Презентация на тему Установка для изучения быстро протекающих процессов

протекающих процессов, которые не доступны для изучения в школьных

условиях.

Актуальность работы:
недостаточное внимание «быстрым» измерениям в школьном курсе физики.

Новизна работы:
имитация недоступных для школы процессов сравнительно простым движением тел.

Практическая значимость работы:
учебная установка для измерения характеристик быстро протекающих процессов.

давности, обязательно неработающая, потому что в ней нет защиты

от подачи анодного напряжения при холодном катоде. Пользы от неё не больше, чем от картинки в учебнике.

Отдельные электронно-лучевые трубки в виде радиодеталей для иллюстрации составных частей, но не для измерения характеристик ускоренных частиц-электронов.

Действующие кинескопы телевизоров, которые всё более заменяются жидкокристаллическими или плазменными панелями. Об ускорении электронов даже не вспоминают.

Вывод: создание имитации ускорителя актуально.

элементарные частицы или объекты заменяются имитаторами, то есть простыми

телами (шарами, цилиндрами).

2. Электростатический или
магнитный принцип
ускорения заменяется
гравитационным, то есть
притяжением тела к Земле.

Ускорение частицы имитируется падением тела.
Вопросы: 1) как измерить характеристики движения?
2) как измерить характеристики тела?

Ракета «Шквал»

для практики, как их рекламируют. Первая установка доказала это.
Трудно

юстировать, потому что это оптическая система источник света – фотодиод.

Вот такую установку сделали, попробовали с ней работать и отказались от неё.

Более пяти лет отлично и безотказно работает в школе измеритель ускорения свободного падения с миллисекундомером в приборе Ф292 для проверки реле.

Такой принцип надо применять в создаваемой установке!

длиной 1 метр.

Датчики – катушки индуктивности. Они выдают сигналы

о положении тела в трубе.

На метровой трубе датчиков 16, На двухметровой – 20.

Сигнал ~200 мВ с каждого датчика поступает на усилитель напряжения (К~100).

USB-осциллограф запоминает поступление сигналов во времени.

Расшифровка осциллограммы – это определение характеристик движения тела с магнитом, которое имитирует «видимую» частицу.

мм по 38 рублей.
Нашли провод ПЭЛ-0,26.
Намотали ровно 200 витков

при высоте катушки 2-3 мм.
Потом залили катушку клеем.

Изготовили клеммы и наклеили их на муфты.

Равномерно разместили муфты на трубе.

Припаяли провода.

Провода собрали в жгут.

Припаяли и прозвонили разъём.

Труба с датчиками готова!

в неё магнит, измерили сигнал на осциллографе ~40-100 мВ.
МАЛО!

СИГНАЛ ТОНЕТ В ПОМЕХАХ!

Доказали, что в катушке-датчике должно быть 200 витков.

Надо усилить напряжение, поэтому выбрали схему транзисторного усилителя с общей базой.

Напряжение надо усилить в ~100 раз, поэтому транзистор должен быть маломощным, с рабочим напряжением 25-30 В и коэффициентом усиления ~100.

Удобный источник питания – батарейка «Крона-9В», поэтому рабочее напряжение транзистора снизили до 15 В.

Вытравили плату.

Залудили, припаяли детали.

Припаяли разъём, прозвонили тестером, измерили холостой потребляемый ток 1мА.

УСИЛИТЕЛЬ ЕСТЬ!

разъём
для удобства и перспективы.
Транзистор p-n-p открывается
отрицательным напряжением.
Источник питания 9В.
Конденсаторы

отсекают постоянный ток и инвертируют сигнал.

USB-осциллограф запоминает все сигналы от катушек.

Транзистор
КТ203Б
(справочник)
Тип p-n-p
UКЭ=30В
IК=10мА
fГР=5МГц
h21Э=30-150
Подобрали
h21Э=92

не 16. Не сработал один датчик (первый или последний).
Вот

обрыв провода!
Спаяли концы.

Слабый магнит для оценки скорости по амплитуде.

Сильный магнит для точного измерения времени (насыщение).

Установка готова к работе, к решению задач!

g.
Частица начала двигаться ускоренно из известного положения. Измерили моменты

прохождения частицей шестнадцати точек с известными координатами. Вычислить величину ускорения частицы и оценить точность полученного результата.

Осциллограмму можно растягивать и точно измерять время (10-100 мкС) маркерами на экране.

h0=74 мм от магнита до первого датчика. Относительная ошибка не превзошла 7%.

Расчётная формула:

Отличный результат!

Расчёт по серединам пиков.

Microsoft
Excel
2003

ускорение g свободного падения одним датчиком.
2. Определить высоту падения

без начальной скорости одним датчиком.

3. Сколько времени падало тело, если оно было отпущено без начальной скорости и последний участок длиной

прошло за время

?

4. С какой высоты было отпущено тело без начальной скорости, если последний участок длиной

оно прошло за время

?

5. Определить ускорение

свободного падения тела, если при отпускании без начальной скорости с высоты

последний участок высотой

оно прошло за время

.

Ошибка:

Ошибка:

КВАНТОВ
Тепло
Число родившихся инфракрасных квантов при заданной длине волны:

ДРУГУЮ
Не разрушится ли конструкция при быстром переходном процессе?