Звук и ултразвук в образователните изследвания
Издателство „Интелект“, Долгопруден, 2011 г., 335 стр.
Книгата съдържа описания на образователни изследвания, свързани с физиката на еластичните вълни, които се препоръчват за самостоятелно изпълнение от учениците в гимназията. Предлагат се устройства за високочестотен звук и нискочестотен ултразвук. Физическите явления на линейния и нелинейния ултразвук, практическото приложение на ултразвука са разгледани подробно. Всички експерименти са на разположение и могат да бъдат проведени в училищния кабинет по физика или у дома. Провеждайки малки експериментални изследвания, читателят ще се запознае с интересни и практически важни явления от физиката на еластичните вълни, ще придобие уменията за самостоятелна работа.
За учители по физика в средни и висши училища, ръководители на избираеми курсове, физически и технически кръгове, както и за лица, занимаващи се с самообразование.
Съдържание
Глава 1. Еластични вълни.
Еластични вълни в природата, науката, технологиите, технологиите, медицината.
Честотни диапазони на еластичните вълни.
Инфра звукови вълни.
Звук.
Ултразвук.
Хиперзвук.
Механични източници на еластични вълни.
Вибрации на пръчки.
Самоколебащ се прът.
Подсвирване на устни.
Газоструйни и хидродинамични емитери.
Акустична сирена.
Термични източници на еластични вълни.
Излъчватели на електрически разряд.
Генератор на топлинен звук.
Елементарна теория на термичен автогенератор.
Обратна връзка в термогенератора.
Електромеханични преобразуватели на еластични вълни.
Електростатични преобразуватели.
Електромагнитни преобразуватели.
Електродинамични преобразуватели.
Пиезоелектрични преобразуватели.
Магнитострикционни преобразуватели.
Глава 2. Хармонични еластични вълни.
Хармонична еластична вълна.
Хармонични вибрации и техните характеристики.
Напречни и надлъжни еластични вълни.
Уравнение на хармоничната вълна.
Фазова скорост на вълната.
Физически модел на пътуваща хармонична вълна.
Компютърен модел на пътуваща хармонична вълна.
Количествата, характеризиращи еластичната вълна.
Изместване, скорост и ускорение в хармонична вълна.
Хармонично вълново налягане.
Деформация в хармонична вълна.
Вълнова енергия.
Интензивност на вълната.
Характерен импеданс на средата.
Затихване на вълната.
Експериментално изследване на еластични вълни във въздуха.
Доказателство за вълновия характер на звука.
Осцилограма на звукова вълна.
Индикатор на интензивността на звука.
Индикация на фазата на звуковата вълна.
Експериментална настройка.
Експериментално обосноваване на съществуването на хармонична звукова вълна.
Глава 3. Магнитострикционен еластичен вълнов излъчвател.
Директен магнитострикционен ефект.
Феноменът на магнитострикцията.
Наблюдение на директния магнитострикционен ефект.
Изследване на директния магнитострикционен ефект чрез метода на въртене на иглата.
Количествено изследване на магнитострикцията.
Използване на директния магнитострикционен ефект за получаване на еластична вълна.
Обратен магнитострикционен ефект.
Откриване на обратен магнитостриктивен ефект.
Осцилограма на еластични вибрации на пръта.
Магнитострикционен нискочестотен ултразвуков преобразувател.
Промишлени магнитострикционни излъчватели.
Магнетизиране на вибратора на магнитостриктивен излъчвател.
Феритен вибрационен магнитостриктивен излъчвател.
Обучителен дизайн на излъчвателя.
Технология за производство на емитер.
Нискочестотен магнитострикционен излъчвател за училищна кабинет по физика.
Проверка на излъчвателя в експлоатация.
DC намагнитване на вибратора.
Глава 4. Електронни генератори за получаване на еластични вълни.
Елементи на електронен транзисторен генератор.
Осцилаторна верига.
Автоколебателна система.
Транзисторът като ключ.
Транзисторни усилватели.
Обратна връзка.
Мощен ултразвуков генератор.
Схематична диаграма на ултразвуков генератор.
Производство на ултразвуков генератор.
Настройка на ултразвуков генератор.
Учебен ултразвуков генератор.
Принципът на тренировъчния генератор.
Ултразвуков дизайн на генератора.
Технология за производство на устройства.
Настройка и проверка на работещия генератор.
Ултразвук със средна честота.
Честотен диапазон на ултразвуков генератор.
Средночестотен ултразвуков генератор.
Магнитостриктивни ултразвукови преобразуватели за честоти до 50 kHz.
Средночестотни магнитостриктивни ултразвукови преобразуватели.
Ултразвуков генератор, базиран на съвременна елементна база.
Таймер като главен осцилатор.
Усилвател на мощност на полеви транзистор.
Ултразвуков генератор.
Подобряване на ултразвуковия генератор.
Глава 5. Изследване на магнитострикционен излъчвател.
Естествени вибрации на бара.
Възбуждане на вибрациите на пръта при удар.
Стояща вълна в пръта.
Род естествени честоти.
Резонансно възбуждане на вибратор на магнитострикционен излъчвател.
Феноменът на резонанса.
Стояща вълна във вибратор.
Механично напрежение във вибратора.
Защо вторият край на вибратора трябва да е сух.
Еластичните характеристики на вибрационния материал.