втулки пропускаются провода, а сверху плотно вставляются ролики. Весь трансформатор покрывается лаком.
Высоковольтные мачты (рис. 33) изготовляются из четырех деревянных реек квадратного сечения, связанных между собой фанерными переплетами. В двух местах закрепляются боковые перекла-
дины. Вместо изоляторов можно подобрать по пять или шесть белых бусинок и к ним прикрепить провода. Таких мачт следует изгото-
вить две.
Все изготовленные детали крепятся на своих местах. Модель электромотора взята готовой.
От парового котла нужно вывести две трубки и подвести их к
краям турбины. От генера-
тора следует взять три провода и пропустить их через три одинарных ролика. Провода, которые пройдут через три сдвоенных ролика, следует закрепить на изоляторах высоковольтной мачты. От одной мачты к другой провода нужно натянуть с некоторым провесом. От второй мачты провода поступают в три сдвоенных ролика второго трансформатора, а провода, выходящие из трех одинарных роликов, уже идут по два к мотору и к электрической лампочке на высокой подставке. Таким образом, первый трансформатор включен как повышающий, а второй работает как понижающий.
VIII. ЭЛЕКТРОВИКТОРИНА
При закреплении основных законов и знаменательных дат в памяти учащихся большую помощь учителю оказывает электровикторина. Висит она в клубе или в вестибю-
ле, и около нее всегда можно видеть группу учащихся и слышать веселый смех над неправильным ответом. Менять вопросы и ответы лучше всего еженедельно. Одну неделю викторина посвящается физике, другую неделю она посвящается химии и т. д. Для ее изготовления необходимо иметь фанеру и электролампы. Изготовляется электровикторина следующим об-
разом.
К сколоченной из деревянных брусков рамке прикрепляется фанерный лист. В середине листа во всю его ширину прикрепляется плоский ящик без дна. В верхней крышке ящика вырезается слово «Верно!», а затем эта крышка затягивается красным материалом. Внутри ящика устанавливаются три электролампы. После окраски
Рис. 34.
щита с его правой стороны надписывают «Вопросы», а с левой стороны — «Ответы». Очень эффектно выглядит эта надпись, если ее сделать из станиоля и приклеить. Каждая сторона разбивается на 30 отдельных квадратиков. В середине верхней кромки квадратика вставляется латунная или сделанная из жести трубочка (рис. 34). Из плотной бумаги вырезают 60 квадратиков размером 80 X 80 мм. На тридцати из них пишутся вопросы, а на остальных — ответы. Вопросы следует подбирать занимательные. Например: «Можно ли вскипятить воду в бумажной кастрюле?», «Что тяжелее — тонна пробки или тонна железа?» С двух сторон щита висят два провода с одинарными штепсельными вилками на концах. Для того чтобы задать вопрос, нужно провод с правой стороны вставить
в гнездо карточки с соответствующим вопросом. Для ответа нужно провод с левой стороны вставить в гнездо карточки предполагаемого ответа. При правильном ответе цепь замыкается и загораются лампы, а на фоне красного материала выступают ранее невидимые буквы, образующие слова «Верно!» При неправильном ответе цепь не замыкается и никакой надписи нет.
Рис. 36.
Размеры щита, особенности устройства, включение ламп и расположение проводов видны на рисунках 35 и 36. На рисунке 36 показывается соединение только двух гнездмежду собой, но так должны
быть соединены между собой и все остальные. При подключении гнезд нужно стараться присоединить гнезда, которые располагаются в самых противоположных местах.
IX. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РЕЛЕ (рис. 37, 38)
Демонстрационное Рис- 37. электромагнитное реле
должно быть таких размеров, чтобы оно видно было хорошо всем учащимся, и на нем должны резко выделяться регулируемая и регулирующая цепи. Такое реле можно сделать, имея два патрона, кнопку от звонка, полоску железа, несколько роликов и 2 ж шнурового провода.
Первая лампа включается в цепь замыканием контактов/(хи/(2. Вторая лампа (Лг) является дополнительным сопротивлением в цепи электромагнита (5). Включение осуществляется кнопкой (4). Выводные концы (5) присоединяются к штепсельной вилке и подключаются к любой розетке с током.
Наибольшее внимание следует уделить изготовлению электромагнита (рис. 39). Для более гарантированного действия сердечник его через длинную железную пластинку замыкается. Регулировка зазора осуществляется путем изгибания пластинки. На сердечник электромагнита наматывается 150 витков провода ПВО или ПШО сечением 0,3 или 0,5 жж2. Мощность магнита регулируется изменением мощности лампы Лг. При включении тока в электромагнит (/) пластинка (2) притягивается к сердечнику и тем самым замыкается цепь между контактами Ki и /(2. Для изоляции сердечника электромагнита и изогнутой железной полоски нужно к ней прикрепить Т-образную пластинку из какого-нибудь изоляционного материала и только на ней расположить медную полоску, замыкающую контакты Кг и/(2.
X. ДВИЖЕНИЕ ПРОВОДНИКА С ТОКОМ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ
Для изготовления прибора, демонстрирующего взаимодействие магнитного поля и проводника с током, нужно иметь всего лишь подковообразный магнит и метр медной проволоки сечением 1 или 1,5 мм2. На этом же приборе можно демонстрировать и поворот рамки с током в магнитном поле. Как видно на рисунке 40, по двум параллельным проводникам может катиться отрезок прямого провода. Подковообразный магнит можно поворачивать на 180° и, тем самым изменяя направление магнитного поля, можно менять направление движения проводника. Изменять направление движения проводника можно, меняя направление тока.
Так как ток идет по катящемуся проводнику, то перед каждой демонстрацией необходимо наждачной шкуркой снять с проводов слой окиси.
Для того чтобы опыт был удачным, необходим ток в 4—5 а. Такой ток можно получить от аккумулятора, но при этом необходимо подключить последовательно с прибором сопротивление. Его величина подбирается на практике. Без сопротивления аккумулятор включать нельзя, ибо сопротивление прибора
ничтожно малое и аккумулятор окажется замкнутым накоротко. В зависимости от размеров магнита может меняться расстояние между направляющими проводниками, по которым катится отрезок
провода.
