ТДЭ 1-5. Общее оборудование физического кабинета. Гальванические элементы и аккумуляторы. Школьный распределительный щит
 Скачать 6.9 Mb.
|
|
Уход за насосом Насос при правильном уходе всегда готов к работе, и подготовлять к опыту приходится только резиновые трубки для соединения насоса с прибором. Удобнее всего пользоваться толстостенными резиновыми трубками с внутренним диаметром около 8 мм. Пользуясь насосом, следует помнить, что в момент прекращения работы необходимо сразу же отъединить насос от резервуара с помощью крана или зажимов (винтового или пружинного). Время от времени приходится возобновлять смазку поршня. Для смазки можно пользоваться вазелином, цилиндровым маслом, тавотом и т.п. Чтобы смазать поршень, отвинчивают крышку, сквозь которую проходит стержень поршня, вынимают последний и обильно смазывают кожу поршня с обеих сторон. При вдвигании поршня в цилиндр следует пальцами сжать кожу поршня настолько, чтобы она всем краем вошла в цилиндр. Резиновые клапаны насоса от времени теряют свою эластичность, становятся хрупкими и перестают работать. В этом случае их нужно заменить новыми клапанами. Для замены клапанов отвинчивают боковой патрубок вместе с наконечником и наконечник продольного патрубка, удаляют испорченные клапаны, срезая их, если нужно, ножом, и заменяют новыми. Клапаны можно изготовить из резиновой трубки длиной 2,5-3 см, поперечником 7 мм и толщиной стенок 1-2 мм. Открытый конец трубочки закрывают коротким (5-8 мм) куском стеклянной, резиновой или эбонитовой палочки и снаружи обвязывают ниткой или тонкой проволокой. Вдоль полученного колпачка (по его образующей) прорезают лезвием безопасной бритвы щель длиной примерно 10 мм. Щель следует прорезать с одного раза, чтобы она имела ровные края (предварительно вставить внутрь колпачка деревянный стержень). Опыты 1. Демонстрация атмосферного давления на прогибе резиновой плёнки, натянутой на воронке. 2. Нагнетание и разрежение воздуха в резервуаре, давление в котором измеряется жидкостным манометром. 3. Опыт с магдебургскими тарелками. 4. Демонстрация модели металлического манометра. 5. Адиабатное охлаждение при быстром расширении сжатого воздуха и др. Опыты с тарелкой и колоколом 1. Раздувание резинового шара в разрежённом воздухе под колоколом насоса. 2. Опыты с бароскопом. 3. Выбрасывание пробки из колбы в разрежённом воздухе под колоколом насоса и др. Магдебургские тарелки. Назначение и устройство прибора Магдебургские тарелки (или полушария) служат для демонстрации силы атмосферного давления. Прибор состоит из двух разъёмных полых чугунных тарелок А и В (рис. 1) с хорошо пришлифованными краями (рантами - В). Пришлифовка сделана так, что при разрежении воздуха внутри тарелок до 30 мм ртутного столба, просачивание воздуха должно быть минимальным - давление не должно повышаться более чем на 5 мм в течение 15 минут. Обе тарелки снабжены прочными ручками. Одна из тарелок (рис. 2) имеет вывинчивающуюся ручку, канал и кран Д с ниппелем Е для соединения с воздушным насосом. Работа с прибором Перед демонстрацией прибора края тарелок смазывают техническим вазелином. Тарелки плотно слаживают вместе, открывают кран и соединяют ниппель Е резиновой трубкой с ручным воздушным насосом, насосом Комовского или водоструйным. Разредив воздух во внутренней полости тарелок, запирают кран и снимают резиновую трубку с ниппеля. После этого прибор подвешивают за одну из ручек на прочном штативе, а другую нагружают гирями или дают возможность тянуть за ручку тарелок самим учащимся. Открыв кран, демонстрируют, как тарелки, не сдерживаемые атмосферным давлением, легко разнимаются. Сравнительно не трудно бывает разнять тарелки при недостаточном разрежении воздуха или плохой при шлифовке краёв тарелок, недостаточной смазке, или при наличии выбоин и царапин на пришлифованных поверхностях. При демонстрации опыта с магдебургскими тарелками нельзя допускать, чтобы тарелка с грузом, оторвавшись от другой, падала на стол или на пол, так как при этом могут быть испорчены пришлифованные края тарелок. Чтобы избежать этого, следует связать ручки тарелок прочным шнуром так, чтобы тарелки удерживались в разъёмном состоянии. Прибор следует беречь от ржавчины. Гидравлический пресс. Назначение и устройство Прибор предназначен для изучения устройства и работы гидравлического пресса и демонстрации физических опытов, требующих значительное давление. Гидравлический пресс (рис. 1) состоит из следующих основных частей: 1) Насоса нагнетательного 14, представляющего собой