Текст книги "Пионер-электротехник"
Автор книги: Петр Стрелков
сообщить о нарушении
Текущая страница: 8 (всего у книги 14 страниц)
«Волшебная лампа» и другие приборы
«Волшебная лампа» работает на том же принципе, на котором работают макеты «мишки» и «кота». Внешний вид и детали «волшебной лампы» показаны на рисунке 64, а.
На деревянном основании укрепите сердечник с катушкой вторичной обмотки такой же конструкции, как у макетов мишки и кота. Сделайте деревянную стойку с отверстием в центре. На верхнем конце стойки укрепите патрон для маломощной автомобильной лампочки на 6 вольт. Пропустите через отверстие стойки два изолированные провода, идущие от вторичной обмотки, и присоедините их к контактам патрона. Прикрепите стойку к основанию при помощи клея и гвоздей. Замаскируйте катушку с сердечником так, чтобы нельзя было сразу понять. в чем сущность работы данной лампы. Для этой цели желательно сделать из папье-маше крышку причудливой конфигурации, закрывающую сверху все части лампы. Покрасьте основание и стойку лампы какими-либо эмалевыми красками – и лампа готова.
«Волшебную лампу» надо окончательно проверять и демонстрировать так же, как макеты мишки и кота.
Рис. 64. Конструкция приборов: а – устройство «волшебной лампы»; б – схема включения лампы; в – конструкция кастрюли; г– выкройка внутренней стенки кастрюли; д – конструкция сердечника; е – соленоид; ж – демонстрация электроплавки (на столе, слева, лежит алюминиевое кольцо, необходимое для демонстрации действия вихревых токов).
На этом же столе «электрических чудес» вы можете продемонстрировать весьма занимательные опыты. Для этого вам надо сделать еще несколько простых приборов. Прежде всего изготовьте прямоугольный стержень.
Нарежьте из кровельного железа по выкройке, показанной на рисунке 64, д, такое количество пластинок, чтобы получился пакет толщиной около 40 миллиметров. Пластинки отожгите на огне, соберите их в пакет и скрепите заклепками. Снаружи сердечник обклейте картоном или плотной бумагой.
Теперь изготовьте кастрюлю специальной конструкции (рис. 64, в).
Возьмите невысокую жестяную консервную банку большого диаметра. Вырежьте отверстие в середине дна с таким расчетом, чтобы через него свободно проходил сердечник. Сделайте заготовку из тонкой жести по выкройке, показанной на рисунке 64, г, согните ее по пунктирным линиям, пропаяйте шов, и вы получите коробку. Вставьте коробку в отверстие банки, так, чтобы отбортовки касались ее дна, и тщательно пропаяйте все швы. Прикрепите к банке ручку при помощи заклепок или пайки – и кастрюля готова. Она потребуется вам для демонстрации индукционной плавки и закалки металлов.
Возьмите толстую медную проволоку и сделайте из нее соленоид, имеющий 15–20 витков. Диаметр соленоида должен быть таким, чтобы в него свободно входил сердечник. Соленоид потребуется для демонстрации электросварки.
Сделайте из тонкого алюминиевого листа кольцо. Удалите с его краев заусенцы напильником с мелкой насечкой и приступайте к демонстрации опытов.
Включите первичную обмотку стола в сеть и поставьте сердечник на стол так, чтобы его нижний конец совпал с одним из концов сердечника первичной катушки трансформатора. Признаком точного совпадения концов будет служить сильное притягивание прямолинейного сердечника к столу.
Налейте в кастрюлю немного воды, наденьте ее на сердечник, как показано на рисунке 64, ж, и через 10–15 минут вода начнет кипеть. Этот опыт показывает, что у вас получилась простейшая индукционная электрическая печь, в которой можно не только вскипятить воду, но и расплавить свинец или олово. Индукционная плавка широко используется в промышленности. Ваша кастрюля представляет собой один короткозамкнутый виток, являющийся вторичной обмоткой трансформатора. В этом витке наводится вихревой электрический ток большой силы, который, проходя по кастрюле, сильно нагревает ее. Кастрюлю без воды нельзя надевать на сердечник, так как у нее может быстро нарушиться пайка.
Выключите ток и наденьте на сердечник легкое алюминиевое кольцо, а затем снова включите ток, и кольцо мгновенно взлетит к потолку. Этот опыт наглядно показывает, что магнитное поле вихревого тока в кольце отталкивается от магнитного поля первичной обмотки трансформатора.