Для демонстрации вращения рамки в магнитном поле следует поместить между полюсами магнита легкую картонную рамку с 100 витками провода диаметром 0,1 или 0,15 мм (рис. 41). Рамку следует подвешивать на очень гибких проводниках, по которым к ней подключается ток.
Рис. 41.
XL УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАШТОРИВАНИЯ ОКОН В ФИЗИЧЕСКОМ КАБИНЕТЕ (рис. 46)
Очень часто для самых различных демонстраций необходимо затемнять физический кабинет. Лучше всего, если этот процесс совершается автоматически.
У нас в физическом кабинете три больших окна. Сами шторы сделаны из плотной бумаги (полукартона). Над окном они при помощи планок прочно прибиты к стене. К нижним частям штор прикрепляется планка. На потолке на расстоянии 150 мм от стены прикрепляются блоки. Их крепление должно быть прочным, так как они
выдерживают большую нагрузку. Для трех окон нужно иметь 8 блоков. Блоки изготовляются из пятимиллиметровой фанеры. Вид их и размеры даны на рисунке 42. Боковые щеки, блок и средний брусок скрепляются вместе при изготовлении. Верхний брусок необходимо раньше наглухо прикрепить к потолку, а потом к нему прочно прикрепляются боковые планки блоков. В двух блоках выемки для шнуров нужно сделать более глубокими. Эти блоки устанавливаются в тех местах, где шнуры меняют направление движения и идут к шкиву редуктора.
Крепление шнуров, блоков и штор можно видеть на рисунках 43 и 44. Один конец шнура закрепляют у верхнего конца шторы со стороны окна, шнур ведут до конца шторы, огибают ее и поднимают вверх, где пропускают его через блок. На каждом окне надо устанавливать два блока. При натягивании шнуров нижний конец штор начинает сворачиваться в рулон и открывает доступ свету. При освобождении шнуров штора под действием тяжести начинает раскручиваться ступ свету.
Основной частью является редуктор с мотором. Мотор желательно иметь трехфазный, ибо в нем легко изменять направление вращения. Если такого мотора нет, то можно ставить и однофазный, но только такой, в котором можно менять направление вращения.
Мощность мотора должна быть 0,25 — 0,5 кет. Скорость вращения мотора должна быть уменьшена до 5— 10 оборотов в минуту. Такое снижение оборотов можно получить при помощи червячной пары и нескольких шестеренок. Их точный подбор зависит от числа оборотов мотора. Для управления всей системой ставятся магнитный
блок
Оконный проём
Шнур
Бумажная штора
Рис. 43.
и закрывает до-
всей [установки
пускатель, кнопка «пуск-стоп» и двухполюсный перекидной рубильник, который служит для изменения направления вращения мотора. Его нужно поставить так, чтобы при включении ручки вверх шторы поднимались, а при включении вниз шторы опускались.
В сеть
Рис. 45.
Рис. 46.
Хорошо поставить реверсивный магнитный пускатель, так как тогда отпадет надобность в перекидном рубильнике. Можно обойтись и без магнитного пускателя, но тогда перекидной рубильник будет всегда под током, а это небезопасно. (Схема включения приводится на рисунке 45.) Мотор вместе с редуктором устанавливаются в простенке между окнами на кронштейне, а пусковое управление нужно разместить в самом удобном месте для учителя.
С. Т. КОРЧАГИН Учитель физики Белгрэсовской СШ Витебской области
ДЕЙСТВУЮЩАЯ МОДЕЛЬ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА
При изучении асинхронного электродвигателя трехфазного тока на уроках физики и на уроках электротехники у учащихся возникают трудности в усвоении устройства статора и ротора электродвигателя.
Очень хорошо усваивается материал, если использовать при объяснении действующую модель асинхронного электродвигателя, которую можно построить в каждой средней школе. Описываемая конструкция заимствована из журнала «Физика в школе», № 4, 1956 г., но видоизменена с целью увеличения прочности и надежности в работе.
Устройство ротора (рис. 1)
Для изготовления ротора надо из листа кровельной жести вырезать два кружка радиусом 75 мм, по краям кружков, на равных
расстояниях друг от друга, просверлить 16 отверстий диаметром 4 мм и в центре каждого кружка также просверлить отверстие диаметром 6 мм для крепления кружков на оси ротора.
Ось ротора изготовляется из железного стержня длиной 155 мм, диаметром 6 мм. На концах его делается винтовая нарезка длиной 15—20 мм.
Из алюминиевой или медной проволоки диаметром 5 мм нарезается 16 стержней длиной 146 мм. Концы алюминиевых стержней обтачиваются напильником до 2 мм (рис. 2).
Рис. 1. Кружок ротора.
Для сборки ротора сначала производится соединение кружков четырьмя стержнями, потом вставляется ось и скрепляется с кружками четырьмя гайками, после чего производится клепка всех остальных алюминиевых стержней.
142
146
Рис. 2. Алюминиевый стержень.
Изготовление статора
Из плотной фанеры вырезают два кружка диаметром 185 мм, по краям кружков делают шесть вырезов для обмоток статора (рис. 3). Изготовляют два металлических упора для оси ротора. Упор в виде пластинки размером 50Х15Х Х4 мм имеет на концах по отверстию для креп-. ления с фанерными кружками, а в центре —углубление для оси ротора (рис. 4 и 5).
Для скрепления статора с ротором берут три железных стержня диаметром 6 мм и длиной 190 мм, с винтовой нарезкой по концам. Затем ротор вставляют концами оси в выемки упоров на фанерных кружках. Фанерные кружки скрепляют на трех железных стержнях шестью гайками. При этом ротор должен вращаться свободно. За
Рис. 3. Фанерный диск статора.
Отверстия: 1) для крепления упора оси ротора; 2) для крепления двигателя; 3) для крепления выводов обмоток.
Рис. 4. 1) ось ротора; 2) кружок ротора; 3) фанерный кружок статора; 4) заклепки; 5) упор; 6) гайки.