прямоугольный параллелепипед размером 20x80x120 мм, изготовленный из прозрачного органического стекла. В насосе при помощи резьбовых соединений укреплены плунжер, предохранительный клапан, манометр, вентиль, сальник, заглушка всасывающая и сливная труба. В связи с тем, что панель прозрачна, все маслопроводные каналы, плунжер и клапаны отчётливо видны. Насос смонтирован при помощи винта на крышке масляного бачка. В насосе имеются: • Поршень (плунжер) 1 насоса, который приводится в действие рукояткой 2 на оси 3. В малом цилиндре 4 под плунжером находится всасывающий клапан 16, представляющий собой стальной шарик диаметром 8 мм. Масло поступает в насос через канал 5, оканчивающийся всасывающей трубкой 6, нижний конец которой опущен в бачок 17 с маслом. Нагнетательный клапан 8 насоса расположен в соседнем вертикальном канале под предохранительным клапаном 9. Нагнетательный клапан так же представляет собой стальной шарик диаметром 8 мм. Как всасывающий, так и нагнетательный клапаны лежат в притёртых гнёздах маслопровода и прижимаются к сёдлам под влиянием давления масла и спиральных пружин. • Предохранительный клапан 9 (рис. 1), состоящий из стального шарика (рис. 2), прижимаемого к седлу спиральной пружиной. Клапан, пружина и винт, регулирующий силу давления пружины на клапан, смонтированы в цилиндрическом корпусе, изготовленном из прозрачного органического стекла. Клапан отрегулирован на максимальное давление по установленному манометру от 25 до 50 кГ см. При давлении, большем допустимого, клапан поднимается, сжимая пружину, и масло выходит из маслопровода, в связи с чем давление в системе понижается. • Манометр 10с циферблатом. • Выпускной клапан 11 в виде стального шарика диаметром 3,5 мм, прижимаемого к седлу стержнем вентиля 12. При открытии вентиля шарик под давлением масла отходит от седла и масло через канал 13 входит в трубку, опущенную в бачок. 2) Бачок для масла 17. Ёмкость бачка 0,3 литра. Бачок закрыт крышкой 18, на которой укреплён нагнетательный насос 14. В крышке имеется отверстие 19 для наливания масла. 3) Трубки-маслопровода 20, по которой масло из насоса поднимается в большой цилиндр. 4) Большого цилиндра 21, изготовленного из прозрачного органического стекла. В большом цилиндре находится поршень 22, имеющий вверху плитку 28. Поршень плотно подгоняется к цилиндру при помощи прокладки-манжета 24. Над поршнем на двух прочных стальных колонках 25 укреплена верхняя неподвижная плита 26, в которой имеется два отверстия для установки приспособления, употребляемого при разрыве стального стержня. На колонках нанесены риски, показывающее предельно допустимое понятия поршня. 5) Подставки 27, на которой смонтированы все части гидравлического пресса. 6) Приспособления для разрыва стального стержня (рис. 3), представляющего собой плиту с двумя расположенными перпендикулярно к ней стержнями-упорами. Уплотнение в плунжере, трубке маслопроводе и вентиле достигается при помощи сальников. Сальник представляет собой цилиндрическую выемку несколько большего диаметра, чем уплотняемый стержень или трубка. На дно сальника кладётся набивка из просаленного асбестового шнура или шпагата. Сальник завёртывается гайкой, при этом набивка придавливается к уплотняемому стержню и закрывает малейшие щели, препятствуя проникновению масла наружу из системы. Рабочая характеристика пресса Диаметр большого поршня – 5,0 см Площадь сечения большого поршня – 19,62 см2 Диаметр малого поршня (плунжера) – 0,6 см Площадь сечения малого поршня – 0,283 см2 Ход большого поршня – 8,0 см Ход малого поршня – 2,2-2,5см Максимальное расстояние между плитами – 11 см Отношение плеч рукоятки насоса – 6 см Максимально допустимое давление масла в прессе – 5 Окг/см Максимальная получаемая сила давления на плите большого поршня – 981 кг Усилие на рукоятку при максимальном давлении (без учёта трения) – 2,35кг Принцип работы пресса При поднятии вверх плунжера (рис. 1) под ним в малом цилиндре образуется разрежённое пространство, а со стороны бачка с маслом атмосферное давление и давление масла в большом цилиндре прижимают клапан 8 вниз к седлу. Атмосферное давление, действующее на масло в бачке 17, поднимает клапан 16, и масло входит в малый цилиндр. При опускании плунжера масло давит на нижний клапан 16, прижимает его к седлу и закрывает канал 5, сообщающийся с бачком. Когда давление плунжера на масло превысит давление под большим поршнем, клапан 8, поднимаясь, пропускает масло в большой цилиндр и тем заставляет большой поршень 22 пресса подняться. Если