Подержите немного кольцо надетым на сердечник, и вы почувствуете, что оно сильно нагревается.
Снимите с сердечника кольцо и наденьте на него соленоид, к концам которого присоедините лампочку от карманного фонаря, и она будет загораться всякий раз, когда вы будете надевать на сердечник соленоид и опускать его на стол. При этом чем ближе вы будете подносить соленоид к столу, точнее – к первичной обмотке трансформатора, тем ярче будет светиться лампочка. Возьмитесь пальцами за кольца соленоида, и вы не почувствуете наличия на них напряжения. Попробуйте накоротко замкнуть концы соленоида, и вы будете наблюдать сильные трески и искры. Это свидетельствует о том, что на соленоиде находится низкое напряжение, но большой величины индукционный ток. Аналогичное явление имеет место при электросварке. Этот опыт дает наглядное представление о принципе работы трансформатора и способе электросварки.
ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ НОВОГОДНЕЙ ЕЛКИ
Много радости и удовольствия приносит хорошо украшенная и электрифицированная новогодняя елка. Для нее вы можете сами сделать елочные гирлянды на низкое напряжение. Приобретите достаточное количество автомобильных лампочек на 6 или 12 вольт. Можно брать лампочки от карманного фонаря. Соедините их между собой параллельно гибкими изолированными проводами. Приготовьте 5–6 одинаковых гирлянд и раскрасьте баллоны лампочек разноцветным лаком. Сделайте контактор по описанию, приведенному выше (см. стр. 66), соедините его через редуктор с вентиляторным электродвигателем и включите в цепь контактора гирлянды, расположенные на елке по спирали. Включите электродвигатель, и гирлянды будут поочередно включаться в цепь понижающего трансформатора, создавая свет, как бы бегущий снизу вверх вокруг елки. Схема включения елочных гирлянд в цепь контактора показана на рисунке 65, а.
Рис. 65. Устройство приборов для электрификации новогодней елки: 1 – основание прибора искусственного снегопада; 2 – стойки прибора; 3 – лампа подсвечивания; 4 – биметаллическая пластинка; 5 – контактный винт; 6 – лампа накаливания карусели; 7 – ось карусели; 8 – основание карусели; 9 – круг для карусели; 10 – цилиндр карусели; 11 – радиоприемник; 12 – громкоговоритель; 13 – микрофон; 14 – биметаллическое реле; Тр – понижающий трансформатор; Л1 – лампа накаливания; Л2, Л3, Л4, Л5 – лампочки гирлянд.
Прибор для искусственного снегопада
Вы можете построить оригинальный прибор, создающий искусственный снегопад. Внешний вид и конструкция его частей показаны на рисунке 65, б.
Отпилите от сухой круглой палки валик, вбейте по его центру две полуоси (рис. 65, в). На одной из них укрепите шкив или шестеренку для соединения с валом электродвигателя. При этом вы можете использовать тот же электродвигатель, который вращает контактор, только вам следует сделать на валу электродвигателя двойной шкив или насадить две зубчатые шестеренки. Раздробите старое зеркало на мелкие кусочки. Чем мельче будут кусочки зеркала, тем лучший эффект вы получите. Наклейте кусочки зеркала по всей поверхности валика, плотно укладывая их друг возле друга, и просушите валик.
Основание прибора сделайте из досок, а стойки – из стальных полос. Из тонкой фанеры или картона согните цилиндр. Наколите шилом по всей поверхности цилиндра мелкие отверстия. Установите валик на основании в стойках. Прикрепите к основанию возле валика электрическую лампочку мощностью 70—100 ватт на высокой подставке и закройте ее защитным козырьком, как показано на рисунке 65, д. Все это накройте цилиндрическим кожухом с дырочками и закрепите его на основании. Кожух с торцов закройте картонными крышками.
Соедините ось валика через редуктор с валом электродвигателя с таким расчетом, чтобы валик прибора вращался медленно. Включите лампочку в сеть – и прибор готов к работе. Когда вращается валик, то отраженный свет от зеркальных кусочков через отверстия цилиндра попадает на потолок и стены комнаты в виде белых снежинок, которые перемещаются по стенам сверху вниз, напоминая настоящий снегопад.
Прибор для автоматического включения елочных гирлянд
Для автоматического включения и выключения елочных гирлянд, цепей электрифицированных макетов можно изготовить простейшее биметаллическое реле (рис. 65, з), состоящее из биметаллической пластинки и неподвижного контакта.