Рис. 5. Упор оси ротора.
Рис. 6. Ножка для крепления электродвигателя.
тем наружные кромки вырезов обтачивают личным напильником и обматывают изоляционной лентой в один слой вокруг статора по вырезам. Намотку производят проводом ПЭ диаметром 0,25—0,3 мм. Начало катушки припаивают к выводу — гибкому проводу с хорошей изоляцией длиной 20 см. Этот вывод (начало обмотки) крепят в отверстие на фанерном кружке. Обмотку наматывают по вырезам вокруг статора в количестве 700 витков. Конец обмотки припаивают ко второму выводу длиной 1,5—2 м, который тоже крепят в отверстие на фанерном кружке.
В таком же порядке наматывают 2-ую и 3-ю обмотки. По окончании намотки обмоток их соединяют звездой, для чего все три начала нужно спаять в один узел и изолировать.
Электродвигатель следует закрепить на деревянной подставке размером 300 X 250 X 20 мм. Для крепления нужно изготовить три ножки из железных пластинок толщиной 1—2 мм (рис. 6). Эти ножки вырезами на верхнем загибе привинчивают под внутреннюю гайку крепительных стержней статора, а через отверстие на нижнем загибе ножки шурупами привинчивают к деревянной подставке. Отводы от концов обмоток скобочками прибивают к деревянной подставке.
Для большей сохранности обмоток статора от механических повреждений следует сверху прикрепить на трех скобках фанерный кружок.
Простой ламповый выпрямитель
Принцип выпрямления переменного тока ламповым выпрямителем учащиеся X класса сравнительно легко усваивают по схеме, сделанной учителем на доске. Демонстрацию^же выпрямления переменного тока можно провести на описанном ниже выпрямителе (рис. 7), монтаж которого очень прост.
Панель выпрямителя следует изготовить из листового железа толщиной 1—2 мм. Вырезают прямоугольник размером 140 X 120 мм, просверливают 9 отверстий: 1,2 и 3 — для крепления панельки пальчиковой радиолампы, 4, 5 — для крепления проводов к панели, 6, 7, 8 и 9 — для вывода проводов на поверхность панели. Края панели загибают (рис. 8).
Монтаж производится так:
1. Вставляется панелька пальчиковой радиолампы в отверстие 1 и крепится винтиками в отверстиях 2, 3.
2. Припаиваются два гибких проводка для подвода тока накала лампы к лепесткам 1 и 5 (контактам) на панельке и выводятся
Рис. 8. Каркас выпрямителя.
в отверстия 6 и 7. Около отверстия 6, через которое проходит проводок, припаянный к лепестку /. ставится знак «—», а около отверстия 7 ставится знак «+». Между отверстиями пишется буква Н, обозначающая накальные провода. Лепестки 1 и 7 панельки соединяются вместе.
3. Оставшиеся лепестки на панельках 2, 5, 4 припаиваются к одному проводку, который выводится в отверстие 9 и отмечается значком «4-Л».
4. В отверстие 8 выводится проводок, припаиваемый к лепестку 5 панельки, и отмечается значком «—А». Такой монтаж означает, что 2 сетки лампы соединены с анодом. Значки «—Л», «+Л» означают, что к этим проводам присоединяются «—» и «+» анодной батареи.
В панельку вставляется пальчиковая радиолампа 2П1П, и прибор готов к действию. Накал лампы производится от элемента 1,2—1,5 в.
Демонстрации на приборе
1. Односторонняя проводимость лампы. В анодную цепь включаем школьный гальванометр и анодную батарею. В качестве анодной батареи может служить батарейка карманного фонаря или автомобильный аккумулятор. При подаче положительного потенциала на анод лампы стрелка гальванометра отклоняется. При изменении полярности анодной батареи стрелка гальванометра стоит на нуле.
2. Выпрямление переменного тока. Демонстрацию начинаем с того, что к клеммам школьной магнитно-электрической машины присоединяем гальванометр; щетки должны быть в контакте с кольцами для снятия переменного тока. При легком вращении якоря машины стрелка гальванометра отклоняется от нуля то в одну, то в другую
сторону, что говорит о прохождении через гальванометр переменного тока.
Чтобы продемонстрировать выпрямление этого переменного тока нашим выпрямителем, включаем в анодную цепь гальванометр, а вместо анодной батареи — магнитно-электрическую машину. При вращении якоря машины стрелка гальванометра отклоняется только в одну сторону, что говорит о том, что ток идет в одном направлении.
Школьный электрический звонок
К достоинствам описываемой конструкции следует отнести ее сравнительную простоту.
Рис. 10. Пластина сердечника.
При средних размерах колокольчика громкость звучания бывает достаточной для обеспечения хорошей слышимости сигнала во всех классах двух-, трехэтажной школы.
Основные детали звонка и монтаж:
1) катушка электромагнита;
2) сердечник катушки;
3) молоточек;
4) пружина молоточка;
5) кронштейны.
Катушка электромагнита на 220 в наматывается проводом ПЭ диаметра 0,2 мм (3000 витков). Намотка на картонный каркас (рис. 9) производится виток к витку с бумажными прокладками между слоями.
Сердечник набирается из отдельных пластин, которые нарезаются из листов кровельной жести (рис. 10).
Молоточек делается из железного стержня, обтачивается до придания ему нужной формы (рис. 11). Ударяющая часть молоточка изготовляется отдельно и прикрепляется к основанию наглухо.
Общий вид смонтированного звонка показан на рисунке 12.
Рис. 11. Молоточек.
Рис. 12. Электрический звонок.
А. А. БЫТЕВ
Учитель физики СШ № 3 г. Бреста
САМОДЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ ПО ТЕМЕ «ТРЕХФАЗНЫЙ ТОК»
Понятие о трехфазном токе для учащихся является трудным, поэтому данную тему необходимо излагать, опираясь на хорошо продуманный эксперимент.
Оборудование для демонстраций, за исключением измерительных приборов, можно изготовить силами учащихся.