между нижней и верхней плитами пресса находится какой-либо предмет, то он может оказаться сдавленный силой, которая измеряется манометром 10. Подготовка пресса к работе Заливка масла. Бачок через отверстие 19 заполняется маслом. Перед заливкой масла необходимо убедиться в том, что бачок внутри чист. В случае загрязнения бачка необходимо, сняв крышку 18, протереть внутренность его мягкой тряпкой до полного удаления случайно попавших соринок. Правильная работа пресса зависит от чистоты масла, так как малейшие твёрдые частицы, попавшие вместе с маслом в клапаны пресса, служат причиной пропуска масла: насос начинает плохо работать, а пресс не держит давление. Если масло загрязнилось, его необходимо отфильтровать в подогретом состоянии через марлю или дать отстояться в течение нескольких суток. Наливное отверстие бачка должно быть всегда закрыто. Для работы пресса пригодны все машинные масла не густой концентрации. Засыхающие масла не пригодны для пресса. Кроме того, масло должно быть достаточно прозрачным для того, чтобы клапаны насосной системы, расположенные в панели из органического стекла, были отчётливо видны. В случае, если насос в начале работы не качает масло, заливают маслом малый цилиндр. Для этого специально прилагаемым ключом надо отвернуть насос от панели (вращать против часовой стрелки) и аккуратно заполнить маслом малый цилиндр и прилегающие каналы. После этого насос ввёртывают на место, обращая внимание на плотность в резьбовом соединении. Проба пресса. Большой поршень при работе имеет медленное, трудно уловимое взглядом движение. Чтобы быстро определить, поднимается ли поршень, надо сделать упор пальцем в место соприкосновения рабочей площадки поршня с поддерживающей колонкой. Палец почувствует малейшие передвижения поршня. Проба на давление выполняется следующим образом: на рабочую площадку большого цилиндра ставят торцевой поверхностью деревянный брусок и подвергают его давлению. Наблюдая за манометром, доводят давление до максимального, поднимают вверх рукоятку и прекращают работу насоса. Правильно работающий пресс держит максимальное давление в течение нескольких минут почти без изменения. Удаление масла из большого цилиндра. Вращая против часовой стрелки вентиль 12, освобождают выпускной клапан Ни, надавливая ладонями рук на рабочую площадку 28, медленно опускают поршень 22 в начальное низкое положение. В случае, если выпускной клапан при открытом вентиле не выходит из седла, необходимо прибегнуть к следующему приёму: на рабочую площадку 28 устанавливают деревянный брусок и, накачивая масло в большой цилиндр, подвергают его сжатию при открытом вентиле 12. При некотором давлении выпускной клапан выйдет из седла и масло из большого цилиндра через канал 13 начнёт поступать в бачок 17. Проверка и регулировка предохранительного клапана. Пружина предохранительного клапана отрегулирована на допустимое максимальное давление, которое зависит от манометра и устанавливается на 3-5 кг/см2 ниже крайнего давления манометра или красной черты манометра. При указанном давлении через предохранительный клапан должно поступить масло. Если масло выступает при меньшем давлении, надо увеличить силу сжатия пружины, повернув по часовой стрелке винт клапана (рис. 2), а затем вновь испытать клапан на давление. Если масло при предельном давлении не выступает из-под клапана, надо ослабить пружину, повернув винт против часовой стрелки. Несколькими пробами находят правильное давление пружины. Неисправности в работе пресса и их устранение 1. Просачивание масла между большим цилиндром 21 и поршнем 22. Причина: манжет плохо прилегает к стенкам цилиндра. Устранение неисправности: вытягивают руками поршень из цилиндра и подрезают его края бритвой так, чтобы срез был сделан к низу края манометра. Исправив манжет, устанавливают его на место, и поршень аккуратно, без перекосов, вставляют в цилиндр. Если исправить невозможно, то заменяют манжет запасным. 2. Просачивание масла в резьбовых соединениях. Причина: ссохлись прокладки шайбы или недостаточно завёрнуты гайки. Устранение неисправности: просалить прокладки-шайбы или заменить их новыми; подтянув гайки, уплотнить резьбовое соединение. 