Патент № 65446

Устройство для возбуждения колебаний маятника фуко


Автор
  • Рапопорт С.Р.

Иллюстрации патента

Устройство для возбуждения колебаний маятника фуко (Рисунок 1) Устройство для возбуждения колебаний маятника фуко (Рисунок 2) Устройство для возбуждения колебаний маятника фуко (Рисунок 3)


Описание патента

 

№ 65446

Класс 42с, 44

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ МАЯТНИКА

ФУКО

Заявлено 18 апреля 1941 г. за М 306322 в Главное управление геодезии и картографии при СНК СССР

При экспериментальных работах с маятником Фуко иногда необходимо качание маятника в течение 20 — 30 час подряд, а иногда и более с постоянной амплитудой.

В этом случае обычно возбуждение колебаний маятника производится при помощи цилиндрического электромагнита, вертикально расположенного под наинизшей точкой траектории качаний маятника и включенного на источник тока через нормально замкнутые контакты реле, периодически отключающего источник тока.

Включение и выключение электромагнита нужно производить абсолютно синхронно с колебаниями маятника с тем, чтобы избежать постепенного увеличения расхождения колебаний маятника и питающих импульсов электромагнита (во времени), которое приведет к затуханию колебаний маятника.

Настоящее изобретение имеет целью дать такую конструкцию устройсгва для возбуждения колебаний маятника Фуко, посредством ксторой можно бы было производить синхроннь1е с колебаниями маятника включение и выключение электромагнита в моменты перехода качающегося маятника через положение равновесия.

Сущность изобретения заключается в том, что реле, через контакты которого замыкается на источник тока обмотка элекромагнита, включено в анодную цепь катодной лампы, в цепь которой включена добавочная обмотка электромагнита, расположенная на его верхнем полюсе и дающая импульс э.д.с. в моменты перехода качающегося маятника через положение равновесия.

На фиг. 1 изображен принцип действия предлагаемого устройства; на фиг. 2 изображена схема устройства согласно изобретению.

При прохождении маятника 9 через среднее положение ферромагнитная масса маятника изменяет магнитную проницаемость части пространства над сердечником 2 электромагнита, что вызывает искажение

v.àãíHòHîã0 поля. Это искажение используется следующим образом. № 65446

На электромагните имеется добавочная генераторная катушка 1, состоящая из большого числа витков тонкого эмалированного медного провода.

При приближении маятника 9 к среднему положению магнитное поле электромагнита как бы «вытягивается» вверх к маятнику (правая сторона на фиг. 1).

При удалении маятника магнитное поле «спадает» вниз (левая сторона фиг. 1). Такие искривления магнитного поля вызывают периодическое изменение магнитной индукции внутри дооавочной катушки, в результате чего в витках генераторной катушки индуктируется некоторая э.д.с., величина которой пропорциональна числу витков добавочной катушки, магнитной индукции поля электромагнита и скорости изменения величины магнитного потока внутри добавочной катушки (последняя зависит от скорости движения маятника, от формы, массы и магнитных свойств материала сердечника 2 электромагнита и маятника) .

Используя электрический импульс генераторной катушки, можно с помощью чувствительного реле синхронно с колебаниями маятника включить и выключить электромагнит а втоматически.

Добавочная катушка 1, находящаяся на полюсном башмаке электромагнита 2, имеющем обмотку подмагничивания 8, соединена одним концом с сеткой триода 4, а другим через потенциометр 5, регулирующий величину отрицательного смещения на сетке триода, с батареей смещения С. В анодную цепь триода 4 включено электромагнитное реле б, которое, замыкая контакты С вЂ” С, может включать обмотку 3 электромагнита 2 в цепь анодной батареи Б . Разрыв цепи подмагничивания в контактах С вЂ” С шунтируется постоянной емкостью 7 (компенсирующей токи размыкания) и сопротивлением 8 — регулятором возбуждения.

Устройство может работать лишь при таком соединении концов генераторной катушки 1, при котором ослабление магнитного потока внутри добавочной катушки (что происходит от удаления ферромагнитной массы маятника) вызывает увеличение отрицательного смещения на сетке лампы 4. Необходимое направление витков добавочной катушки определяется по правилу Максвелла.

Оттягивающую прижину в якоре А электромагнитное реле б и величину сеточного смещения (а следовательно и величину анодного тока лампы) необходимо отрегулировать так, чтобы незначительное увеличение отрицательного смещения (небольшой поворот ручки потенциометра) вызывало в результате уменьшения анодного тока стпадание якоря А, размыкание контактов С вЂ” С и, следовательно, выключение электромагнита 2. Тогда при движении маятника 9 от среднего положения к крайнему электромагнит 2 на небольшой промежуток времени будет автоматически выключаться (от увеличения отрицательного смещения за счет э.д,с. добавочной катушки), и маятник по инерции будет двигаться в крайнее положение; при дальнейшем движении маятника отрицательное смещение начнет уменьшаться и реле б (от увеличения анодного тока) замкнет контакты С вЂ” С, включая электромагнит 2.

Маятник под действием электромагнита 2 и силы тяжести опять начнет двигаться к среднему положению, причем отрицательное смещение будет еще более уменьшаться, так как магнитный поток будет изменяться уже в обратном направлении (увеличиваться), а в генераторной катушке будет индуктироваться ток уже противоположного (предыдущему) направления. № 65446

Переход маятника через среднее положение вызовет изменение направления индуктированного тока в генераторной катушке (так как магнитный поток начнет уменьшаться), что опять резко увеличит отрицательное смещение, ослабит анодный ток, в результате реле опять сработает, выключая электромагнит; маятник по инерции пойдет в крайнее положение, затем опять под действием электромагнита к среднему и т. д.

Такие периодические процессы происходят все время (независимо от поворота плоскости качания маятника) при работе автомата, до выключения питания.

Величина амплитуды колебания маятника регулируется реостатом возбуждения 8; при сопротивлении реостата равном нулю, возбуждение равно нулю, при сопротивлении реостата равном «бесконечности» (реостат выключен), величина возбуждения — максимальная.

Предмет изобретения

Устройство для возбуждения колебаний маятника Фуко при помощи вертикально расположенного под наинизшей точкой траекторий качаний маятника цилиндрического электромагнита, включенного на источник тока, через нормально замкнутые контакты реле, периодически отключающего источник тока, о тл и ч а юще е ся тем, что реле включено в анодную цепь катодной лампы, в сеточную цепь которой включена добавочная обмотка названного электромагнита, расположенная на его верхнем полюсе и дающая импульс э. д. с. в моменты перехода качающегося маятника через положение равновесия.