Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 [33] 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

перметр на меньший предел измерения и вновь повто* рите операцию компенсации тока. Описанным способом вы должны дойти до предела измерения 30 мА и установить переменным резистором стрелку миллиамперметра посередине шкалы.

Если в вашем распоряжении нет авометра, то вместо него можно использовать любой миллиамперметр с пределом измерения не больше 30 мА, рассчитав и изготовив по приведенным выше данным (для прибора Ц-20) шунтирующие его резисторы.

Настроив схему компенсации, начинайте опыт. Изменяя вращением винта струбцины степень сжатия


3 5 70 15 /?,см

Рис. 61. График зависимости изменения тока, потребляемого ультразвуковым генератором, от высоты столба жидкости (воды) над излучателем.

груши, постепенно увеличивайте высоту столба жидкости над вибратором. При этом вы будете наблюдать, как стрелка прибора колеблется в такт с изменением громкости кавитационного шума, и сможете отмечать минимумы и максимумы потребляемой излучателем мощности значительно точнее, чем на слух. Если установка отлажена достаточно хорошо, то стрелка прибора в опыте будет колебаться почти на всю шкалу.

Столь значительные колебания стрелки позволят даже снять график зависимости изменения потребляемого генератором тока от высоты столба жидкости в трубке. Вы получите кривую, подобную той, которая нами снята в аналогичном опыте и изображена на рис. 61. По графику нетрудно с достаточной точностью определить длину ультразвуковой волны в жидкости и по известной частоте вычислить скорость звука.



В нашем опыте для скорости звука в воде получилось значение с = X/ = 1350 м/с. Будет совсем неплохо, если вы получите близкую величину: табличное значение скорости звука в воде равно 1495 м/с. Различие между табличной и измеренной в опыте скоростью звука объясняется, во-первых, относительной «грубостью» экспериментальной установки и, во-вторых, тем, что стеклянная трубка с жидкостью представляет собой волновод, скорость звука в котором отличается от скорости звука в свободной жидкости.

При исследовании зависимости потребляемого генератором тока от высоты столба жидкости над вибратором нередко вместе с «нужными» изменениями тока у вас будут получаться «ненужные» небольшие максимумы и минимумы. Их называют сателлитами (спутниками) Теория этого интересного явления непроста, и в нескольких словах ее не объяснить. Мы обращаем ваше внимание на сателлиты лишь для того, чтобы вы не смущались: их появление обусловлено не несовершенством вашей экспериментальной установки, а самим существом происходящих в ней физических явлений.

Магнитострикционный излучатель ультразвука средней частоты с ферритовым вибратором длиной около 20 мм позволяет поставить удивительные по красоте опыты со стоячей ультразвуковой волной в жидкости.

Излучатель подключите к ламповому ультразвуковому генератору и поместите на торец вибратора каплю еоды. Включите генератор и настройте его в резонанс с вибратором так, чтобы капля на торце начала колебаться.

В заранее приготовленный до опыта высокий стакан налейте дистиллированную или прокипяченную воду, а на его дно поместите слой крахмала толщиной в несколько миллиметров, стеклянной трубкой (внутренним диаметром 3-6 мм) сильно взболтайте крахмал так, чтобы образовалась однородная суспензия белого цвета. Той же трубкой наберите получившуюся взвесь крахмала в воде и, закрыв верхний ее конец пальцем, поместите нижний ее конец на торец вибратора работающего излучателя. При этом в столбе воды в трубке устанавливается стоячая ультразвуковая волна: через несколько секунд она



отчетливо обозначается собравшимися в ее пучностях частицами крахмала (рис. 62).

Когда вы помещаете на торец вибратора трубку с суспензией крахмала в воде, собственная частота вибратора слегка изменяется, так что для получения стоячей волны, возможно, потребуется небольшая подстройка частоты колебаний, даваемых ультразвуковым генератором. В целом же опыт очень прост и получается всегда, если излучатель работает нормально.

Внимательно рассмотрите стоячую ультразвуковую волну в трубке. Вы замечаете, что крахмал собирается в плотную область (как говорят, коагулирует) непосредственно у поверхности жидкости в трубке. Поскольку поверхность жидкости свободна, в ее плоскости образуется пучность смещений стоячей волны. Таким образом, опыт показывает, что крахмал коагулирует в пучностях смещений, или узлах давлений стоячей ультразвуковой волны.

Однако так происходит не всегда. В этом нетрудно убедиться на примере эмульсии керосина в воде. Кратко рассмотрим способ получения эмульсии керосина в воде для опытов со стоячей волной.

В сосуд, имеющий в своем дне кран (или просто закрывающееся отверстие), налейте воду, а поверх нее -слой керосина. Погрузите ферритовый вибратор низкочастотного магнитострикционного излучателя,


Рис. 62. Стоячая ультразвуковая волна в жидкости.

В опыте использован магнитострикцион-ный излучатель для получения ультразвука средней частоты. С помощью линейки, закрепленной на стойке излучателя, можно измерить длину ультразвуковой волны. Крахмал коагулирует в пучностях смещений стоячей волны. Полезно сравнить эту фотографию с той, которая приведена на рис. 58.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 [33] 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52



0.0009