Учебный прибор по физике для изучения свойств электромагнитных волн

 

Изобретение относится к средствам обучения. Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей и обеспечение электробезопасности . Учебный прибор по физике позволяет осуществить демонстрацию большого количества экспериментов по изучению свойств электромагнитных волн путем расположения между генератором и приемником различных преобразователей, например призмы зеркала, поляризационные решетки и т.п. Прибор имеет установленный в волноводе 3 и рупорной антенне подвижный стержень 11 с металлической вставкой 10, изменением положения которого меняют параметры излучения генератора , имеющего диод Ганна 1, один электрод 5 которого связан с внутренней обкладкой конденсатора 6 и имеет на конце диск-резонатор 7, размещенный в волноводе 3, а другой электрод размещен на теплоотводящем стержне 2 и расположен в волноводе. Использование диода Ганна позволяет повысить электробезопасность прибора, так как для его питания достаточно напряжение от обмотки трансформатора порядка 6 В с последующим выпрямлением. В противоположном рупорной антенне конце волновода установлена заглушка 9, препятствующая выходу излучения из волновода помимо антенны. 3 ил. § сл w о:) ai 00 фуг.;

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51) 4 С 09 В 23/14

0ПИСАНИК ИЗОБРКт НИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3846490/31-12 (22) 22.01.85 (46) 30.03.87. Бюл, N - 12 (71) Липецкий государственный педагогический институт (72) К.К.Ермакович и Н.N.Àíèñèìîâ (53) 681.3.071(088.8) (56) Руководство по. эксплуатации учебного пособия для изучения свойств электромагнитных волн, Л., 1981. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ

ИЗУЧЕНИЯ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ

ВОЛН (57) Изобретение относится к средствам обучения. Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей и обеспечение электробезопасности. Учебный прибор по физике позволяет осуществить демонстрацию большого количества экспериментов по изучению свойств электромагнитных волн путем расположения между генератором и приемником различных преобразователей, например призмы зеркала, поляризационные решетки и т.п. Прибор имеет установленный в волноводе 3 и рупорной антенне подвижный стержень 11 с металлической вставкой 10, изменением положения которого меняют параметры излучения генератора, имеющего диод Ганна 1, один электрод 5 которого связан с внутренней обкладкой конденсатора 6 и имеет на конце диск-резонатор 7, размещенный в волноводе 3, а другой электрод размещен на теплоотводящем стержне 2 и расположен в волноводе. Использование диода Ганна позволяет повысить электробезопасность прибора, так как для его питания достаточно напряжение от обмотки трансформатора порядка б В с последующим выпрямлением.

В противоположном рупорной антенне конце волновода установлена заглушка

9, препятствующая выходу излучения из волновода помимо антенны. 3 ил.

1300539 2

Изобретение относится к учебным пособиям по физике и может быть использовано при изучении свойств электромагнитных волн, Целью изобретения является повыше- 5 ние демонстрационных возможностей и электробезопасности, На фиг ° 1 показан генератор с рупорной антенной, разрез; на фиг.2— разрез А-А на фиг. 1 (схема размещения согласующей металлической вставки на торце стержня из диэлектрика); на фиг.3. — схема прибора.

Диод Ганна 1 закреплен одним электродом на торце теплоотводящего металлического стержня 2, расположенном внутри волновода 3 при помощи винта 4 с правой резьбой, смещенного относительно оси стержня. Теплоотводящий стержень 2 крепится к волноводу либо резьбовым соединением, либо с помощью цангового зажима, либо любым другим способом, обеспечивающим надежный электрический контакт с вол25 новодом.

Второй электрод 5 диода Ганна 1 соединен с гнездовым выводом внутренней обкладки проходного конденсатора

6, внешняя обкладка которого имеет электрический контакт с волноводом (например, резьбовым соединением).

На электрод 5 жестко насажен металлический диск — резонатор 7, имеющий в центре отверстие, диаметр которого несколько меньше диаметра электрода. 35 Волновод представляет собой отрезок медной трубы прямоугольного сечения и припаян одним концом к рупорной антенне (на фиг,l она показана справа от волновода), имеющей вид усеченной 40 пирамиды, Внутри волновода генератора 8 расположена с одной стороны от диода

Ганна 1 металлическая заглушка 9, а с другой стороны, между диодом Ганна 45

1 и рупорной антенной расположена со.— гласующая металлическая вставка 10, закрепленная на торце подвижного стержня 11, находящегося частично внутри волновода и выполненного из 50 диэлектрика с диэлектрической проницаемостью, равной единице, Питание генератора 8 осуществляется от сети через понижающий трансформатор 12 и двухполупериодный выпрямитель 13.