I. Генератор трехфазного тока
Мы предлагаем изготовление генератора из старого электродвигателя трехфазного тока, у которого сохранились обмотки, а если обмоток нет, то их можно намотать. (Нами взят электродвигатель трехфазного тока мощностью 0,8 кет.) Обмотки статора электродвигателя используются как обмотки статора генератора. Их выводы лучше оставить такими, как на клеммах двигателя (рис. 1).
Корпус статора окрашивается в черный цвет, внутренняя часть — в белый цвет, а обмотки — в красный, желтый и зеленый цвета. Соответственно следует окрасить провода, соединяющие обмотки.
Ротор-индуктор ге
нератора делается из стальной или чугунной болванки. Размеры ее необходимо брать, исходя из размеров статора. Диаметр и длину можно взять точно по размерам якоря двигателя. Форму лучше всего придать такую, как указано на рисунке 2. Пазы в болванке делаются на фрезерном станке. Ось точится по размерам оси якоря двигателя: в этом случае
можно использовать для крепления ротора подшипники двигателя. В пазы ротора укладывается его обмотка, намотанная проводом 0,4—0,7 мм в любой изоляции. Лучше всего мотать проводом ПЭ,
так как его легче приобрести в магазинах в наборах проводов № 2, 3 и т. д.
На оси ротора необходимо закрепить 2 контактных кольца. Для их крепления вытачивается втулка (рис. 3) из какого-либо изоляционного материала (эбонит, плексиглас, сухое дерево) и надевается на ось. В пазах втулки распо
лагаются кольца, сде-
Рис- 2- ланные из латунной
фольги или медной оголенной проволоки диаметром около 0,3 мм. Проволоку наматывают в пазы-проточки плотно, виток к витку, а затем припаивают. Во втулке параллельно ее оси просверливается отверстие диаметром 2—1,5 мм для пропускания через нее одного из концов обмотки. Кониы обмотки припаивают к кольцам.
Если нет возможности
выточить сердечник ротора на токарном станке, егс можно сделать из жести и железных опилок или мелко нарезанных кусочков железа. Для этого надо вырезать из жести торцовые стенки ротора (рис. 4, а), а также полоску, из которой делается боковая поверхность сердечника (рис. 4, б). Сначала спаивается корпус сердечника. Для этого из полоски жести выгибают поверхность (боковую),
Проточки -пазы для
U5-J 4 4
рис 3 спаивают ее, а затем при-
паивают торцовые стенки ротора. Одну из них припаивают полностью, другую—до половины. Через отверстие в торцовых стенках продевают ось, которую можно сделать из любого материала. После этого отгибают ту часть торцовой стенки, которая не припаяна, и заполняют ротор кусочка
ми железа или железными опилками. Для того чтобы они лежали плотно, их можно немного смочить клеем. Когда весь ротор будет заполнен, клею дают подсохнуть, а потом запаивают торцовую стенку до конца. Остальное делается в той же последовательности, которая уже описана.
После изготовления ротора можно вставить его в подшипники и сделать щеткодержатели.
Щеткодержатели делают следующим образом: из прутковой стали диаметром 6—8 мм вытачивается стержень (рис. 5 а). В стержне ножовкой пропиливается щель, в которой закрепляется
Рис. 5а.
щетка. Щётка делается из фосфористой бронзы с серебряными контактами от электромагнитного реле (любого). Щеткодержатели кре
пятся при помощи гаек к щиту-держателю подшипников, изолированно от него.
Щеткодержатели можно изготовить итак, как указано на рисунке 56. Из бронзы, латуни или другого металла вытачивается стержень АВ (размеры брать, исходя из размеров двигателя). С одной сторо-
Рис. 56.
ны стержня нарезается винтовая нарезка, с другой (она имеет больший диаметр) просверливается отверстие диаметром 6 мм для угольной щетки. Щетка изготовляется из угольного электрода от батарейки для карманного фонаря. Прижимается щетка к контакт-
Рис. 6.
ному кольцу при помощи маленькой спиральной пружины (2—3 витка). Один конец ее крепится при помощи винта, другой — упирается в щетку и прижимает ее к концу.
Для того чтобы было видно вращение ротора, в щитках-держателях подшипников
вырезается основная их часть и оставляются 3 полоски шириной 2—2,5 Секторы, отмеченные штриховкой, вырезаются, (рис. 6).
На выступающем конце оси ротора нужно закрепить ручку (рис. 7). Ее можно изготовить из полосы стали толщиной 5лш. Крепится она при помощи винтовой нарезки. На противо-
положном конце пластинки крепится рукоятка, которая вытачивается из дерева и свободно надевается на стержень, закрепленный в пластинке.
После изготовления якоря (ротора) генератора его необходимо окрасить: один полюс в синий цвет, другой — в красный с учетом направления тока в обмотке возбуждения. А чтобы сохранилось соответствие направ
ления магнитного поля с окраской, на клеммах можно отметить плюс (+) и минус (—), что нужно учитывать при подключении источника тока, питающего индуктор.
Для наглядной демонстрации способов соединения обмоток звездой и треугольником надо сделать демонстрационный щиток с шестью клеммами (рис. 8). Клеммы щитка проводниками соединяются с клеммами генератора так,
чтобы расположение выводов на демонстрационном щитке совпадало с их расположением на щитке генератора. Таких щитков надо сделать два (второй к двигателю).
II. Щиты для демонстрации соединения лампочек звездой и треугольником
Рис. 9в.
Демонстрационные щиты изготовляются из досок толщиной 15 мм. В верху щита протягивается на роликах трехфазная линия: на одном щите — с нулевым проводом (рис. 9, а) для соединения звездой, на другом — без нулевого провода (рис. 9, б) для соединения треугольником. От линии делаются отводы к ламповым патронам. Линейные провода окрашиваются в красный, желтый и зеленый цвета, нулевой провод — в черный цвет.
Все провода линии на обоих щитах имеют клеммы для подключения измерительных приборов. Такие клеммы следует поставить в цепи каждой лампы при соединении треугольником, для измерения фазных токов, С задней стороны щиты
имеют упор для их установки на демонстрационном столе (рис. 9 в).
