Инфоурок Физика Научные работыПроект "Сборка электрофорной машины"

Проект "Сборка электрофорной машины"

Скачать материал
библиотека
материалов

Адмиралтейский район Санкт-Петербурга

Государственное бюджетное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа

235 им. Д. Д. Шостаковича

с углубленным изучением предметов художественно - эстетического цикла Адмиралтейского района Санкт-Петербурга

190121,г. Санкт-Петербург, наб. р. Пряжки, д. 2-4, 6,

т/факс 572-51-62, 572-58-46, 572-58-45



Городская научно-практическая

конференция старшеклассников

Санкт-Петербурга

«Лабиринты науки»





Секция «Физика. Астрономия»



«Сборка электрофорной машины»





Выполнил:

Ермилов Егор.,

учащийся 8 класса сфм

Руководитель работы:

Кокшарова О.А., учитель физики,

ГБОУ средняя школа №235 им.Д.Д.Шостаковича







Санкт-Петербург

2019

Оглавление







ВВЕДЕНИЕ

В истории науки было создано несколько видов электрофорных машин. Первая электростатическая машина появилась около 1650 г. Ее сконструировал немецкий ученый, Отто фон Герике. Работа этой машины основывалась на явлении электризации тел трением. В дальнейшем было создано большое количество разнообразных конструкций электрических машин трения, но все они имели общий существенный недостаток: работа с такими машинами требовала приложения очень больших физических усилий. В то же время она имела более простую конструкцию. В 1865 г. физик-экспериментатор из Германии Август Теплер разработал чертежи электрофорной машины. Одновременно с этим было сделано второе независимое открытие подобного агрегата немецким ученым Вильгельмом Хольцем. Машина Хольца по сравнению с машиной Теплера позволяла получать большую разность потенциалов и могла использоваться в качестве источника постоянного электрического тока. Простая начальная конструкция применения электрофорной машины в 1883 г. была усовершенствована Джеймсом Вимшурстом из Англии. Генератор Вимшурста или электрофорная машина – это индукционный электростатический прибор, созданный как непрерывный источник электрической энергии. В XXI веке используется как вспомогательная техника для демонстрации физических опытов, касающихся различных электрических эффектов и явлений, поэтому мы решили собрать ее самостоятельно.

Электрофорная машина Вильгельма Хольца

Генератор Вимшурста

Современная модель



Гипотеза. Мы предполагаем, что работающую электрофорную машину можно создать в домашних условиях

Цель работы: Собрать электрофорную машину.

Задачи:

  • Изучить и проанализировать литературу по истории изобретения электрофорной машины;

  • Сравнить достоинства и недостатки различных видов электрофорных машин;

  • Сформулировать принцип работы электрофорной машины;

  • Собрать электрофорную машину;

  • Дать рекомендации по сборке электрофорной машины.



Процесс сборки

Материалы:

  • Виниловые пластинки, 2 шт;

  • Алюминиевый скотч;

  • Фанера;

  • Стеклянные банки 2 шт;

  • Контакты для крепления проводов;

  • Болты с гайками;

  • Многожильныные провода;

  • Изолента;

  • Латунные трубки;

  • Телефонный кабель;

  • Болт 8мм 4 шт;

  • Гайки 8 шт;

  • Шайбы 6шт;




Инструменты:

  • Ножницы;

  • Резак по бумаге;

  • Линейка;

  • Простой карандаш;

  • Транспортир;

  • Ручка;

  • Электролобзик;

  • Пила;

  • Фрейзерная машина;

  • Дрель;

  • Кусачки;

  • Пассатижи;

  • Отвертка крестовая и обычная;

  • Циркуль;

  • Пинцет;

  • Клеевой пистолет.





Описание сборки машины:

  1. Берем две виниловые пластинки одинакового диаметра, на них будет образовываться статический заряд.

