ОПЫТЫ С УЛЬТРАЗВУКОМ
ЮТ Для умелых рук 1972 №8
С помощью самодельного ультразвукового генератора можно поставить много интересных опытов, очищать мелкие детали, приготовлять различные эмульсии.
Прибор состоит из генератора ультразвуковой частоты и магнитострикционного вибратора. Генератор собран по двухтактной схеме с емкостной обратной связью на мощных лучевых тетродах Л1 и Л2. Рабочая частота генератора - 20 кГц - определяется параметрами колебательного контура, состоящего из катушки индуктивности L1 и конденсатора С3. Катушка L2, индуктивно связанная с катушкой L1, соединяется с обмоткой возбуждения магнитострикционного вибратора Мв.
На анодные цепи ламп подается переменное напряжение 300-400 в, получаемое с помощью силового трансформатора Тр. Этот трансформатор наматывется на Ш-образных пластинах Ш-25 с шириной среднего язычка 25 мм, толщина набора - 40 мм.
Сетевая обмотка состоит из 1100 витков провода ПЭЛ 0,3-0,4 мм, а повышающая обмотка - из 2000 витков провода ПЭЛ 0,15-0,2 мм. Обмотка накала ламп III - из 32 витков провода ПЭЛ 0,8-1,0 мм.
Для каркаса катушек из гетинакса или оргстекла по указанным размерам вырежьте две пластины. Скрепите их четырьмя винтами так, чтобы между ними оказался 4-мм зазор. В него вводится плоский ферритовый стержень размером 3x20x100 мм. Готовый каркас обмотайте слоем лакоткани или изоляционной ленты. Поверх расположите обмотки катушек индуктивности. Катушка L1 содержит 600=300+300 витков провода ПЭЛ диаметром 0,31 мм, а катушка L2 - 100 витков провода ПЭЛ 0,8 мм.
Конденсаторы должны быть рассчитаны на рабочее напряжение 600 в. Подойдут приборы типа БМТ, КБ или К40П-1. Лампы Л1 и Л2 типа 6ПЗС. Их можно заменить лучевыми тетродами 6П6С и 6П1П.
Для магнитострикционного вибратора потребуется ферритовый стержень диаметром 8 мм и длиной 140-160 мм, мягко закреплённый резиновым кольцом в каркасе обмотки возбуждения. Каркас вытачивают из эбонита, текстолита или оргстекла. Длина его 80 мм (первая секция - 50 мм, вторая - 30 мм), а внутренний диаметр 10 мм. Обмотка возбуждения вибратора расположена в первой секции каркаса и содержит два слоя провода ПЭЛ 0,8 мм, уложенного виток к витку. Подмагничивают стержень круглым магнитом от старого громкоговорителя. Магнит закрепите на поверхности второй секции каркаса.
Подмагничивание стержня постоянным магнитом можно заменить подмагничиванием переменным током. В этом случае между обмоткой возбуждения вибратора и катушкой L2 включите конденсатор С5 и через проволочный резистор R3 подайте на обмотку переменное напряжение 6,3 в.
Ультразвуковой генератор не требует наладки. Его частота плавно изменяется в пределах 18-22 кГц перемещением внутри каркаса катушки возбуждения. Крепление не должно быть жестким, иначе стержень не сможет перемещаться в вертикальном направлении.
Соедините готовый магнитострикционный вибратор с выходом генератора, а на конец ферритового стержня пипеткой нанесите каплю воды. Затем тумблером Вк включите питание. Перемещая настроечный ферритовый стержень, до бейтесь совпадения частоты генерируемых колебаний с основной собственной частотой ферритового стержня. В момент настройки в резонанс капля воды на конце стержня начинает сильно вибрировать и мгновенно распыляется на мельчайшие капельки, образующие вокруг стержня водяное облако. Этот опыт показывает, что ультразвук может быть использован для распыления жидкостей и образования аэрозолей.
Вместо воды на конец ферритового стержня поместите каплю керосина и поднесите к ней горящую спичку. При резонансе вибрирующего стержня капля керосина раздробится, и над излучателем появится "огненный столб". Выполняя этот опыт, будьте осторожны: высота факела может достигать 1 метра.
Для дальнейших опытов нам понадобится пробирка со срезанным донышком. В нее через резиновую пробку введите ферритовый стержень вибратора, а сверху налейте воды так, чтобы поверхность жидкости была на 3-4 мм выше конца стержня. Если включить генератор, поверхность воды над стержнем вспучивается и начинает работать ультразвуковой "фонтан". Опустите в пробирку кусочек акварельной краски. Через несколько секунд краска полностью растворится.
Воду в пробирке замените керосином и опустите в ультразвуковой "фонтан" проволочку, облепленную пластилином. Через некоторое время металл полностью очистится от пластилина, а керосин примет белесоватый цвет.
Если поверх воды в пробирку налить немного керосина, то при возникновении генерации легко получить эмульсию из этих жидкостей.
Описанные опыты не исчерпывают всех возможностей ультразвукового генератора. С его помощью можно, например, залудить конец ферритового стержня или очистить от накипи чайник. Возможно, вам удастся найти какие-нибудь применения для ультразвука.