RU2205457C1

RU2205457C1 - Mini-laboratory device for teaching electrodynamics

Info

Publication number: RU2205457C1
Application number: RU2002114683/12A
Authority: RU
Inventors: В.В. Алексеев; В.Е. Евстигнеев; В.В. Поливанов; В.С. Пичугин; С.К. Сергеев
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2003-05-27

Abstract

FIELD: education engineering. SUBSTANCE: device has body designed as box inner space of which is partitioned into sections having beds for mounting units, instruments and equipment in the amount necessary and enough for carrying out more than 18 experiments of school physics course of electrodynamics. The device has transparent cover. EFFECT: easiness in use; small size. 8 dwg

Description

Изобретение относится к средствам обучения учащихся в учебных заведениях различного уровня на уроках физики, а именно к средствам проведения лабораторных работ по разделу "Электродинамика" школьного курса физики. The invention relates to means for teaching students in educational institutions of various levels in physics lessons, and in particular to means for conducting laboratory work in the section "Electrodynamics" of a school physics course.

Известно техническое решение по описанию полезной модели 4181, кл. G 09 В 3/10, 1997 г. "Учебно-наглядное пособие L - микро для изучения электрических явлений", содержащее установочный столик, на котором установлен набор различных электрических элементов оборудования, выполненных в виде отдельных плат с магнитами на основании, маркировкой условного обозначения каждого элемента и электрогнездами, набор соединительных проводов, причем элементы оборудования включают электрический ключ, резисторы постоянного и переменного тока, электролампочки, кювету с электродами и т.д. Однако данное техническое решение не удобно в применении, так как все элементы оборудования выполнены россыпью, неудобно при складировании и транспортировке. A technical solution is known to describe utility model 4181, class. G 09 B 3/10, 1997, “Educational aid L - micro for the study of electrical phenomena”, containing an installation table on which a set of various electrical elements of equipment is installed, made in the form of separate boards with magnets on the base, marked with a legend each element and electrical sockets, a set of connecting wires, and the equipment elements include an electric switch, DC and AC resistors, light bulbs, a cuvette with electrodes, etc. However, this technical solution is not convenient to use, since all elements of the equipment are made in bulk, inconvenient during storage and transportation.

Известно техническое решение по описанию свидетельства на полезную модель 7235, кл. G 09 В 23/06, 1998 г. "Демонстрационная наглядная модель учебного устройства", в котором все приборы скомпонованы в корпусе прямоугольной формы, а внутреннее пространство корпуса разделено вертикальными направляющими рейками на секции, в которых установлены блоки контейнерного или пенального типа, в которых хранится учебный материал, приборы и оборудование. Корпус снабжен откидывающейся крышкой. Однако такое техническое решение неудобно в эксплуатации, так как нет наглядности, а при использовании затрачивается время на извлечение приборов из блоков. A technical solution is known for describing a certificate for utility model 7235, class. G 09 В 23/06, 1998 "Demonstration visual model of a training device", in which all the devices are arranged in a rectangular case, and the internal space of the case is divided by vertical guide rails into sections in which container or foam-type blocks are installed, in which educational material, instruments and equipment are stored. The housing is equipped with a hinged lid. However, this technical solution is inconvenient in operation, since there is no visibility, and when using it takes time to remove the devices from the blocks.

