PL248566B1 - Przyrząd do badania efektu Mojżesza w polu elektrycznym - Google Patents

Description

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

Z książki autorstwa Danuty Tokar, Bronisława Tokara i Piotra Łabuza, zatytułowanej „Zbiór zadań doświadczalnych z fizyki, kurs średni, wydanej przez Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne w warszawie w 1984 r. jest znany układ do badania wpływu pola elektrycznego na kształt powierzchni swobodnej wody. Znany układ składa się z naczynia z wodą, zaś na powierzchni swobodnej tej wody została położona płasko niewielka, natłuszczona moneta, nie tonąca w wodzie dzięki napięciu powierzchniowemu. Oprócz tego w skład układu wchodzi naelektryzowana przez pocieranie laska ebonitowa, której koniec jest umieszczany w niewielkiej odległości do powierzchni wody obok monety. Działanie układu polega na tym, że po zbliżeniu końca naelektryzowanej laski do powierzchni wody następuje naelektryzowanie wody przez indukcję elektrostatyczną. Przez to część wody znajdująca się w pobliżu końca laski jest przyciągana do tego końca i tworzy wzniesienie, po którym moneta się zsuwa. W wyniku tego moneta zachowuje się tak, jakby była odpychana od laski. Z tej samej książki jest też znany układ do badania wpływu pola elektrycznego na przepływającą wodę. Ten układ składa się z laminarnego strumienia wody wypływającej z kranu i naelektryzowanej przez pocieranie rury, wykonanej z polichlorku winylu. Po zbliżeniu rury do tego strumienia woda ulega naelektryzowaniu przez indukcję elektrostatyczną. W wyniku tego strumień wody jest przyciągany w kierunku rury i ulega odchyleniu od początkowego kierunku.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że przyrząd do badania efektu Mojżesza w polu elektrycznym zawiera ciecz nie przewodzącą prądu elektrycznego, wypełniającą częściowo prostopadłościenne, otwarte od góry naczynie, nad którym znajduje się płasko-wypukła soczewka skupiająca, ustawiona ukośnie do powierzchni cieczy. Dolny brzeg soczewki jest przyklejony do górnego brzegu naczynia, zaś do narożników przeciwległego, górnego brzegu soczewki są przyklejone górne końce dwóch wsporników w postaci prętów o prostokątnym przekroju poprzecznym, a dolne końce wsporników są przyklejone do narożników górnego brzegu naczynia. Ogniskowa soczewki jest większa niż odległość jej górnej krawędzi od dna naczynia, soczewka jest zwrócona płaską powierzchnią ku górze. Naczynie, soczewka i wsporniki są wykonane z materiału przezroczystego, korzystnie z polimetakrylanu metylu. Naczynie jest połączone z podstawą w kształcie prostokątnej płyty za pomocą czterech pionowych słupków w kształcie prętów o kołowym przekroju poprzecznym, przy czym słupki są rozmieszczone w pobliżu narożników naczynia i podstawy i górne końce słupków są osadzone na wcisk w nieprzelotowych otworach w dnie naczynia, a dolne końce tych słupków są osadzone na wcisk w nieprzelotowych otworach w górnej powierzchni podstawy. Do dolnej powierzchni dna naczynia, na jej dwóch przeciwległych krótszych bokach, są przyklejone cztery izolatory w kształcie prostopadłościennych kloców z poziomymi otworami i przez te otwory w naprzeciwległych izolatorach przechodzą prostoliniowe, równoległe do siebie dwa druty, skierowane wzdłuż dłuższych boków naczynia, przy czym izolatory są rozmieszczone symetrycznie względem dna naczynia. Końce drutów wychodzące z izolatorów od strony zewnętrznej naczynia są połączone ze sobą równolegle za pomocą przewodów zwierających i przyłączone za pomocą przewodów w izolacji do wyjścia zasilacza wysokiego napięcia, przymocowanego do podstawy i zaopatrzonego w pokrętło regulacji tego napięcia. Wartość napięcia jest odczytywana na woltomierzu, umieszczonym na zasilaczu. Zasilacz jest wyposażony w wyłącznik, przewód przyłączeniowy do sieci, zakończony wtyczką do gniazda sieciowego. Podstawa, słupki oraz izolatory są wykonane z materiału elektroizolacyjnego o dużej rezystywności, korzystnie z tekstolitu.