При необходимости можно осуществлять и батарейное питание диода Ганна 1 (c некоторым видоизменением цепи питания). Так как в предлагаемом пособии приемник 14, выполненный на полупроводниках, питается от батарей, то батарейным питанием можно обеспечить все пособие, что приводит к полной его электробезопасности. Генератор 8 содержит элементы с 1 по 9 включительно, Диод Ганна l является активным элементом генератора, излучение которого требуется продемонстрировать в физическом эксперименте. Выбор диода

Ганна обусловлен его высокой экономичностью и низким питающим напряжением, что повышает электробезопасность пособия, Стержень ll изготовлен из пенопласта, а приклеивание металлической вставки осуществляют так, чтобы не было электрического контакта жду ней и стенками волновода 3 (ширину щели "а" (фиг.2) подбирают экспериментально).

Между генератором 8 и приемником

14 располагают один или несколько преобразователей 15 электромагнитных волн набора, включающего в себя призмы полиризационные решетки, линзу, металлические зеркала и диск, лйст из диэлектрика.

Пособие для изучения свойств электромагнитных волн используют следующим образом.

Подключают трансформатор 12 к электрической сети, после чего источник начинает вырабатывать пульсирующее, с чатотой !00 Гц, напряжение, а генератор 8 излучает с рупорной антенной промодулированные этой частотой СВЧ-волны. Перемещением стержня

11, который держится внутри волновода 3 благодаря трению о его стенки, за внешний торец меняют положение металлической вставки 10, добиваясь настройки на максимальную мощность излучения. Заглушка 9 препятствует выходу СВЧ-излучения с проФивоположного от рупсрной антенны конца волновода 3, и, кроме того, необходима для настройки на максимальную излучаемую мощность.

Заглушка 9 в процессе эксплуатации пособия остается в зафиксированном положении, а настройка при необходимости осуществляется перемещением стержня 4 со вставкой 10. Равенство единице диэлектрической проницаемости стержня 11 требуется для того, чтобы стержень не искажал структуру электромагнитного поля, излучаемого диодом Ганна 1. Для этого показатель преломления стержня п = Ep должен

1300539

Формула изобретения

Фиг. 2

Составитель P. Ужвий

Редактор Н. Горват Техред Л.Олейник Корректор С. Черни

Заказ 1155/51

Тираж 434 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 быть равен 1, что для диэлектриков (имеющих магнитную проницаемость р =1) приводит к условию равенства единице диэлектрической проницаемости.

Некоторые диэлектрики, в частности пенопласт, имеют диэлектрическую проницаемость, близкую к диэлектри,ческой проницаемости воздуха, примерно равной единице.

В качестве примера эксперимента 10 можно привести демонстрацию .отражения электромагнитных волн от металлических .предметов, Если между генератором 8 и приемником 14 поместить в качестве преобразователя 15 металли- 15 ческий экран, то звук частотой 100 Гц, издаваемый громкоговорителем приемника 14, резко ослабляется. Если металлический экран удалить, то сигнал от генератора проходит к приемнику 14 20 и звук становится хорошо слышным. С помощью предлагаемого пособия можно продемонстрировать опыты с различными преобразователями.

Учебный прибор по физике для изучения свойств электромагнитных волн, содержащий генератор с рупорной ан- З0 тенной, набор преобразователей, изменяющих гараметры излучения генератора и приемник, регистрирующий преобразованное излучение, о т л и ч а ш и и с я тем, что, с целью повьш ения демонстрационных возможностей и обеспечения электробезопасности, он имеет выполненный иэ диэлектрика подвижный стержень с диэлектрической проницаемостью, равной единице, и закрепленную на его торце согласующую металлическую вставку, а генератор содержит связанный с источником питания двухполупериодный выпрямитель, связанный с ним волновод, один конец которого соединен с рупорной антенной, конденсатор, наружная обкладка которого соединена с волноводом, теплоотводящий стержень, закрепленный на волноводе, и диод Ганна, один электрод которого расположен внутри волновода и закреплен на теплоотводящем стержне, а второй электрод соединен с внутренней обкладкой конденсатора и имеет на конце металлический диск-резонатор, расположенный в волноводе, при этом в волноводе на свободном его конце установлена металлическая заглушка, а подвижный стержень расположен в рупорной антенне и концом, несущим металлическую вставку — в волноводе.