Наиболее подходящими для изготовления пластинки являются металлы цинк и железо, обладающие различными коэффициентами линейного расширения. Из этих металлов вырежьте две полоски, сложите их вместе, просверлите несколько отверстий по всей длине и склепайте их заклепками.
На деревянном основании укрепите настенный патрон, стойку с контактами и укрепленной биметаллической пластинкой, которая обогревается лампочкой. Когда пластинка нагреется, то отогнется в сторону, размыкая цепь, например елочной гирлянды. В это время выключается и лампочка, обогревающая пластинку. Остыв, пластинка возвращается в первоначальное положение и снова замыкает электрическую цепь, и т. д.
Схема биметаллического реле для автоматического переключения елочных гирлянд показана на рисунке 65, и.
«Электрическая» карусель
«Электрическая» карусель работает на конвекционных токах воздуха. Ее внешний вид и основные части показаны на рисунке 65, к. Она состоит из деревянного основания, на котором установлены настенный электрический патрон с лампочкой, ось, дважды изогнутая под прямым углом, и вращающийся цилиндр.
Сделайте основание из сухой доски. Укрепите на нем в центре настенный патрон, к которому заранее присоедините шнур с вилкой. Согните из толстой проволоки ось и заточите ее концы. Вбейте ось одним концом в основание.
Вырежьте из толстей бумаги круг диаметром 20 сантиметров. Проведите внутри него две концентрические окружности радиусом 2 и 7 сантиметров. Разделите эти окружности на 12 равных частей и лезвием безопасной бритвы вырежьте по линиям деления клапаны, или жалюзи. Все жалюзи отогните в одну сторону. Укрепите в центре этого круга небольшой жестяной диск с двумя выступами и углублением в центре, сделанным тупым гвоздем. Из этой же бумаги вырежьте две полоски шириной 2 сантиметра и склейте из них два кольца диаметром 20 сантиметров каждое. Одно кольцо приклейте к диску с клапанами.
Вырежьте из папиросной бумаги прямоугольник со сторонами 30 и 65 сантиметров, склейте из него цилиндр диаметром 20 сантиметров и приклейте к нему второе кольцо из плотной бумаги. Приклейте цилиндр к первому бумажному кольцу, наклейте на него снаружи различные фигурки, вырезанные из разноцветной бумаги. Наденьте цилиндр на острие оси, чтобы ее конец попал в углубление жестяного диска.
Включите карусель в розетку. Лампочка быстро нагреет внутри цилиндра воздух, который устремится вверх и, ударяясь о жалюзи, приведет цилиндр во вращение. Получилась оригинальная карусель.
Радиофикация Деда-мороза
Для новогодней елки вы можете сделать говорящего Деда-мороза, Карабаса-Барабаса, Снегурочку и т. п.
Вмонтируйте в голову деда-мороза маленький динамик, а провода, идущие от динамика, тщательно замаскируйте и присоедините к громкоговорителю радиоприемника или телевизора.
В гнезда звукоснимателя включите микрофон. Приемник установите в соседней комнате или замаскируйте его в этом же помещении, но подальше от Деда-мороза, при этом микрофон можно вынести в коридор или в соседнюю комнату.
Составьте заранее текст для Деда-мороза и поручите кому-либо его передавать. Можно придумать интересные вопросы и ответы и провести увлекательную игру с Дедом-морозом. Схема радиофикации Деда-мороза показана на рисунке 65, л.
Подобным образом вы можете радиофицировать макеты Карабаса-Барабаса, Снегурочки и других сказочных персонажей.
Электрификация пионерского костра
Зимой в помещении школы юные электротехники могут помочь вожатым провести интересный электрифицированный пионерский костер.
Конструкция электрифицированного костра показана на рисунке 66.
Из толстых сухих досок сделайте основание размером 40х40 сантиметров. По углам основания прикрепите вертикальные стойки длиной 40–45 сантиметров, сделанные из деревянных брусков прямоугольного сечения шириной 4 сантиметра и толщиной 3 сантиметра. В центре основания укрепите электровентилятор так, чтобы винт гнал воздух вертикально вверх, вращаясь в горизонтальной плоскости. Для этого сделайте разъемный хомут из мягкой листовой стали толщиной 3–4 сантиметра и металлические стойки, при помощи которых вентилятор крепится к основанию. Сначала разметьте места и укрепите стойки. Обожмите корпус электродвигателя вентилятора разъемным хомутом, подложив под него резиновые прокладки. Прикрепите хомут к стойкам при помощи болтов с гайками.