Технической задачей настоящего изобретения является создание такого технического решения, которое было бы удобно в эксплуатации, обеспечивало наглядное обозрение наличия приборов и оборудования, легко транспортировалось и складировалось, а также являлось компактным и удобным при раздаче устройства как каждому учащемуся, так и отдельным группам. The technical task of the present invention is the creation of such a technical solution that would be convenient to operate, provide a clear overview of the availability of instruments and equipment, easily transported and stored, and was compact and convenient when distributing the device to each student or to individual groups.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве мини-лаборатории по электродинамике, включающем корпус с крышкой, боковыми, передней и задней стенками и днищем, внутреннее пространство корпуса разделено вертикальными перегородками на секции для размещения оборудования, блоков и приборов, внешняя поверхность днища снабжена фиксаторами, выполненными в виде продольных полос, расположенных вдоль задней и боковых стенок, а боковые стенки и параллельная им внутренняя перегородка корпуса выполнены со скошенным передним углом, в верхней части боковых стенок с их внутренней стороны выполнены продольные горизонтальные пазы, параллельные торцу, при этом внутри отдельных секций выполнены ложементы для размещения приборов, одна из секций снабжена горизонтально расположенной открывающейся крышкой с захватной выемкой и предназначена для размещения набора соединительных проводов, выполненных различного цвета, подставки, металлической пластины с отверстиями, металлического и неметаллического сердечников, катушек с выводами, маркированного и немаркированного постоянных магнитов, проволочного резисторов на каркасе, снабженного угловыми вырезами и гнездами, компаса, болтов и гаек, двух контактов реле, а на внутренних поверхностях боковых стенок другой секции наклонно закреплены планки, служащие опорами для размещения блоков, выполненных в виде планшетов, на лицевой стороне которых закреплены элементы электрических цепей, нанесены их условные обозначения и выполнены электрические гнезда, а крышка корпуса выполнена прозрачной со скосом переднего угла и устанавливается в пазы боковых стенок с опорой на переднюю стенку. Подставка выполнена П-образной формы, с отверстиями на горизонтальной полке, а свободные концы боковых стоек снабжены прорезями, взаимодействующими с угловыми вырезами каркаса резистора. The task is achieved by the fact that in the device of the mini-laboratory on electrodynamics, which includes a housing with a cover, side, front and rear walls and a bottom, the internal space of the housing is divided by vertical partitions into sections for placing equipment, blocks and devices, the outer surface of the bottom is equipped with clamps, made in the form of longitudinal strips located along the rear and side walls, and the side walls and the internal partition wall parallel to them are made with a beveled rake angle, in the upper of the third part of the side walls, longitudinal horizontal grooves parallel to the end face are made on the inside, while lodgments for accommodating devices are made inside individual sections, one of the sections is equipped with a horizontally located opening cover with a gripping recess and is designed to accommodate a set of connecting wires made in different colors, supports, metal plate with holes, metal and non-metal cores, coils with leads, marked and unmarked permanent magnets, wire resistors on the frame, equipped with corner cutouts and sockets, a compass, bolts and nuts, two relay contacts, and on the inner surfaces of the side walls of the other section slats are mounted obliquely, which serve as supports for placing blocks made in the form of tablets, on the front side of which the elements of electric circuits are fixed, their symbols are marked and electrical sockets are made, and the housing cover is made transparent with a bevel of the front corner and is installed in the grooves of the side walls with support on middle wall. The stand is made in a U-shape, with holes on the horizontal shelf, and the free ends of the side racks are provided with slots interacting with the corner cutouts of the resistor frame.

На фиг.1 представлено устройство минилаборатории по электродинамике, вид спереди, на фиг.2 - тоже, вид сбоку, на фиг.3 - то же, вид сверху, на фиг.4 - расположение приборов и оборудования в корпусе устройства, на фиг.5 - планшет 1, на фиг.6 - планшет 2, на фиг.7 - трансформатор в собранном виде, на фиг, 8 - электромагнитное реле в собранном виде. Figure 1 shows the mini-laboratory device for electrodynamics, a front view, figure 2 is also a side view, figure 3 is the same top view, figure 4 is the location of instruments and equipment in the device body, Fig. 5 - tablet 1, FIG. 6 — tablet 2, FIG. 7 — transformer assembled, FIG. 8 — electromagnetic relay assembled.

Устройство минилаборатории по электродинамике состоит из корпуса 1, выполненного в виде короба с открытым верхом. Днище 2 корпуса снабжено фиксаторами 3, расположенными на внешней стороне днища вдоль задней 4 и боковых 5 стенок. Внутреннее пространство корпуса разделено на секции перегородками продольной 6 и поперечной 7. Боковые стенки 5 и поперечная 7 перегородка выполнены со скошенным передним углом, в связи с чем передняя стенка 8 выполнена меньшей высотой, чем задняя 4. Такое выполнение стенок корпуса обеспечивает хорошую обзорность размещенных в нем приборов, планшетов и обеспечивает хорошую доступность и удобство пользования всем оборудованием. Секция 9 предназначена для размещения таких электроприборов как учебного миллиамперметра, учебного амперметра, учебного выпрямителя ВУ-4М, учебного вольтметра, используемых при составлении электроцепей. The mini-laboratory device in electrodynamics consists of a housing 1 made in the form of a box with an open top. The bottom 2 of the body is equipped with latches 3 located on the outside of the bottom along the rear 4 and side 5 walls. The internal space of the housing is divided into sections by partitions of the longitudinal 6 and transverse 7. The side walls 5 and the transverse 7 partition are made with a slanted front angle, and therefore the front wall 8 is made smaller than the rear 4. This embodiment of the housing walls provides good visibility of the devices, tablets and provides good accessibility and ease of use of all equipment. Section 9 is designed to accommodate electrical appliances such as a training milliammeter, training amperemeter, training rectifier VU-4M, training voltmeter used in the preparation of electrical circuits.