Размечаем пластинку на чётное количество сегментов.

hello_html_m21a2dc1d.jpghello_html_695639a4.jpg


  1. Наклеиваем на каждую сторону пластинки алюминиевые лепестки. Всего понадобилось – 32 штуки

hello_html_m60736686.jpg





  1. Изготавливаем лейденские банки. С помощью алюминиевого скотча оклеиваем стеклянную банку на две трети корпуса, внутри и снаружи.

hello_html_310d23fb.jpg

  1. С помощью электролобзика и фрейзерной машины выпиливаем основные деревянные детали: подставку, деревянные стойки, шкивы, рукоятку для вращения. С помощью столярного клея, склеиваем детали шкива.

hello_html_1db2958b.jpghello_html_m4dd6d550.jpg

hello_html_m5c3915d9.jpghello_html_5cd07b65.jpg

  1. Пилим латунную трубку на сегменты длинной 30 см. Острым гвоздём пробиваем отверстия, в которые в дальнейшем вставим гвозди, играющие роль коллектора. Латунную трубку загибаем в виде подковы. В другие две латунные трубки вставляем в отверстия с двух сторон очищенную от оплетки жилу телефонного кабеля. Они будут выполнять функцию щеток в нейтрализаторе.

hello_html_10090292.jpghello_html_m6d927048.jpg

hello_html_4dfbcfb8.jpghello_html_m2ee6accb.jpg

  1. Соберем всю конструкцию с помощью болтов диаметром 8 и длинной 120мм. В соответствии с получившимся расстоянием между стойками, закрепим их на подставке с помощбю столярного клея.

hello_html_5d0791a2.jpghello_html_510472c8.jpg


  1. Просверлим болты и закрепим в них латунные трубки коллектора с помощью проволоки. Нижнюю часть болта закрепим в крышке лейденской банки гайками, через кузовную шайбу(для устойчивости). Под нижнюю гайку заведем цепь, с длинной достаточной для её устойчивого контакта с дном банки. Установим банки с закрепленными на них коллекторами на алюминиевую полосу и закрепим её клеевым пистолетом так, чтобы подкова коллектора располагалась симметрично относительно дисков. В пробитые отверстия вставим гвозди, с минимальным зазором относительно диска. Для изготовления разрядника потребовались две латунные трубки и шарики оклеенные алюминиевой фольгой, позже в инструментах нашлись две детали в скруглённых конусов которые и заменили шарики. Для ремней шкивов использовали текстильные резинки для волос. Трубки изолировали синей и красной изолентой.



hello_html_m5ca599a6.jpg









Принцип действия электрофорной машины

Электрофорная машина двойного вращения состоит из двух встречно вращающихся дисков. На обоих дисках находятся проводящие сегменты, которые изолированы друг от друга. Две обкладки с обоих сторон дисков вместе образуют по одному конденсатору. Из-за этого ее еще иногда называют - конденсаторной машиной. На каждом диске находятся также по нейтрализатору, который отводит заряд щетками с двух противоположных сегментов диска на землю. С левой и правой стороны дисков находятся коллекторы. В них поступают сгенерированные заряды снятые гребенками с краев как переднего, так и заднего диска. В большинстве случаев заряды собираются в конденсаторы, такие как, например, Лейденская банка для произведения более сильных искр. Перед началом эксплуатации необходимо наэлектризовать оправы разноименными зарядами (например, р +, а р' -). Эти оправы (полоски) в соответствии с явлением индукции будут действовать на вращающийся диск В (рисунок 2), а через него на гребенки О и О', при этом р, обладая положительным зарядом, вызовет через влияние появление отрицательного заряда в части m диска В и притянет тот же заряд из гребенки О, который отложится в части m' диска В.

hello_html_m1d1791b3.jpg

Таким образом, диск В электризуется отрицательно на обеих своих сторонах в m и m', в то время как гребенка О и кондуктор Сг заряжаются положительно. По мере вращения диска m и m' перемещаются к окну F', где поверхность m' усиливает влияние полоски р', притягивая из гребенки С' положительный заряд, заряжая гребенку О' и кондуктор С'г' отрицательно. В свою очередь m, оказывая индуктивное воздействие на полоску р', притягивает положительный заряд, поддерживая ее в отрицательном состоянии. Затем части m и m' снова проходят перед окном F и т.д., повторяя последовательно описанный процесс.