Рис. 66. Устройство для электрификации костра.
Вокруг двигателя установите четыре настенных патрона, соедините их между собой параллельно осветительным шнуром, присоедините их к проводам от электродвигателя и подключите к сети через предохранители и рубильник или выключатель. В патроны вверните лампочки мощностью по 14–40 ватт. Скрепите стойки между собой деревянными рейками. Обтяните боковые стенки ящика красной материей или полупрозрачной красной бумагой.
Верхнюю сторону ящика сделайте в виде решетки из тонких деревянных реек. Нарежьте несколько полосок из папиросной бумаги, лучше из кальки, шириной 3–5 сантиметров и длиной 25–30 сантиметров. Наклейте полоски на решетку и покрасьте их в красный цвет. Обложите ящик хворостом так, чтобы не прижать бумажные полоски, – и костер готов.
Включите вентилятор в сеть и погасите свет в помещении. Перед вами окажется любопытное зрелище: струя воздуха от вентилятора, набегая на бумажные полоски, заставляет их шуметь и шуршать, напоминая треск и шум пламени настоящего костра, а красный свет, проходящий через материю, напоминает огонь.
Простейший электрический костер вы можете сделать из табуретки, повернув ее крышкой вниз. В табуретке установите лампочки и электровентилятор, обтяните ее с боковых сторон тем же материалом. Сверху прикрепите рейки и наклейте на них бумажные полоски.
ДОМАШНЯЯ ЭЛЕКТРОМАСТЕРСКАЯ ПИОНЕРА
Каждый юный пионер-электротехник может у себя дома организовать простейшую электромастерскую, укомплектовать ее необходимым самодельным электрооборудованием, инструментами. Это облегчит изготовление приборов и моделей, описанных в этой книге, и позволит отремонтировать неисправные домашние электроприборы.
Для работы вам потребуются различные инструменты и материалы. Сразу приобрести все инструменты трудно. Поэтому их придется приобретать постепенно.
В первую очередь приобретите следующие инструменты: лобзик с пилками, рубанок, молоток, шило, угольник, линейку, циркуль, нож, ножницы, кусачки, отвертки разные, плоскогубцы, клещи, паяльник, пилу лучковую, набор напильников с различной насечкой, кисти, клеянку, малые настольные тиски.
Для дальнейшей работы потребуется еще дрель с набором сверл, небольшие слесарные тиски (средние), пила по металлу с набором полотен, круглогубцы, коловорот с перками, киянка и др. Полный набор инструментов показан на рисунках 67, 68.
Рис. 67. Набор электромонтажных и слесарных инструментов: 1 – круглогубцы; 2 – кусачки; 3 – плоскогубцы; 4 – пассатижи; 5 – мелкомонтажная отвертка; 6 – электромонтажная отвертка; 7 – универсальная часовая отвертка; 8 – отвертка для слесарных работ; 9 – отвертка для столярных работ: 10– ножницы по металлу; 11 – молоточный электропаяльник; 12 – торцовый маломощный электропаяльник; 18—торцовый электропаяльник на 80—100 ватт; 14 – клещи; 15 – перочинный нож;16 – стамеска.
Рис. 68. Набор столярных и слесарных инструментов: 17 – молоток; 18 – шило; 19 – линейка; 20 – угольник; 21 – подогревной паяльник; 22 – коловорот; 23 – пёрка; 24 – трехгранный напильник; 25 – плоский напильник; 26 – молоток-гвоздодер; 27 – керн; 28 – дрель ручная; 29 – рубанок; 30 – буравчик; 31 – ножовка; 32 – пилка по металлу; 33 – лучковая пила.
Все инструменты нужно хранить в шкафу или в ящике, располагая их в определенном порядке. Если нет шкафа или ящика для хранения инструментов, надо сделать специальные полочки и на них, как в готовальне, расположить инструменты. После работы инструменты протирайте сухой тряпкой. Кисти, кроме клеевой, надо тщательно отмыть от краски в керосине, а затем в воде с мылом. Затупившиеся инструменты надо своевременно затачивать.