III. Приборы для демонстрации вращающегося магнитного поля
1. Вращающийся магнит со стрелкой (рис. 10). Его изготовление в основном сводится к креплению оси к магниту. Ее можно крепить
-----250
Рис. Ю.
двумя способами. Удобнее всего просверлить отверстие в магните на нейтральной линии и закрепить ось на магните при помощи винтовой нарезки. Если нет сверла для твердых сталей, то ось припаивается к магниту.
2. Статор электродвигателя. В качестве его можно использовать
Рис. 11.
8 проволок одинаковой длины. В верстия для оси.
статор генератора, но лучше подготовить еще один статор вышеописанным способом. Для лучшей видимости внутреннюю часть статора надо окрасить белой краской. Ось рамки беличьего колеса крепится на двух дисках, вырезанных из плексигласа диаметром, равным внутреннему диаметру статора. В центре дисков просверливают отверстия для осей (рис. 11.)
3. Беличье колесо и ротор. Беличье колесо для удобства центровки лучше делать так: циркулем провести на жести окружность, просверлить на окружности 8 отверстий диаметром, равным диаметру проволоки (рис. 12). Затем вырезать кружок, а в получившиеся выемки впаять Центре дисков просверлить от-
Ротор делается из консервной банки соответствующего диаметра (рис. 13). Торцовую часть ротора надо разделить на несколько секторов (4—6) и окрасить их в различные цвета. В центре с обеих сторон просверлить отверстия для оси.
4. Вращающаяся алюминиевая рамка. Вращающуюся рамку (рис. 14) можно сделать из любого другого металла, но лучше не из ферромагнетика.
5. Магнитная стрелка. Стрелку можно взять от электромагнитного набора. Но для удобства демонстрации ее необходимо закрепить на горизонтальной'оси (рис. 15, а и 6). Для этого стеклянный подшипник из стрелки выдавливают шилом, а через получившееся отверстие продевают ось. В качестве оси берется гвоздь длиной 20 мм. На него, кроме стрелки, надевается бусинка или шайба; затем гвоздь вбивают в деревянную палочку на такую глубину, чтобы стрелка могла свободно вращаться.
6. Лампа-осветитель. Чтобы демонстрируемые опыты хорошо просматривались учащимися, внутреннюю часть статора надо осветить. Для этого следует сделать две лампы с отражателями, которые имеют приспособление для крепления их к демонстрацион-
Рис. 12.
ному столу (рис. 16). Лампу лучше взять на 12 в. Это позволит сделать осветитель малогабаритным. Можно использовать для этой цели фотоосветители, но они имеют большие размеры, в результате чего неудобны.
IV. Демонстрации
1. Демонстрация получения трехфазного тока при помощи генератора. Для этой демонстрации собирается цепь, состоящая из источника постоянного тока (аккумулятор на 6 в или выпрямитель), генератора и трех школьных демонстрационных гальванометров.
Источник постоянного тока подключается к щеткам ротора генератора так, чтобы ток возбуждал
ственно окраске его полюсов.
102
Рис. 13.
магнитное поле в роторе соответ-Гальванометры подключают к
обмоткам генератора. Обмотки между собой пока не соединяются. Замкнув цепь обмотки возбуждения, медленно поворачивают ротор. В этом случае гальванометры будут показывать появление ЭДС в каждой обмотке с отставанием на 120°, или 1/3 периода. Соединив
на щитке генератора концы его обмоток, шестипроводную линию заменяют трех- или четырехпроводной линией. Гальванометры можно заменить тремя лампочками, рассчитанными на напряжение 13,5 в и ток 0,18 а. В этом случае индуктор-ротор генератора питают переменным током напряжением 30 в. В каждой обмотке будет возникать переменный ток достаточной
р, 1. мощности для накалива-
Рис. 14. а
ния лампочек. Амплитуда переменного тока, возбуждаемого в обмотках генератора, будет зависеть от положения ротора относительно обмоток. Следовательно, накал лампочек будет также зависеть от положения ротора, вращая который получим попеременное зажигание лампочек. Лампочки можно соединить звездой или треугольником.
Рис. 15а.
2. Демонстрация соединений потребителей звездой и треугольником.
Эту демонстрацию можно осуществить при помощи лампочек (рассчитанных на напряжение 13,5 в и ток 0,18 а), подключенных к самодельному генератору (см. выше).
Соединение ламп звездой и треугольником можно продемонстрировать при помощи демонстрационных щитов (рис. 9 а и б). Щиты включаются в трехфазную сеть с напряжением 220/380 в. При соединении звездой (рис. 9 а) для измерения линейных и фазных напря-
жений вольтметры подключаются к клеммам Л, а амперметры — к зажимам 3. Для измерения линейных токов при соединении треугольником (рис. 9 б) амперметры подключаются к зажимам 3, а для измерения фазных токов — к клеммам А^.
3. Демонстрация вра-щ ающегося магнитного поля.
а) Дается понятие вращающегося магнитного поля путем поворота магнита (рис. 10).
б) Вращающееся магнитное поле получаем при помощи трехфазного тока, используя для этой цели статор электродвигателя. Статор включается в сеть трехфазного тока низкого напряжения (линейное напряжение 38 в) или, если нет трансформатора, в сеть трехфазного тока с напряжением 220/380 в через лампочки мощностью 100—200 вт. Обмотки статора можно включать не только звездой, как указано на схеме, но и треугольником (рис. 17 и 18).
После включения статора в цепь помещают внутри его магнитную стрелку (рис. 15 а и б).
в) Демонстрация вращения рамки (рис. 14), беличьего колеса (рис. 12) и ротора (рис. 13) производится следующим образом. С одной стороны статора вставляется диск (рис. 11). На ось, сделанную из стальной проволоки диаметром 2 мм и длиной 25 см, надевается рамка. Рамка вместе с осью помещается в статор, причем ось продевается через отверстие в диске. Второй конец
оси можно держать в руках, но лучше его закрепить при помощи второго диска, вставленного с другой стороны статора.