заключение;

  • В ходе работы выяснили, что существует несколько видов электрофорных машин;

  • Механическую энергию можно с помощью электрофорной машины перевести в электрическую;

  • Столкнулись с проблемой точности описания прибора и используемых материалов;

  • Сформулировали принцип действия электрофорной машины

  • Рекомендации по сборке электрофорной машины:

    • токосъемник должен иметь форму заострённого конуса.

hello_html_m78c9a401.png

    • щетки нейтрализатора и коллектор в разных источниках называли одинаково "нейтрализатор" по этой причине возникла трудность с позиционированием щёток нейтрализатора. Проверяя опытным путём, подтвердили теоретические данные о положении нейтрализаторов на 300 относительно коллектора.

hello_html_6e19f3e5.png

    • трудности с подбором деталей для шкива и устранением погрешностей втулок из-за который возникало сильное биение дисков.





список использованной литературы (библиография);



https://studbooks.net/1961778/matematika_himiya_fizika/konstruktsiya_elektrofornoy_mashiny

http://electricity-automation.com/page/elektrofornaya-mashina-generator-wimshursta

https://vashtehnik.ru/enciklopediya/elektrofornaya-mashina.html

https://ru.wikipedia.org/wiki/Электрофорная_машина





13

  • Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
    Пожаловаться на материал
Курс профессиональной переподготовки
Учитель физики
Курс повышения квалификации
Скачать материал
Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
также Вы можете выбрать тип материала:
Краткое описание документа:

Проблема: В истории науки было создано несколько видов электрофорных машин. В 1865 г. физик-экспериментатор из Германии Август Теплер разработал итоговые чертежи электрофорной машины. Одновременно с этим было сделано второе независимое открытие подобного агрегата немецким ученым Вильгельмом Хольцем. Главным отличием прибора была возможность получать большую мощность и разность потенциалов. Хольц считается создателем источника постоянного электрического тока. Простая начальная конструкция применения электрофорной машины в 1883 г. была усовершенствована Джеймсом Уимсхерстом из Англии. Генератор Вимшурста или электрофорная машина – это индукционный электростатический прибор, созданный как непрерывный источник электрической энергии. В XXI веке используется как вспомогательная техника для демонстрации физических опытов, касающихся различных электрических эффектов и явлений, поэтому мы решили собрать ее самостоятельно.

Гипотеза. Мы предполагаем, что работающую электрофорную машину можно создать в домашних условиях

Цель работы: Собрать электрофорную машину.

Проверен экспертом
Общая информация
Скачать материал

Вам будут интересны эти курсы:

Курс повышения квалификации «Информационные технологии в деятельности учителя физики»
Курс профессиональной переподготовки «Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс профессиональной переподготовки «Организация и предоставление туристских услуг»
Курс повышения квалификации «Экономика и право: налоги и налогообложение»
Курс повышения квалификации «История и философия науки в условиях реализации ФГОС ВО»
Курс повышения квалификации «Организация практики студентов в соответствии с требованиями ФГОС технических направлений подготовки»
Курс профессиональной переподготовки «Организация деятельности экономиста-аналитика производственно-хозяйственной деятельности организации»
Курс профессиональной переподготовки «Организация маркетинга в туризме»
Курс повышения квалификации «ЕГЭ по физике: методика решения задач»
Курс повышения квалификации «Актуальные вопросы банковской деятельности»
Курс профессиональной переподготовки «Организация деятельности по водоотведению и очистке сточных вод»
Курс профессиональной переподготовки «Организация процесса страхования (перестрахования)»
Курс профессиональной переподготовки «Организация маркетинговой деятельности»
Курс профессиональной переподготовки «Стратегическое управление деятельностью по дистанционному информационно-справочному обслуживанию»

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.