3. Просачивание масла в сальниках. Причина: слабо подтянуты гайки или высохла набивки сальника. Устранение неисправности: подвернуть гайки сальников и, если это не поможет, сменить набивку сальников и просалить их. 4. Клапаны не держат давления. Причина: клапаны неплотно сидят в седле ввиду засорённости масла механическими частицами. Устранение неисправности: удалить из насосной группы засорённое масло, промыть каналы и клапаны керосином и залить чистым отфильтрованным маслом. Прочистить бачок, поставить на место узлы и детали и залить чистым маслом. При промывке особенно следить за сохранностью клапанов-шариков, так как при небрежной разборке деталей шарики могут легко потеряться. Проведение демонстрации с прессом При помощи гидравлического пресса можно показать следующие опыты: 1. принцип работы нагнетательного насоса; 2. принцип работы гидравлических прессов; 3. деформацию и разрыв стального стержня при растяжении; 4. деформацию тела при сжатии; 5. деформацию тела при продольном изгибе; 6. деформацию тела при поперечном изгибе. При проведении демонстраций всегда необходимо помнить, что давление в прессе можно доводить только до максимального, предусмотренного установленным манометром. Давление, превышающее предельное, может првлечь разрушение манометра и большого цилиндра. Хранение и уход за прессом После работы пресс необходимо тщательно протереть и очистить от масла и загрязнений и через выпускной клапан удалить оставшееся масло из большого цилиндра. Хранить пресс следует, оберегая от пыли. Модель броуновского движения. Назначение и устройство Прибор позволяет показать на экране картинку броуновского молекулярного движения при изучении молекулярно-кинетической теории. Демонстрация проводится при помощи проекционного фонаря ФОС-15 с насадкой для горизонтальной проекции. Прибор (рис. 1) состоит из следующих основных частей: 1. металлической рамки 1 размером 150x120 мм с круглым отверстием посередине диаметром 70 мм; 2. двух стеклянных пластинок 2 размером 90x90 мм; 3. двух металлических угольников 3 с лапками а, служащими для удерживания стеклянных пластинок на металлической рамке; 4. кольца 4 из стальной пружинной ленты; 5. винта и гайки 5, которыми кольцо укрепляется на металлическом угольнике; 6. скобы 6 с зажимным винтом для прикрепления модели к проекционному аппарату; 7. ударного механизма, состоящего из бойка с резиновой головкой 7, рукоятки 8, храпового колеса 9, скобы 10. 8. зажимной лапки а, служащей для удерживания верхнего стекла. К прибору прилагаются: резиновая пробка 11 диаметром 10-12 мм, высотой 6-7 мм и десять стальных шариков 12 диаметром 4-5 мм. Общий вид прибора показан на обложке. Подготовка прибора и проведение опыта Перед демонстрацией рекомендуется оба стекла прибора протереть с внешней стороны мягкой тряпкой. Если волокна или пыль попали внутрь, то следует снять верхнее стекло и протереть стёкла с обеих сторон. Затем подготовляют проекционный фонарь ФОС-15 для горизонтального проецирования. Прибор для демонстрации модели молекулярного движения устанавливают на плоскости конденсатора так, чтобы отверстие рамки прибора было расположено над линзой конденсатора и скоба прибора могла быть закреплена винтом 6 на стержне, удерживающем объектив (рис. 2). Ширма с объективом должна отставать от плоскости конденсатора на 120-130 мм. Закрепив объектив проекционного фонаря на ширме при помощи байонетного соединения надевают плоское зеркало г на стойки, скреплённые с ширмой-объективом. Установка источника света в корпусе проекционного фонаря производится так же, как и при обычной проекции стеклянных диапозитивов. Передвигая источник света внутри корпуса фонаря, чтобы поместить его в главном фокусе линзы конденсатора, получают на экране равномерно освещённый белый круг, без затемнений и окрашиваний. Установку источника света удобнее производить без зеркала, проецируя непосредственно на потолок. Наводка на фокус производится путём перемещения объектива, для чего головка винта кремальеры передвигается в винтовом пазу тубуса. В качестве объектива проецирования при наводке на фокус удобнее взять резиновую пробку, расположив её в центре отверстия рамки прибора. Грубую наводку на фокус производят перемещением стойки ширмы-диска. Вращают рукоятку ударного механизма и наблюдают на экране хаотическое движение шариков и перемещения пробки, как результат одновременного удара нескольких шариков о пробку. Шарики приходят в быстрое движение благодаря колебаниям пружины, вызываемым ударами бойка, при вращении рукоятки ударного механизма. Прибор показывает картину модели броуновского движения на экране, причём шарики выполняют роль молекул, а резиновая пробка - частичку краски (гуммигута), находящейся во взвешенном состоянии в капле воды. После демонстрации прибор рекомендуется снять с проекционного фонаря и уложить в картонную коробку. |