Демонстрационный звуковой генератор. Простая установка для демонстрации аэродинамического сопротивления

Многие опыты по акустике в школе можно показать с помощью простого звукового генератора, собранного на полупроводниковом триоде типа ПЗ, П201, П202, П203 и др. Общий вид такого генератора показан на рисунке 23, а его схема — на рисунке 24.

Генератор смонтирован на изолирующей панели размером 150 х 250 мм. К панели прикреплен металлический стержень, с помощью которого прибор устанавливается на подставке.

Трансформатор, включенный в коллекторную цепь триода, имеет следующие данные: катушка контура L₂ содержит 300 витков, катушка обратной связи L₁ —250 витков, выходная катушка L₃ —1000 витков провода ПЭ-0,15. Сердечник трансформатора собран из железа типа Ш-20. Толщина набора 20 мм.

В цепь обратной связи включены последовательно два сопротивления R₁ и R₂. Постоянное сопротивление R₁ ограничивает величину отрицательного напряжения, подаваемого на базу триода. С помощью переменного сопротивления R₂ плавно изменяется частота звука генератора почти во всем диапазоне звуковых частот.

Генератор развивает достаточную звуковую мощность при питании от источника постоянного тока с напряжением около 4 в. Источник тока подключается к винтовым зажимам 5 (минус) и 8 (плюс).

К выходным зажимам б и 7 включают трансляционный громкоговоритель, а в некоторых опытах — электромагнитные телефоны.

С данным генератором можно показать следующие опыты по акустике: колебание звучащих тел, зависимость высоты тона звука от частоты колебаний, звукопроводность различных тел, невозможность распространения звука в вакууме, отражение, поглощение, интерференцию звуковых волн, звуковой резонанс и др.

Кроме этого, данный генератор можно применять для демонстрации некоторых опытов с полупроводниковыми приборами, например, для демонстрации преобразования неэлектрических величин (температуры, освещенности и др.) в электрические колебания. В таких опытах к генератору подключают полупроводниковый датчик температуры (термосопротивление) или датчик освещенности (фотосопротивление). Датчики можно взять из набора полупроводниковых приборов, которые выпускаются для школ.

Термосопротивление включают к зажимам 3 и 4, а фотосопротивление—к зажимам 2 и 4, причем в последнем случае зажимы 2 и 3 закорачиваются (рис. 25). При изменении температуры термосопротивления или освещенности фотосопротивления значительно изменяется частота звука в громкоговорителе.

Звуковой генератор с полупроводниковыми датчиками можно применять также для модуляции высокочастотных электромагнитных колебаний, например при демонстрации принципа радиотелеметрии. В этом случае выход звукового генератора соединяют с модуляционным входом школьного генератора УВЧ. Звуковой генератор питают от источника постоянного тока с напряжением 4 в, а генератор УВЧ — от кенотронного выпрямителя.

Модулированные высокочастотные колебания принимают на детекторный приемник с громкоговорителем.

Незначительное изменение температуры термосопротивления (его нагревают рукой) вызывает заметное изменение частоты звука в приемнике, установленного от передатчика на расстоянии нескольких метров.

Наконец, данный прибор может работать и в качестве однокаскадного усилителя постоянного или переменного тока. Для превращения генератора в усилитель достаточно разорвать цепь обратной связи триода (разомкнуть зажимы 2 и 3) или увеличить сопротивление в цепи обратной связи с помощью переменного сопротивления R₂. При этом генерация прекращается и триод переходит в режим работы усилителя с положительной обратной связью. Усиливаемый сигнал подводят к зажимам 1 к 2.

Простая установка для демонстрации аэродинамического сопротивления. Если в физическом кабинете нет аэродинамических весов, то аэродинамическое сопротивление разных тел можно показать на следующей простой установке (рис. 26). Она собирается из двух штативов с зажимами, демонстрационного динамометра и аэродинамической трубы. Для изготовления аэродинамической трубы удобно использовать электродвигатель от «Прибора для определения мощности электродвигателя».

Кроме этого, у проволоки диаметром 4—5 мм, длиной 680 мм загнуть концы длиной 30 мм и 50 мм под прямым углом во взаимно перпендикулярных плоскостях. Длинный конец вставить во втулку длиной 45 мм. Можно использовать катушку из-под ниток с втулкой из фольги, но лучше сделать специальную втулку, в которой проволока легко вращается, и закрепить шайбой и стопорным кольцом, надев последнее в выточенную на конце канавку (рис. 27).

Из мягкой проволоки или жести сделать указатель положения тела, аэродинамическое сопротивление которого нужно определить. Как собрать установку, видно из рисунка 26. Для удобства наблюдения стрелка динамометра устанавливается вертикально вниз и соответственно поворачивается шкала. Чтобы штативы были более устойчивы, на их основания нужно положить грузы.

Опыты проводятся так. Тело, аэродинамическое сопротивление которого определяется (тела можно вылепить из пластилина, но лучше выточить их из дерева на токарном станке), надевается на горизонтальный конец проволоки. Его положение отмечается указателем. Штатив с динамометром устанавливается так, чтобы призма только касалась проволоки. Затем включается электродвигатель аэродинамической трубы.

Встречая сопротивление, тело отклоняется влево. Для измерения аэродинамического сопротивления штатив с динамометром подвигается вправо до тех пор, пока тело не займет свое прежнее место. Стрелка динамометра показывает аэродинамическое сопротивление в условных единицах. Записав показания динамометра, отодвигают штатив с динамометром влево, затем выключают двигатель аэродинамической трубы. Поднимая или опуская динамометр на штативе, можно найти такое его положение, при котором опыты дают хорошие результаты.