Установка беличьего колеса и ротора и демонстрация их вращения производится в таком же порядке.
Для того чтобы было лучше видно вращение рамки беличьего
'Доска
Рис. 18.
колеса и ротора, внутреннюю часть статора необходимо осветить при помощи осветителей (рис. 16).
Включение обмоток статора генератора и электродвигателя демонстрируется при помощи щитков с клеммами (рис. 8).
ВАТТМЕТР, СДЕЛАННЫЙ ИЗ СЧЕТЧИКА ЭНЕРГИИ ОДНОФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Ваттметр, предназначенный для измерения мощности однофазного переменного тока, легко изготовить, использовав для этой цели счетчик энергии однофазного переменного тока.
При изготовлении ваттметра со счетчика снимается весь счетный механизм. Магнитный тормоз служит успокоителем диска.
Диск следует вынуть из подшипников и с его оси снять червяк, служащий для передачи вращения диска счетному механизму. Для этого надо сначала снять медный колпачок с оси, затем снять червяк, а колпачок надеть опять на ось диска. Снимать колпачок и червяк надо при помощи отвертки, чтобы не погнуть ось диска (рис. 19).
Затем нужно сделать приспособление, создающее противодействующий момент движению диска при включении прибора. Можно использовать пружину от балансира (маятника) будильника или пружину для завода наручных часов.
Один конец пружины закрепляется на оси диска при помощи втулочки с разрезом, уже имеющейся на оси (рис. 21), другой, на
ружный, конец закрепляется при помощи специального держателя (рис. 20).
Держатель делается из медной проволоки диаметром 1 мм. Ко
нец, к которому крепится пружина, делают плоским и загибают так, чтобы на нем получилась узкая петелька. В петельку вставляют наружный конец пружины, зажимают его и запаивают.
На свободном конце держателя делается петелька диаметром около 5 мм. При помощи этой петельки держатель крепится на конусе верхнего подшипника диска (рис. 20). Для того чтобы закрепить держатель, следует от-
вернуть винт пружины, прижимающий подшипник. Под пружину надо положить петельку держателя так, чтобы она наделась на
Пластинчатая Конус подшипника пружина \ Держатель
винт Корпус Колпачок Ось.
Втулочка Спиральная пружина
Рис. 20.
Ю Своими руками
11гла
141
конус подшипника, и завернуть винт. Такое крепление держателя позволит легко установить диск, а следовательно, и стрелку в нужном положении, т. к. она имеет с диском общую ось вращения.
Стрелка делается из тонкой проволоки диаметром 0,2—0,3 мм
Ось
Рис. 21.
1
вается малое отверстие (диаметром
Стрелка
Шкала
Диск
Рис. 22.
Клин (проволока)
и закрепляется на диске. Для крепления стрелки в диске просверли-t). В отверстие вставляется конец стрелки и заклинивается кусочком проволоки соответствующего диаметра (рис. 22).
Шкала к прибору делается из жести (рис. 23), на которую наклеивается полоска белой бумаги. При помощи винтов шкала крепится к основанию прибора.
Чтобы перемычка между концами скобы, на которой крепится весь механизм счетчика, не мешала установке шкалы и вращению стрелки, ее надо выпилить. Прочность прибора при этом не уменьшается.
Сборка прибора производится в следующем порядке:
1) закрепляют пружину на оси диска, а стрелку на диске;
2) устанавливают диск;
3) закрепляют держатель;
4) укрепляют наружный конец пружины на держателе;
5) устанавливают шкалу.
После сборки прибора приступают к его градуированию. Гра
дуирование производится при помощи фабричного ваттметра. В качестве нагрузки • лучше брать ламповый реостат из одинаковых ламп. Лампы надо брать по 15—25 вт.
Чувствительность прибора зависит от упругости пружины.
После градуирования бумажную полосу надо снять с жес-
Рис. 23.
ти, точно отметить ее положение, аккуратно перечертить шкалу на другой полоске бумаги и закрепить ее опять на жести.
Крышку корпуса прибора можно сделать такой формы, которая указана на рисунке 24. Она делается из белой жести. Окно, вырезанное для шкалы, закрывается крышкой, склеенной из тонкого целлулоида.
Описанный ваттметр прост в изготовлении и устройстве.
При работе с прибором надо его закрепить на стойке в вертикальном положении.
А. С. ДР О Б AT Учитель физики Дриссенской СШ Витебской области
СЕМЬ САМОДЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
1. Прибор для демонстрации сложения движений (скоростей), направленных под углом друг к другу. Два боковых щита прибора делают из трехслойной фанеры или деревянной доски толщиной 15—20 мм (рис. 1). Размеры щитов следующие: длина нижнего основания — 300 мм, длина верхнего основания — 150 мм, высота — 350 мм.
На расстоянии 50 мм от верхних оснований сверлят в щитах от
верстия для крепления молотков.
Два одинаковых деревянных молотка имеют размеры: длина рукоятки 250 мм, диаметр обуха 70 мм, длина молотка 100 мм.
Молотки крепятся на болтах так, чтобы они могли свободно поворачиваться.
На расстоянии 200 мм от стороны аб и НО мм от нижнего основания в обоих щитах прорезают вертикальные пазы длиной 40 мм, в которых должны перемещаться зубья (см. ниже) спу-
скового механизма.
Щиты скрепляют меж- ис* *
ду собой посредством клина так, чтобы образовался двугранный угол в 90° (рис. 3).
Спусковой механизм делают из проволоки диаметром 3—5 мм
и крепят к клину посредством шпилек (/) (рис. 4). По размерам спусковой механизм делается таким, чтобы зубья (2) входили в про-
рези боковых щитов и концы их выступали с лицевой стороны щи-
Рис. 2.
тов на 15—20 мм. Шпильки устанавливают так, чтобы концы зубьев находились вверху щелей. Между верхней шпилькой и кнопкой-гайкой (5) на стержень надевают пружину.
На токарном станке вытачивают шар диаметром 80—100 мм.
