Эйнштейн

«Циклотрон»

В физических исследованиях для получения весьма быстрых за­ряженных частиц (протонов, альфа-частиц) применяют электромаг­нитные устройства, которые называются циклотронами. «Циклотрон», описываемый ниже, тоже является ускорителем, но не микрочастиц, а стального шарика, который движется по кругу. Такой макет может служить наглядным пособием на уроках физики.

Подберите кусок толстой фанеры или гетинакса размерами 500X500 мм. Можно использовать древесностружечную плиту или винипласт. Это основание «Циклотрона». На нем надо укрепить два направляющих круговых рельса из полосок меди или латуни шири­ной 4 мм. Полоски приклеивают или прикрепляют к основанию с помощью проволочных стоек. Внешний рельс (диаметром 465 мм) —

 

сплошной, из одной полоски, а внутренний (его диаметр 450 мм) должен иметь изолированные участки, отстоящие друг от друга на 1—2 мм. При качении стального шарика диаметром 20—22 мм изо­лированные участки последовательно соединяются с наружным рель­сом. Это обеспечивает автоматическую коммутацию электромагни­та — ускорителя шарика. Одновременно переключаются резисторы  R1–R2 тонального генератора, вследствие чего работа «Циклотрона» сопровождается звуком меняющегося тона (рис. 9).

Электромагнит представляет собой цилиндр из бумаги или тек­столита с внутренним диаметром около 27 мм. Диаметр может варьироваться в зависимости от размеров шарика. Необходимо, что­бы шарик умещался внутри катушки с минимальным зазором. Перед закреплением рельсов в основании макета надо сделать углубление под катушку электромагнита и пропустить через нее оба

чтобы шарик мог свободно прикатываться внутри катушки. Длина катушки 70 мм, наружный диаметр — около 40 мм; на нее надо намотать 1500—1800 витков провода ПЭВ 0,47—0,51 мм. Один вы­вод обмотки нужно припаять к изолированному участку 1 внутрен­него рельса, а второй — к контакту переключателя с помощью которого можно регулировать подаваемое на электромагнит напря­жение с трансформатора Тр.

Напряжение к обмотке электромагнита прикладывается в мо­мент, когда шарик находится у входа в «туннель» и замыкает уча­сток 1 с наружным рельсом. Магнитное поле электромагнита втяги­вает шарик внутрь катушки. Оказавшись внутри катушки — туннеля, шарик минует участок 1, и цепь питания размыкается. Дальше шарик катится по инерции до следующего замыкания контактов. К участкам 2—5 присоединены резисторы R1-R4. При замыкании их на общий провод наружного рельса меняется частота тонального генератора. Желаемый тон подбирается указанными резисторами. Можно сделать иначе: оставить только один резистор, провод от которого присоединить к контактным участкам 2—5, имеющим раз­ную длину. При качении шарика автоматически будет выдаваться позывной, например, по коду Морзе.

Тональный генератор состоит из небольшого количества деталей. В качестве звукового излучателя пригодны капсюли типов ДЭМ-4М, ТОН-2 или трансляционный динамик. Питается генератор через про­стейший выпрямитель ДС₁ от обмотки II трансформатора, выпол­ненного на магнитопроводе сечением около 6 см² (Ш20Х30). Сете­вая обмотка содержит 1600 витков провода ПЭВ-2 0,27. Обмотка питания электромагнита содержит около 300 витков провода ПЭВ-2 1,0. Отводы делают от 70, 260, 270, 280, 290-го витков (соответственно точки I—5). Переключатель B₁ — переключатель любого типа на пять положений. Все детали, включая силовой трансформатор, размещаются в основании «Циклотрона». Для сиг­нализации включения служит лампа Л (24 ВХОД А), подсоединен­ная через резистор R₆  к вторичной обмотке трансформатора. Для сетевого выключателя В₂ используют выключатель типа П2К или тумблер. Для приведения «Циклотрона» в действие надо поставить шарик на рельсы у входа в туннель и подать сетевое напряжение выключателем В₂.

Комментарий оставляем на форуме