Кроме инструментов, для работы потребуются различные материалы: фанера, доски, рейки, жесть, цинк, медь, графит, проволока, обмоточные и гибкие изолированные провода, гвозди, шурупы, болтики с гаечками, винты, клей, разные лаки, краски, припой, канифоль, парафин, изоляционная лента, наждачная или стеклянная бумага, стеклянные и жестяные банки, бутылки и проч. Все перечисленные материалы надо тщательно очистить от грязи, пыли и ржавчины и хранить в сухом помещении в специальных ящиках.
Для хранения гвоздей и шурупов сделайте ящик с ячейками, в которые сложите по сортам гвозди, винты, гайки, шайбы, болты и проч.
Во время работы соблюдайте экономию материалов. Прежде чем отпилить кусок от большой доски или от листа фанеры, посмотрите, нет ли подходящего куска среди обрезков.
Значительную часть весьма ценного оборудования для электромастерской вы можете изготовить сами.
Самодельные настольные тиски
Большинство деталей для приборов и моделей необходимо обрабатывать, пользуясь настольными тисками.
Конструкция простейших самодельных настольных тисков показана на рисунке 69.
Вырежьте две одинаковые толстые доски из сухого дерева твердой породы (береза, дуб, клен, ясень и проч.), сложите их вместе, очертите карандашом места для выемки материала изнутри. Просверлите сквозное отверстие немного ниже губок под болт с четырехгранной или шестигранной гайкой или круглой головкой. Отрежьте два одинаковых уголка из уголковой стали, просверлите в них по два отверстия и прикрепите к губкам каждой половины тисков изнутри. Между уголками в тисках прочно зажимается обрабатываемая деталь.
Одну половину тисков привинтите сбоку к верстаку или столу. Другую половину прикрепите К первой при помощи навесных оконных петель. Тиски сжимаются гайкой, завинчиваемой специальным гаечным ключом.
Вычертите на куске листовой мягкой стали толщиной 1,5–2 миллиметра профиль ключа, разметьте отверстие под гайку, вырубите ключ зубилом, удалите напильником заусенцы по линиям вырубки, отогните его рукоятку слегка в сторону.
Можно пользоваться и готовыми слесарными или велосипедным ключами.
Чтобы одна половина тисков сама отходила в сторону после отвинчивания гайки, поместите между половинами распорную пружину, надев ее на стяжной болт.
Рис. 69. Самодельные настольные тиски: а, б – деревянные тиски без разжимной пружины; в – приспособление ручных тисков в качестве настольных.
Самодельный электролобзик
При выпиливании из фанеры различных деталей пользуются лобзиками. Пилки лобзика очень часто рвутся, их запас быстро иссякает, и работа остается незаконченной. Гораздо удобнее пользоваться электролобзиком, в котором не требуется пилок. Их заменяет короткая раскаленная нихромовая проволока, туго натянутая между зажимами лобзика.
Электролобзик оригинальной конструкции показан на рисунке 70.
Он состоит из деревянного станка 1, металлических зажимов-наконечников и натяжной пружины 2, нихромовой проволоки 3, монтажных проводов 4 и понижающего трансформатора 7.
Станок вырежьте из фанеры толщиной 6–8 миллиметров по форме, показанной на рисунке. Сделайте зажимы-наконечники из медной пластинки, просверлите в них нужные отверстия и закрепите на концах станка.
На круглом металлическом стержне диаметром 6–8 миллиметров навейте 8—10 витков стальной проволоки диаметром около 1 миллиметра. Для этой цели можно использовать рояльную проволоку. Пружина в лобзике нужна для того, чтобы туго натягивать раскаленную нихромовую проволоку.
Рис. 70. Самодельный электролобзик.
Закрепите на станке гибкие изолированные провода и присоедините их к концам нихромовой проволоки. Свободные концы проводов от лобзика присоедините через выключатель к зажимам понижающего трансформатора на 2 или 4 вольта. Если взята толстая нихромовая проволока, ее надо присоединить к зажимам на 2 вольта, тонкую проволоку – на 4 или 6 вольт. Вы можете практически подобрать толщину проволоки, чтобы она раскалялась до ярко-красного цвета.
При работе проволока несколько охлаждается, поэтому водите лобзиком медленно. Нельзя долго держать лобзик включенным, когда не производится выпиливание, так как проволока может быстро перегореть. Для лобзика пригодится нихромовая проволока от электроплитки и электроутюга.
Если у вас окажется лобзик с металлическим станком, то проволоку надо натянуть на фарфоровых бусинках, которые применяются для заделки концов спирали в электроплитках и электроутюгах.