Подготавливают прибор к работе: нажимают кнопку-гайку вниз до отказа, отводят оба молотка вдоль боковых щитов за зубья и отпускают кнопку. Молотки остаются отведенными в стороны, т. к. зубья спускового механизма удерживают их. Кладут шар на стол в вершину угла, образованного боковыми щитами (рис. 5). Нажав на кнопку спускового механизма, ударяют одновременно обоими молотками по шару. Он будет перемещаться по диагонали аб (рис. 5). От раздельного удара шар будет перемещаться по линиям ав, аг.
2. Динамометр (рис. 6). Упругую стальную пластину размером 400 Х20 мм, толщиной 1—2 мм предварительно «отпускают» (на-
гревают до высокой температуры и дают возможность медленно остыть).
В концах пластины делают сквозные прямоугольные прорези (размеры даны на рисунке 7) и отверстия для крепления дуг.
Сгибают пластину углом в 60—70° и закаливают (нагрев до высокой температуры и опустив сразу же в холодную воду). К верхней
стороне угла прикрепляют дугу (из металлической пластинки), свободно проходящую через прорезь в нижней стороне. К концу дуги прикрепляют крючок. К нижней стороне угла прикрепляют другую дугу, проходящую через верхнюю прорезь. Заканчивается дуга кольцом.
К крючку подвешивают гирьки и градуируют шкалу
Рис. 3.
динамометра.
3. Прибор для демонстрации полного внутреннего отражения (рис. 8). У дна большой консервной банки делают два отверстия, находящиеся на одной высоте в диаметрально противоположных местах боковой поверхности банки. В отверстия впаивают трубоч
ки. Одну из них закрывают пробкой, другую — герметически стеклянной пластинкой.
Наполняют банку водой.
Демонстрацию проводят в затемненном классе. Пучок света от
фонаря пропускают через стеклянную пластинку. Вынимают пробку.
Лучи света, входя в струю, имеющую параболическую форму, испытывают в ней много раз полное внутреннее отражение. Струя кажется огненной. Ставя перед стеклянной пластинкой светофильтры, можно изменять цвет струи.
4. Прибор для демонстрации явления теплоотдачи различными поверхностями.
Устройство и размеры прибора указаны на рисунке 9.
На вертикальную стойку прикрепляют с помощью скоб из
жести два одинако
вых воздушных термометра и шкалу с горизонтальными линиями.
Термометром служит колба, плотно закрытая пробкой, через которую проходит стеклянная трубка. Пробку заливают сургучом (или замазывают замазкой). Снизу к вертикальной стойке прикрепляют небольшой прямоугольный сосуд, сделанный из жести, так, чтобы концы трубочек термометров немного не доходили до дна сосуда.
Между колбами на вертикальной стойке прикрепляют деревянную полочку, на которую ставят жестяную банку из-под консервов. Одну сторону боковой поверхности банки покрывают копотью.
Подготавливают прибор к работе: переворачивают его концами трубочек вверх и коптят обе колбы одновременно на пламени свечи, вновь переворачивают и наливают в сосуд подкрашенной воды, предварительно приготовленной. Вода из сосуда начнет подниматься в трубках вверх, так как колбы будут остывать. Когда колбы остынут, вода в трубках установится на определенной высоте.
Ставят банку на полочку (как показано на рисунке 9) и наливают в нее горячей воды. Через некоторое время уровень воды в одной
из трубочек опустится ниже, чем в другой: именно, в той трубочке термометра, к колбе которого повернута закопченная поверхность жестяной банки, так как черная поверхность излучает тепловые лучи сильнее, чем белая.
5. Самодельный квадратный электрометр. Многие опыты по электростатике с обычными школьными электроскопами (электрометрами) демонстрировать трудно или вообще невозможно. В таких случаях незаменим квадратный
электрометр, который можно сделать самим (рис. 10).
Берут большую бутыль из белого стекла (диаметр дна 150 — 200 мм). Отрезают от бутыли дно. Для этого делают кольцевой
надрез напильником вдоль окружности бутыли на некотором расстоянии от дна. Берут часть спирали от электроплитки, выравнивают ее и обвивают по надрезу вокруг бутыли. В месте, где концы витка сходятся, прокладывают между ними кусочек асбеста (для предотвращения замыкания). Подключают виток через реостат (регулирующий накал спирали) или трансформатор в осветительную сеть. Виток нагреет стекло в местах соприкосновения с ним до высокой температуры.
Освободив бутыль от витка, немедленно обливают ее по надрезу холодной водой.
Края бутыли вдоль линии разреза отшлифовывают с помощью напильника или точильного бруска. (Горячкин Е. Н., «Методика преподавания физики в семилетней школе», том 3, стр. 451.)
Рис. 6.
Тонкий станиолевый круг (диаметром 100—150 мм), разрезанный на четыре квадранта, наклеивают на изолирующую пластинку (рис. 11). Противоположные квадранты соединяют между собой проводником. Изолирующую пластинку крепят на деревянную подставку.
Рис. 9.
Над квадрантами на тонкой проводящей нити подвешивают лемнискату, вырезанную из тонкого алюминиевого листа.
Проводящую нить прикрепляют к металлическому стержню, проходящему через пробку-изолятор, вставленную в бутылку без дна. На нити укрепляют маленькое зеркальце, сделанное из кусочка зеркального стекла от елочных игрушек. Обе пары квадрантов заряжают разноименно от батареи. Сообщая заряд лемнискате через стержень, заставят ее вращаться в ту или другую сторону (в зависимости от знака заряда).
При освещении зеркальца пучком света «зайчик» от него при вращении лемнискаты будет перемещаться по стене (или по шкале).
рис ю. 6. Прибор для демонстрации
распределения зарядов по поверхности проводника (рис. 12). Из проволоки (лучше стальной) диаметром 1,5—2 мм делают кольцо (диаметром 250 мм) с ручкой(рис. 13). Ручка длиной 50—70 мм делается из того же куска проволоки (или припаивается отдельный кусок) и нужна для крепления кольца в изолирующем штативе.