В секции 10 на внутренней поверхности ее боковых стенок закреплены опорные планки 11 для размещения планшетов 12, 13. In section 10, on the inner surface of its side walls, support strips 11 are fixed to accommodate tablets 12, 13.

Планшеты 12, 13 выполнены в виде прямоугольных плат, на лицевой поверхности которых закреплены выключатель В, переменный резистор R, постоянный резистор R, гнезда Г, Г для подключения внешних элементов, а также нанесены условные обозначения этих электрических элементов. На планшетах дополнительно размещены гнезда "плюс" и "минус" для подключения ВУ-4М, на планшете 12 дополнительно размещены дополнительный постоянный резистор R и лампочка Л, а на планшете 13 дополнительно размещены выпрямительный диод Д, фоторезистор R, светодиод Д. The tablets 12, 13 are made in the form of rectangular boards, on the front surface of which a switch B, a variable resistor R, a constant resistor R, sockets G, G for connecting external elements are fixed, as well as the legend of these electrical elements. The plus and minus sockets for connecting the VU-4M are additionally placed on the tablets; on the tablet 12, an additional constant resistor R and a light L are additionally placed, and on the tablet 13, a rectifying diode D, photoresistor R, and LED D are additionally placed.

Секция 14 снабжена горизонтально расположенной открывающейся крышкой 15 с захватной выемкой 16, причем крышка используется как рабочая площадка для сборки экспериментальных электроцепей. Внутри секции 14 размещен набор соединительных проводов, причем для удобства сборки схем провода имеют разный цвет. Красный провод используют для подключения ВУ-4М к "плюсу" планшета, белый провод используют для подключения ВУ-4М к "минусу" планшета, желтые провода - для подключения приборов к другим элементам планшет, а синий провод - для сборки электрических цепей. В секции 14 размещены детали и узлы, используемые в опытах по изучению сопротивления проводника, взаимодействия магнитов, электромагнитной индукции. В секции 14 размещены подставка 17, металлические пластины 18 с отверстиями, металлический и неметаллический сердечники 19, катушки 20 с выводами, постоянные маркированный и немаркированный магниты 21, проволочный резистор 22 на каркасе (не показан), снабженный угловыми вырезами и гнездами, компас (не показан), болты 23, гайки 24. Вышеперечисленные элементы необходимы для сбора трансформатора, см. фиг.7, и электромагнитного реле, см. фиг.8. Резистор 22 выполнен проволочным, причем проволока закреплена на прямоугольном каркасе, снабженном гнездами и угловыми вырезами. Подставка 17 выполнена П-образной формы, горизонтальная полка 25 которой снабжена отверстиями, а свободные концы боковых стоек 26 снабжены прорезями 27, взаимодействующими с угловыми вырезами каркаса резистора, так как этими вырезами каркас закрепляется на подставке. Section 14 is equipped with a horizontally located opening lid 15 with a gripping recess 16, the lid being used as a working platform for assembling experimental electrical circuits. Inside the section 14 there is a set of connecting wires, and for the convenience of assembling the circuitry, the wires have a different color. The red wire is used to connect the VU-4M to the "plus" of the tablet, the white wire is used to connect the VU-4M to the "minus" of the tablet, the yellow wires are used to connect devices to other elements of the tablet, and the blue wire is used to assemble electrical circuits. Section 14 contains parts and assemblies used in experiments to study the resistance of a conductor, the interaction of magnets, and electromagnetic induction. Section 14 contains a stand 17, metal plates 18 with holes, metal and nonmetallic cores 19, coils 20 with leads, permanent marked and unmarked magnets 21, a wire resistor 22 on a frame (not shown), equipped with angular cutouts and sockets, a compass (not shown), bolts 23, nuts 24. The above items are required to assemble the transformer, see Fig.7, and an electromagnetic relay, see Fig.8. The resistor 22 is made of wire, and the wire is mounted on a rectangular frame equipped with sockets and corner cutouts. The stand 17 is made in a U-shape, the horizontal shelf 25 of which is provided with openings, and the free ends of the side racks 26 are provided with slots 27 that interact with the corner cutouts of the resistor frame, since the frame is fixed to the stand with these cutouts.