Główną zaletą rozwiązania jest funkcjonalność, pozwalająca na dokładne badanie, jak zmiany wartości natężenia pola elektrycznego wpływają na kształt powierzchni swobodnej cieczy umieszczonej w tym polu. Dodatkowymi zaletami rozwiązania są bezpośrednia widoczność zachodzących efektów, niezawodność działania i prosta konstrukcja przyrządu.

Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podłużny przyrządu płaszczyzną A-A, fig. 2 stanowi jego widok z przodu, natomiast fig. 3 pokazuje ten przyrząd w widoku z góry.

Przyrząd do badania efektu Mojżesza w polu elektrycznym zawiera ciecz nie przewodzącą prądu elektrycznego 1, wypełniającą częściowo prostopadłościenne, otwarte od góry naczynie 2, nad którym znajduje się płasko-wypukła soczewka skupiająca 3, ustawiona ukośnie do powierzchni cieczy 1.

Dolny brzeg soczewki 3 jest przyklejony do górnego brzegu naczynia 2, zaś do narożników przeciwległego, górnego brzegu soczewki 3 są przyklejone górne końce dwóch wsporników 4, 5 w postaci prętów o prostokątnym przekroju poprzecznym, a dolne końce wsporników 4, 5 są przyklejone do narożników górnego brzegu naczynia 2. Ogniskowa soczewki 3 jest większa niż odległość jej górnej krawędzi od dna naczynia 2. Soczewka 3 jest zwrócona płaską powierzchnią ku górze. Naczynie 2, soczewka 3 i wsporniki 4, 5 są wykonane z polimetakrylanu metylu. Naczynie 2 jest połączone z podstawą 6 w kształcie prostokątnej płyty za pomocą czterech pionowych słupków 7, 8, 9, 10 w kształcie prętów o kołowym przekroju poprzecznym, przy czym słupki 7, 8, 9, 10 są rozmieszczone w pobliżu narożników naczynia 2 i podstawy 6 i górne końce słupków 7, 8, 9, 10 są osadzone na wcisk w nieprzelotowych otworach w dnie naczynia 2, a dolne końce tych słupków są osadzone na wcisk w nieprzelotowych otworach w górnej powierzchni podstawy 6. Do dolnej powierzchni dna naczynia 2, na jej dwóch przeciwległych krótszych bokach, są przyklejone cztery izolatory 11, 12, 13, 14 w kształcie prostopadłościennych kloców z poziomymi otworami i przez te otwory w naprzeciwległych izolatorach przechodzą prostoliniowe, równoległe do siebie dwa druty 15, 16, skierowane wzdłuż dłuższych boków naczynia 2, przy czym izolatory są rozmieszczone symetrycznie względem dna naczynia 2. Końce drutów wychodzące z izolatorów 11, 12, 13, 14 od strony zewnętrznej naczynia 2 są połączone ze sobą równolegle za pomocą przewodów zwierających 17, 18 i przyłączone za pomocą przewodów w izolacji 19, 20 do wyjścia zasilacza wysokiego napięcia 21, przymocowanego do podstawy 2 i zaopatrzonego w pokrętło regulacji tego napięcia 22. Wartość napięcia jest odczytywana na woltomierzu 23, umieszczonym na zasilaczu 21. Zasilacz 21 jest wyposażony w wyłącznik 24, przewód przyłączeniowy do sieci 25, zakończony wtyczką 26 do gniazda sieciowego. Podstawa 6, słupki 7, 8, 9, 10 oraz izolatory 11, 12, 13, 14 są wykonane z tekstolitu.

Zasada działania przyrządu do badania efektu Mojżesza w polu elektrycznym polega na tym, że ciecz nie przewodząca prądu elektrycznego 1, znajduje się w niejednorodnym polu elektrycznym, wytwarzanym przez układ dwóch prostoliniowych drutów 15, 16, przyłączonych do zasilacza wysokiego napięcia 19, zostaje naelektryzowana przez indukcję elektrostatyczną. W wyniku tego ciecz jest wciągana w obszary pola elektrycznego o większym natężeniu, znajdujące się w pobliżu drutów. W ten sposób ciecz tworzy dwa równoległe do siebie wzniesienia 27 ponad drutami, natomiast między tymi wzniesieniami zostaje wytworzony obszar pozbawiony cieczy. Zwiększenie napięcia na zasilaczu 21 powoduje wzrost natężenia pola elektrycznego, wytwarzanego przez druty 15, 16 oraz zwiększenie wysokości wzniesień cieczy 27 i poszerzenie obszaru pozbawionego cieczy, natomiast zmniejszenie napięcia na zasilaczu 21 powoduje efekt odwrotny. Soczewka 3 spełnia rolę lupy, pozwalającej na dokładniejsze oglądanie powiększonego obrazu powierzchni cieczy 1 w naczyniu 2. Z tego powodu ogniskowa soczewki 3 musi być dłuższa, niż odległość jej górnej krawędzi od dna naczynia 2, gdyż wtedy ciecz 1 znajduje między ogniskiem soczewki 3 i tą soczewką i tylko wówczas soczewka 3 działa jako lupa, dając obraz pozorny, prosty i powiększony. Ponadto wykonanie podstawy 6, słupków 7, 8, 9, 10, oraz izolatorów 11, 12, 13, 14 z materiału elektroizolacyjnego o dużej rezystywności, korzystnie z tekstolitu, zapobiega upływowi prądu oraz umożliwia bezpieczne i skuteczne działanie przyrządu.

