Logo
Logo

Тепловое сопротивление

Тепловое сопротивление

Что купить?

Наименование КоличествоСсылка
1Мультиметр M830/M8382Zip2002
2Пара проводов (кр/ч) крокодил-банан (подключать к мультиметру)3Ozon
3Предохранитель 0.25А/250В2ЧипДип
4Источник постоянного тока 0-15В/2А1Маркет
5Шприц 20мл с иглой 0.8х401ДеалМед
6Одноразовый стакан прозрачный 150 мл1Комус
7Стакан полипропиленовый 500 мл1Минимед
8Бутылка пластиковая с узким горлом 500 мл1Комус
9Канцелярская кнопка1Комус
10Струбцина G-образная 50/75/100 мм1Лемана
11Термопот (или любой термос/термостат)1ВИ
12Чайник электрический (не обязательно такие, как по ссылке)1ВИ
13Транспортир1Комус
14Проволока Медная мягкая ММ 0.15 мм ( 650 м ) 100г1ЧипДип
15Шкив-стрелка1-
16Термометр1Ozon
Описание рабочего места
На столе участника
НаименованиеХранениеКоличество
1Мультиметр(вольтметр, амперметр, омметр)Общее2
2Герметичный термометрОбщее1
3Источник питания (1502D) диапазоном $0-15В, 2А$Общее1
4Одноразовый стакан прозрачный $150мл$Box1
5Пластиковая бутылка $0.5л$ (можно без крышки)Box1
6Установка(перемещать установку в пределах стола разрешается)Box1
7СтрубцинаОбщее1
8Стакан полипропиленовый $500мл$ Box1
9Моток медной неизолированной проволоки диаметром $0.15мм$ длиной $1м$Box1
10Силовая кнопкаBox1
11Шприц 20млBox1
12Моток медной неизолированной проволоки диаметром $0.15мм$ длиной $1.5м$Box1
13Набор проводов с зажимами типа банан-крокодилОбщее3
Важно!
  • Важно, что провод должен быть неизолированным(и нелакированным), чтобы участники могли подключить щупы мультиметра к любому участку проволоки.
  • Материал проволоки — медь. Нихром брать не стоит, потому что проволока из этого материала обладает большим сопротивлением, а в сумме с сопротивлением двух мультиметров, источнику питания не хватит мощности.
  • Одноразовый стаканчик должен быть выполнен из прозрачного материала, так как другие вариации исполнения стакана используют красители, которые влияют на прочность стакана и приводят к появлению трещин на стенках при протекании их силовой кнопкой.
  • Предпочтительнее использовать термометр с выносным датчиком, чтобы при измерении температур горячей воды, ее испарения не приводили к поломке термометра.
  • Длина проволоки должна быть равной расстоянию между осью колесика и винтом на противоположном конце установки (например 970мм).
На столе в аудитории
  • Термопот;
  • Чайник.

Каждый участник может попросить по  500мл воды комнатной температуры и горячей воды (ок. 70-80^\circ С).

Источник питания 15В, 2А. При выборе источника питания для данной задачи нужно обращать внимание на величину тока отсечки. В случае, если ток во время проведения эксперимента будет превышать , проволока нагреется выше ;$100^\circ$С, вплавится в колесико и условия эксперимента будут нарушены.

Изготовление оборудования
Заранее
Перед началом тура необходимо собрать установку. Для этого нужно заранее подготовить необходимые материалы. Основой установки является брусок $20\times 40$мм длиной $1000$мм. В нем необходимо просверлить 4 отверстия диаметром 3мм согласно чертежу. Два из них(нижние) необходимы для крепления уголков, на которых будет стоять установка. Верхние же служат точками крепления проволоки по условию задачи.

Установка не обязательно должна быть с размером рабочей части 1 метр. При желании, размер установки можно менять как в меньшую, как и в большую сторону. Данный размер выбран для наглядности испытываемого явления.

В транспортире заранее рассверлить отверстие до 3 миллиметров, чтобы винт $М3х35$ (DIN912) внатяг проходил в отверстие(важно, чтобы часть винта не имела резьбы, дабы колесико могло свободно скользить на оси с минимальным трением).

  • Заранее необходимо заказать все комплектующие для проведения эксперимента(особенно нужно проконтролировать позицию “Пара проводов (кр/ч) крокодил-банан”, потому что их такого специфичного товара может не оказаться на складе или может произойти задержка в поставке).
  • Также необходимо подготовить бруски для установок, разметить и просверлить отверстия в них согласно чертежу. Рассверлить отверстия в транспортирах.
  • Напечатать на 3D-принтере(купить/сделать своими руками) стрелки-колесики с большим запасом!
  • Проверить на работоспособность оборудование (мультиметры и источники питания), взять запас комплектующих для ремонта(батарейки $9В$ “крона”, предохранители на $250мА$).
Сборка оборудования
До тура
При помощи винта $М3х35$ (DIN912) и гайки закрепить уголок на бруске. Затянуть туго при помощи рожкового ключа и шестигранника на 2,5мм. Аналогично закрепить второй уголок.
На винт $М3х32$ накрутить гайку, оставив около 5мм до головки винта. Вставить винт в балку, туго затянуть гайкой с обратной стороны.
Стрелка-колесико надевается на винт как на фото. (Перед этим необходимо смазать густой смазкой отверстие и боковые грани колесика). Затем винт продевает транспортир через отверстие и с обратной стороны деревянного бруска затягивают гайкой (очень важно, чтобы между головкой винта, транспортиром и колесиком оставался зазор 1-2 мм). Транспортир необходимо приклеить к бруску на двухсторонний скотч строго горизонтально (параллельно бруску).

Стрелки-колёсики печатались на FFF 3D-принтере из пластика PETG(материал выбран из-за соображений прочности изделия. У PETG сбалансированные характеристики межслойной когезии, прочности, термостойкости и ударной вязкости). Также, этот элемент можно изготовить своими руками из другого материала с термостойкостью выше $70^\circ С$.

  • Собрать установки на месте проведения соревнований.
  • Проверить работоспособность оборудования (мультиметры, источники питания, чайники, термопоты), при необходимости отремонтировать.
  • Накануне тура разнести установки по аудиториям, обеспечить каждый стол участника необходимым оборудованием для выполнения эксперимента. В каждую аудиторию необходимо принести запас мотков проволоки($1.5м$ чаще всего рвутся) и запасную установку.
  • Подключить удлиннители, подсоединить к ним источники питания.
При пересменке
  • Необходимо долить воду в чайники и термопот. Нагреть воду.
  • Обновить проволоку, проверить оборудование(при необходимости заменить).
После тура
  • Пересчитать оборудование и проверить его работоспособность;
  • мультиметры, источники питания упаковать для отправки на хранение;
  • установку разобрать;
  • Крепеж отсортировать.