Устройство минилаборатории по электродинамике снабжена съемной крышкой 28, выполненной прозрачной и со скосом 29 переднего угла. Крышка 28 устанавливается в пазы 30, выполненные на внутренней части боковых стенках 5 в их верхней части, и опирается на переднюю 8 стенку. При складировании устройства одно на другое фиксаторы 3 днища 2 располагаются между боковыми стенками нижележащего устройства, что обеспечивает надежную фиксацию устройств между собой и обеспечивает компактность хранения устройств. The device of the minilaboratory in electrodynamics is equipped with a removable cover 28 made transparent and with a bevel 29 of the front angle. The cover 28 is installed in the grooves 30, made on the inner part of the side walls 5 in their upper part, and rests on the front 8 wall. When storing the device one on top of the other, the latches 3 of the bottom 2 are located between the side walls of the underlying device, which ensures reliable fixation of the devices among themselves and ensures compact storage of devices.

Перед началом проведения лабораторных работ преподаватель проверяет наличие элементов устройства в корпусе визуальным осмотром благодаря прозрачной крышке, раздает устройства каждому ученику или одно устройство на группу учащихся и выдает задание на проведение тех или иных опытов. После получения задания учащиеся отбирают необходимые элементы из секции 14, собирают ту или иную электрическую схему, используя необходимую планшету 12 или 13, при этом используются приборы в секции 9 и провода соответствующих цветов. Before starting the laboratory work, the teacher checks the presence of the device elements in the case by visual inspection thanks to a transparent cover, distributes the device to each student or one device per group of students and issues a task for carrying out certain experiments. After receiving the assignment, students select the necessary elements from section 14, assemble one or another electrical circuit using the necessary tablet 12 or 13, using the devices in section 9 and wires of the corresponding colors.

Соединения элементов на планшетах осуществляют посредством электрогнезд и проводов. Таким образом, учащиеся изучают всевозможные свойства видов различных электрических цепей. При изучении законов электромагнитной индукции учащиеся собирают модель трансформатора согласно фиг.7 и используют планшету 12, составляя различные схемы электроцепей, знакомятся с вариантами изменения коэффициента трансформации. При изучении законов магнетизма собирают электромагнитное реле согласно фиг. 8, используют планшету 13, а составление различных схем цепей позволяет учащимся изучить законы магнитного поля. При измерении удельного сопротивления проводника учащиеся используют подставку 17 с размещенным на ней проволочным резистором 22, собирают электрическую цепь, измеряют ток и напряжение на проволочном резисторе, замеряют длину проволоки резистора и определяют его удельное сопротивление. The connection of elements on the tablets is carried out by means of electrical sockets and wires. Thus, students learn all kinds of properties of various types of electrical circuits. When studying the laws of electromagnetic induction, students assemble the model of the transformer according to Fig.7 and use the tablet 12, making up various circuit diagrams, get acquainted with the options for changing the transformation coefficient. When studying the laws of magnetism, the electromagnetic relay of FIG. 8, use the tablet 13, and drawing up various circuit diagrams allows students to study the laws of the magnetic field. When measuring the resistivity of a conductor, students use a stand 17 with a wire resistor 22 placed on it, collect the electrical circuit, measure the current and voltage on the wire resistor, measure the length of the resistor wire and determine its resistivity.