Claims (3)

1. Przyrząd do badania efektu Mojżesza w polu elektrycznym, zawierający ciecz nie przewodzącą prądu elektrycznego, znamienny tym, że ciecz (1) wypełnia częściowo prostopadłościenne, otwarte od góry naczynie (2), nad którym znajduje się płasko-wypukła soczewka skupiająca (3), ustawiona ukośnie do powierzchni cieczy (1), przy czym dolny brzeg soczewki (3) jest przyklejony do górnego brzegu naczynia (2), zaś do narożników przeciwległego, górnego brzegu soczewki (3) są przyklejone górne końce dwóch wsporników (4, 5) w postaci prętów o prostokątnym przekroju poprzecznym, a dolne końce wsporników (4, 5) są przyklejone do narożników górnego brzegu naczynia (2), a oprócz tego ogniskowa soczewki (3) jest większa niż odległość jej górnej krawędzi od dna naczynia (2) i soczewka (3) jest zwrócona płaską powierzchnią ku górze, przy czym naczynie (2), soczewka (3) i wsporniki (4, 5) są wykonane z materiału przezroczystego, a ponadto naczynie (2) jest połączone z podstawą (6) w kształcie prostokątnej płyty za pomocą czterech pionowych słupków (7, 8, 9,10) w kształcie prętów o kołowym przekroju poprzecznym, przy czym słupki (7, 8, 9, 10) są rozmieszczone w pobliżu narożników naczynia (2) i podstawy (6) i górne końce słupków (7, 8, 9, 10) są osadzone na wcisk w nieprzelotowych otworach w dnie naczynia (2), a dolne końce tych słupków są osadzone na wcisk w nieprzelotowych otworach w górnej powierzchni podstawy (6), a oprócz tego

PL 248566 Β1 do dolnej powierzchni dna naczynia (2), na jej dwóch przeciwległych krótszych bokach, są przyklejone cztery izolatory (11, 12, 13, 14) w kształcie prostopadłości en nych kloców z poziomymi otworami i przez te otwory w naprzeciwległych izolatorach przechodzą prostoliniowe, równoległe do siebie dwa druty (15, 16), skierowane wzdłuż dłuższych boków naczynia (2), przy czym izolatory są rozmieszczone symetrycznie względem dna naczynia (2), a ponadto końce drutów wychodzące z izolatorów (11, 12, 13, 14) od strony zewnętrznej naczynia (2) są połączone ze sobą równolegle za pomocą przewodów zwierających (17, 18) i przyłączone za pomocą przewodów w izolacji (19, 20) do wyjścia zasilacza wysokiego napięcia (21), przymocowanego do podstawy (2) i zaopatrzonego w pokrętło regulacji tego napięcia (22), natomiast wartość napięcia jest odczytywana na woltomierzu (23), umieszczonym na zasilaczu (21), a ponadto zasilacz (21) jest wyposażony w wyłącznik (24), przewód przyłączeniowy do sieci (25), zakończony wtyczką (26) do gniazda sieciowego, a ponadto podstawa (6), słupki (7, 8, 9, 10) oraz izolatory (11, 12, 13, 14) są wykonane z materiału elektroizolacyjnego o dużej rezystywności.

2. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że naczynie (2), soczewka (3) i wsporniki (4, 5) są wykonane z polimetakrylanu metylu.

3. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że podstawa (6), słupki (7), (8, 9, 10) oraz izolatory (11, 12, 13, 14) są wykonane z tekstolitu.