УЧЕБНАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В ДВУХФАЗНЫХ И ТРЕХФАЗНЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ

Известные учебные модели для демонстрации процессов, протекающих в двухфазных и трехфазных вращающихся магнитных полях.

Цель изобретения - обеспечить наглядность демонстрирования изменений синусоидальных функций одинаковой амплитуды и частоты. Это достигнуто тем, что модель состоит из двух дисков с внутренним зацеплением в соотношением диаметров 1:2, из которых больший неподвижно укреплен на подставке, а меньший, свободно сидящий на цапфе кривошипа, приводимого во вращение рукояткой, может перекатываться по внутренней поверхности неподвижного диска и имеет на окружности два диаметрально расположенных шипа в случае двухфазной модели или три типа, сдвинутые относительно друг друга на 120° в случае трехфазной модели, которые служат осями вращения поводков указательных стрелок, перемещающихся в прямолинейных прорезах вдоль соответственных диаметров неподвижного диска, выполненных в непрозрачном диске со шкалами, укрепленном на лицевой стороне модели. При этом наконечники указательных стрелок выполнены в виде ромбических пластин, окрашенных в тот же цвет, что и подвижный диск и скреплены с упомянутыми цилиндрическими поводками.

Для упрощения кинематики прибора результирующий вектор (постоянный по модулю) изготовлен в виде легкой железной стрелки и расположен впереди диска со шлаками, а синхронность его вращения с вращением кривошипа обеспечивается при помощи постоянного магнита, жестко связанного с кривошипом.

На фиг. 1 и 2 изображены принципиальные схемы модели двухфазного и трехфазного поля соответственно; на фиг. 3 - вид модели сзади, на фиг. 4 - вид модели в разрезе; на фиг. 5 - схематический чертеж наконечника векторов, а на фиг. 6 и 7 - вид с лицевой стороны, соответственно, двухфазной и трехфазной моделей.

Как известно, при качении без скольжения круга радиуса r по кругу радиуса R(R>r) при внутреннем касании, каждая точка лежащая на окружности катящегося круга описывает гипоциклоиду.

В частном случае, когда R=2r, гипоциклоида выраждается в диаметр наружного круга и точки, расположенные на окружности катящегося круга, будут описывать прямые, проходящие через центр большого круга, причем координаты этих точек изменяются по гармоническому закону. Это свойство позволяет создать модель для демонстрирования изменения синусоидальных функций одинаковой частоты и амплитуды.

Конструктивно модели в обоих случаях оформляются совершенно одинаково и последующее описание в одинаковой мере относится как к модели дфухфазного, так и трехфазного поля.

Основную часть прибора составляют два диска: - подвижный 1 радиуса r и неподвижный 2 радиуса R=2r.

При вращении рукоятки 3 движение, благодаря кривошипу 4, передается на ось 5 подвижного диска 1, заставляя его перекатываться по диску 2.

На окружности подвижного диска 1 в точках 6 и 7 (фиг. 1) в двухфазной модели и 6, 7, 8 (фиг. 2) в трехфазной, расположены шипы 9 (фиг. 5) служащие осями вращения наконечников 10. Наконечники являются концами переменных векторов 11 (фиг. 6 и 7).

Шипы 9 вместе с надетыми на них наконечниками 10, должны перемещаться прямолинейно, по соответствующим диаметрам 12 неподвижно диска 2. Для того, чтобы замаскировать механизм передачи, прибор с лицевой стороны закрыт непрозрачным диском 13 (фиг. 4) с двумя (фиг. 6) или тремя (фиг. 7) катушками 14 и соответствующими шкалами. Вдоль осей этих катушек сделаны узкие прорези 15, через которые проходят поводки 16 наконечников 10.

Наконечник 10 для каждого из переменных лекторов изготовлен ромбической формы (фиг. 5) и наглухо соединен с цилиндрическим поводком 16, свободно насаженным на шип 9 подвижного диска.

Для придания поводку 16, а следовательно и наконечнику 10, неизменного возвратно-поступательного движения вдоль соответствующего прореза служат пазы 17.

Подвижный диск 1 и наконечники 10 окрашиваются с лицевой стороны в какой-либо яркий цвет, благодаря чему острие наконечника 10, обращенное в данный момент к центру прибора, сливается с окрашенной поверхностью диска 1, поступающей через прорезь. Это создает впечатление переменного вектора, увеличенного нормально ориентированным острием.

Суммарный (постоянный по модулю) вектор 18 изготавляется в виде легкой стальной стрелки и уравновешивается на своей оси с помощью противовеса 19 (фиг. 4). Синхронность движения кривошипа 4 и стрелки 18 обеспечивается магнитным полем постоянного магнита 19, жестко связанного с кривошипом 4. Ось 20 вращения стрелки монтируется в передней, прозрачной стенке прибора.