Предложенное лабораторное устройство по электродинамике позволяет проводить более 18 опытов и лабораторных работ но разделу "Электродинамика" школьного курса физики. Учащиеся получают необходимое умение и навыки в проведении физических опытов и экспериментов, причем данное устройство позволяет проводить опыты различной сложности. Предложенное лабораторное устройство является удобным в работе, конструкция является компактной, а все необходимое оборудование собрано в единое целое. Предложенная конструкция обеспечивает надежную его транспортировку, раздачу учащимся на уроках и обеспечивает удобство в хранении и складировании. Предложенное устройство значительно облегчает работу преподавателей и позволяет сократить время на подготовительные и заключительные этапы в процессе проведения уроков физики и увеличить время на сам процесс обучения. The proposed laboratory device in electrodynamics allows you to conduct more than 18 experiments and laboratory work in the section "Electrodynamics" of the school course of physics. Students receive the necessary skills in conducting physical experiments and experiments, and this device allows you to conduct experiments of varying complexity. The proposed laboratory device is convenient to use, the design is compact, and all the necessary equipment is assembled into a single whole. The proposed design provides reliable transportation, distribution to students in the classroom and provides convenience in storage and warehousing. The proposed device greatly facilitates the work of teachers and reduces the time for preparatory and final stages in the process of conducting physics lessons and increase the time for the learning process itself.

Claims

1. Устройство минилаборатории по электродинамике, включающее корпус с крышкой, боковыми, передней и задней стенками и днищем, внутреннее пространство корпуса разделено вертикально перегородками на секции для размещения оборудования, блоков и приборов, отличающееся тем, что внешняя поверхность днища снабжена фиксаторами, выполненными в виде продольных полос, расположенных вдоль задней и боковых стенок, а боковые стенки и параллельная им внутренняя перегородка корпуса выполнены со скошенным передним углом, в верхней части боковых стенок с их внутренней стороны выполнены продольные горизонтальные пазы, параллельные торцу, при этом внутри отдельных секций выполнены ложементы для размещения приборов, одна из секций снабжена горизонтально расположенной открывающейся крышкой с захватной выемкой и предназначена для размещения набора соединительных проводов, выполненных различного цвета, подставки, металлической пластины с отверстиями, металлического и неметаллического сердечников, катушек с выводами, маркированного и немаркированного постоянных магнитов, проволочного резистора на каркасе, снабженного угловыми вырезами и гнездами, компаса, болтов, гаек, двух контактов реле, а на внутренних поверхностях боковых стенок другой секции наклонно закреплены планки, служащие опорами для размещения блоков, выполненных в виде планшетов, на лицевой стороне которых закреплены элементы электрических цепей, нанесены их условные обозначения и выполнены электрические гнезда, а крышка корпуса выполнена прозрачной со скосом переднего угла и устанавливается в пазы боковых стенок с опорой на переднюю стенку. 1. The device of the minilaboratory in electrodynamics, comprising a housing with a cover, side, front and rear walls and a bottom, the inner space of the housing is vertically divided by partitions into sections for equipment, blocks and devices, characterized in that the outer surface of the bottom is equipped with latches made in the form longitudinal strips located along the rear and side walls, and the side walls and the inner partition of the case parallel to them are made with a beveled rake angle in the upper part of the side walls on their inner side, longitudinal horizontal grooves are made parallel to the end face, while inside separate sections lodgements are made for placing devices, one of the sections is equipped with a horizontally located opening lid with a gripping recess and is designed to accommodate a set of connecting wires made of various colors, supports, metal plates with holes, metallic and non-metallic cores, terminals with leads, marked and unmarked permanent magnets, wire a resistor on a frame equipped with angular cutouts and sockets, a compass, bolts, nuts, two relay contacts, and on the inner surfaces of the side walls of the other section slats are mounted obliquely, which serve as supports for placing blocks made in the form of tablets, on the front side of which electric elements are fixed chains, their symbols are applied and electrical sockets are made, and the housing cover is made transparent with a bevel of the front corner and is installed in the grooves of the side walls with support on the front wall.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подставка выполнена П-образной формы с отверстиями на горизонтальной полке, а свободные концы боковых стоек снабжены прорезями, взаимодействующими с угловыми вырезами каркаса резистора. 2. The device according to p. 1, characterized in that the stand is U-shaped with holes on the horizontal shelf, and the free ends of the side racks are provided with slots that interact with the corner cutouts of the resistor frame.