201621. lajstromszámú szabadalom • Modellező eszköz töltés hatására, illetve töltéssel jellemzett objektumok között lejátszódó folyamatok szemléltetésére
5 HU 201621 B 6 vábbá megfelelő felfüggesztéshez kapcsolt 15 fonalak illeszkednek. Ez utóbbiak végén is 1 modellező elemek helyezkednek el, célszerűen azonos szinten. Az 1 modellező elemek különböző szinteken is elrendezhetők, M mágnesek esetén ilyenkor a szintek kapcsolódási helyeinél 14 csatolómágneseket függesztünk fel. Szükség szerint az 1 modellező elemekre, különösen M mágnesekre 17 kiegészítő súlyt is felfüggesztünk (3. ábra). Az 1 modellező elemek általában mágneses testek, amelyeket egymás melletti felületük irányában polarizálunk, tehát a M mágnesek egymás mellett úgy helyezkednek el, hogy két szemközti felületük azonos vagy ellentétes mágneses polaritású legyen. Célszerűen tehát például rúdmágneseket nem hossztengelyük irányában felfüggesztve helyezünk el egymás mellett. Az 1 modellező elemek legelőnyösebb kiviteli alakjukban műanyagból álló rúdszerű, célszerűen tengelyszimmetrikus testek, például szívószálak, amelyeket elektrosztatikusán jól fel lehet tölteni. Megfelelő anyagválasztás vagy célszerűen létrehozott bevonat esetén lehetséges olyan 1 modellező elemek létesítése, amelyek a kívánt előjelű elektrosztatikus töltéssel láthatók el. Ilyen műanyag testeket egymással egyesítve az elektrosztatikus feltöltéssel dipólok is kialakíthatók. Az 1 modellező elemek felfüggeszthetek, akár 15 fonálra, akár gumiból készült 9 húrra, vagy más módon. A 15 fonalak a 10 nyílásokban függeszthetők fel, a 9 húr a 4’ és 4” oldalfalak között kifeszithetó és így az 1 modellező elemek egymással párhuzamos elrendezése lehetővé válik. A találmány szerinti modellező eszköz felhasználási lehetőségei közül a következőkben példaként néhányat ismertetünk. Ennek során elektrosztatikusán feltölthető anyagból készült 1 modellező elemeket tekintünk, amelyek általában műanyag szívószálak, színük például a töltés előjelének megfelelően kétféle. A mágneses anyagú modellező elemek adott esetben hasonlóképpen megfelelőek lehetnek, de használatuk során figyelembe kell venni nagyobb súlyukat, ebből következő nagyobb tehetetlenségüket. A műanyag szívószálak előnyös jellemzője, hogy viszonylag hosszú ideig megőrzik töltésüket, amely megdörzsöléssel könnyen kialakítható. A 4 tartóelemmel kifeszített 7 megvezető élekre elektrosztatikusán feltöltött 1 modellező elemeket, például szívószálakat helyezünk. Az elektrosztatikus feltöltést célszerűen prémmel való megdörzsöléssel végezzük. A 7 megvezető élekre helyezett szívószálak közül az első kettő, ha azonos előjelű töltéssel rendelkeznek, egymástól a 6 határolóelemek által megengedett mértékben eltávolodik. A további megdörzsölt szívószálak a két szélső között helyezkednek el, ha sikerül azonos nagyságú töltésüket biztosítani, akkor egyenletes eloszlásban, egymástól azonos távolságokon. Ha a szívószálak számát növeljük, olyan állapot is létrejöhet, amikor már nem helyezhetők el mind a 7 megvezető éleken, a később oda juttatott szívószálak a levegőben lebegnek. A két szélső 1 modellező elem közül legalább egy mozgatásával, mindkettő távolításával vagy közelítésével számos jelenség modellezhető, amelyeknél a potenciál csökkenése vagy növekedése játszik szerepet. Ha a 6 határolóelemet periodikusan rezegtetjük, az 1 modellező elemek, tehát a szívószálak mozgásában állóhullámok figyelhetők meg, vagyis antennamodellt kapunk. A műanyag szívószál anyagának irapregnálása megengedi a pozitív töltéssel való feltöltést, míg az impregnálatlan szívószálak töltése negatív előjelű. A kétféle szívószálból egyetlen 1 modellező elemet készítve dipólként viselkedő elemet kapunk, amelyet súlypontjában felfüggesztve a kémiából ismert dipólkapcsolatok modellezésére nyílik lehetőség. A dipólusként létrehozott 1 modellező elemek alkalmas felfüggesztésével elektromos erőtér is vizsgálható, például Van de Graaf generátor környezetében. Ilyenkor különösen szemléletes kísérlet végezhető, ha a kétféle szívószálat e különböző színben készítjük el. Ilyenkor a dipólusként viselkedő 1 modellező elemet a generátorhoz közelítve jól szemléltethető az azonos előjelű töltések helyzete, míg a generátor gumiszalagjának környezetében az 1 modellező elem átfordul, ami a töltések szétválasztásának tudható be. A helyettesítéses (szubsztitúcióé) kémiai reakciók szemléltetésére például két ellenkező előjelű töltésű szívószálat az elektrosztatikus vonzás révén összekapcsolunk, majd egy erősebben töltött pozitív töltésű 1 modellező elemet közelítve megfigyelhető, hogy a negativ előjelű töltéssel ellátott 1 modellező elem ezzel lép kapcsolatba, a másik pozitív töltésű 1 modellező elem eredeti helyéből eltávozik. Ez a reakció fordított irányban nem játszódik le: a gyengébben töltött 1 modellező elem nem képes az erősebben töltött, nagyobb töltésű 1 modellező elemet kiszorítani. A 2 alaplap felett két pár 7 megvezető élt kifeszítve például a Lenz-tőrvény szemléltethető: két egymással párhuzamos síkban elrendezzük az adott töltéssel ellátott 1 modellező elemeket, majd a 6 határolóelemmel a felül levő megvezető éleken mozgatjuk azokat. Ennek hatására az alsó szinten ellenkező irányú mozgás alakul ki, vagyis az indukált áramot jelképező töltések mozgásiránya ellentétes az őt létrehozó áram mozgásirányával. A 3. ábrán látható elrendezés különösen alkalmas a longitudinális hullámok modellezésére, amikor is több 1 modellező elemet függesztünk fel és közülük a szélsőt kilendítjük. Ezt követően az 1 modellező elemek sza-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