Из тонкой кисеи (или другого проводящего материала) делают мешок в виде сачка длиной 500 мм (рис. 14). Прикрепляют его к проволочному кольцу. Это делают так: загибают края мешка и заруб-ливают на швейной машинке на-столько, чтобы в паз входила проволо- va
ка. Продевают в паз мешка кольцо (рис. 15). Пропускают через вершину конуса мешка шелковую нить длиной 1,5 л и закрепляют так, чтобы ее кон-цы были симметричны относительно вершины сачка. ] ]
Укрепляют кольцо с мешком в ( \
изолирующем штативе. Заряжают ме- \ )
шок с помощью электрофорной ма- — ' /
шины, соединив проводником один из кондукторов машины с ножкой кольца. Рис* 11 •
Прикасаются пробным шариком к наружной и внутренней поверхностям мешка и передают заряд шарика электроскопу (лучше квадратному электрометру). Убеждаются, что заряд распределяется только по наружной поверхности мешка.
Если мешок вывернуть посредством шелковой нити так, чтобы наружная его поверхность сделалась внутренней и наоборот, то заряд перейдет опять на наружную поверхность.
7. Демонстрация явления интерференции света с помощью тонких пленок из целлулоида. Обычно интерференцию в отраженном свете демонстрируют с помощью мыльных пленок. Этот способ не-
удобен тем, что мыльные пленки быстро лопаются. С помощью же одной целлулоидной пленки эту демонстрацию можно проводить
много раз.
Целлулоидную пленку делают так: 1,5 г целлулоидной кинопленки растворяют в 80 куб. см ацетона и в 10 куб. см эфира. Каплю полученного лака капают на поверхность дистиллированной воды, налитой в широкую ванночку. На поверхности воды образуется пленка. Подводят под нее проволочную петлю и вынимают пленку из воды. Для лучшего натяжения пленки заворачивают ее края на петле. Закреп
ляют петлю в штативе. Направляют на пленку пучок света от фонаря и с помощью собирающей линзы проектируют пленку в отраженном свете на белый экран (рис. 16).
Рис. 16.
С. С. РУ БЕРТ
Учитель физики СШ № 1 г. Витебска
1. ПРИБОР ДЛЯ ПРОВЕРКИ ОБЪЕДИНЕННОГО ЗАКОНА ГАЗОВОГО состояния
Прибор для проверки объединенного газового закона представляет собой укороченный манометр. Из стеклянной трубки длиной НО мм и диаметром 4—5 мм выгибают колено высотой 30 мм. При помощи двух пластинок трубку крепят к шкале из фанеры или металла. Нижний конец трубки должен быть предварительно запаян. Гнуть и запаивать стекло можно на спиртовке или паяльной лампе. Деления на шкале наносят острым гвоздем в миллиметрах или условных единицах. Заполнение трубки производится ртутью. Меньшее колено не должно быть заполнено на 10— 5лш. Для проведения лабораторных работ в IX классе таких приборов необходимо изготовить 8—10 штук.
2. ПАТРОНЫ ДЛЯ ЛАМПОЧЕК
Необходимое количество патронов для лампочек можно изготовить следующим образом. Из куска проволоки диаметром 0,8—1 мм наматывается 3 витка по размеру нарезной части цоколя лампочки. На дощечке 60 X 40 X 10 мм в центре крепится кусочек жести, а над ним — проволочные витки. (Схема крепления витков показана на рисунке 2.)
Концы проводов — один из витков, второй от кусочка жести — подводят к же-
стяным втулкам, вставленным в дощечку. рис. t
Лампочка ввинчивается в спираль до тех пор, пока она не коснется жестяной пластинки. Концы проводов от источника тока вставляют во втулки.
Если цоколь лампочки не имеет резьбы (например, лампочка в 6—12 в от фар автомашины), то патроны для нее можно изготовить так: к доске прибиваются две полоски жести 10 X 3 мм (по размеру контактов), а над ними — два держателя, вогнутые, из проволоки диаметром 0,8—1 мм. (Форма и расположение деталей показаны на рисунках 2, 3.)
Рис. 3.
О ГЛАВЛЕНИЕ
Стр
Предисловие < . , . ........................................ 3
Г. С. ОПЕНЧУК. Изготовление наглядных пособий по физике в средней школе............................................ 5
А. И. МИЛЕВСКИМ. Конструирование и изготовление приборов в школьных мастерских .......................................... 37
В. И. ДРОЗД. Некоторые приборы для демонстраций по физике . . 54
А. Я. ЧЕРНУЛИЧ. Самодельные приборы для проведения лабораторных работ в VIII классе................................... 69
И. А. БЕРМАН. Из опыта работы кружка по изготовлению физических приборов............................................. 78
Л. Я. ГУРЕВИЧ. Изготовление приборов и моделей по курсу электричества в X классе...................................... 92
С. Т. КОРЧАГИН. Действующая модель асинхронного электродвигателя трехфазного тока....................................... 123
А. А. БЫТЕВ. Самодельные приборы по теме «Трехфазный ток» . . 129
А. С. ДРОБАТ. Семь самодельных приборов ....................... 145
С. С. РУ БЕРТ. 1. Прибор для проверки объединенного закона газового состояния. 2. Патроны для лампочек.................. 153
СВОИМИ РУКАМИ
Сборник, статей под редакцией И. Е. Дорского
Редактор Г. Я. Шереметьев Техред актор И. Я. Кдрпинович Корректоры Т. Г. Минчукова и Т. М. Белая
АТ 01388. Сдано в набор 29/IV 1959 г. Подписано к печати 1/VIII 1959 г. Бумага 60x92 Vie- Бум. лист. 4,875. Печ. лист. 9,75. Уч.-изд. лист. 8,84. Тираж 8 000 экз. Зак. 200. Цена 3 руб. 40 коп.
Полиграфкомбинат им. Я. Коласа, Минск, Красная, 23.
ЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКА SHEBA.SPBPU/ZA
Хочу всё знать (теория) ЮНЫЙ ТЕХНИК (ПРАКТИКА) ДОМОВОДСТВО (УСЛОВИЯ)