專利名稱：電磁擺的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型屬于教學儀器技術(shù)領域，涉及一種演示驗證機械振動性質(zhì)和規(guī)律的電磁擺。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的演示、驗證機械振動性質(zhì)和規(guī)律的教學儀器，只有手工臨時簡易制作的采用在柔性拉線下端系一重物的所謂教具，不僅只能粗陋地演示單擺運動規(guī)律和阻尼振動，不能演示受迫振動、共振，不能演示等幅振動，而且演示效果差。目前還沒有一種能全面演示驗證機械振動性質(zhì)和規(guī)律的儀器，給教學帶來極大的不便，影響著教學質(zhì)量的提高。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人多年來在教學實踐中著力解決存在的上述問題，目的在于研究一種能全面地、直觀性強的、演示效果明顯的演示、驗證機械振動性質(zhì)和規(guī)律的儀器。
發(fā)明人采取的技術(shù)方案是設計一種電磁擺，其結(jié)構(gòu)包括擺件，擺件支架，底座，開關放大電路。其中所述擺件，作為機械復擺，在擺件上設置有永久磁鐵，擺件上端和中央設置有轉(zhuǎn)動軸，可對應支承擺件支架的上端和中央的支承件上；所述擺件支架，上端和中央設置有支承件，用來支承擺件在其上靈活擺動，擺件和擺件支架一起共同演示驗證單擺運動規(guī)律，演示阻尼振動；所述底座，用于將擺件支架連同擺件連接其上，亦可放置開關放大電路的元件線路板；所述開關放大電路用于和上述擺件一起共同演示受迫振動、共振，演示等幅振動。
本實用新型的這種電磁擺，由于采用機械復擺擺件，永久磁鐵，開關放大電路，可用來作為全面演示、定性驗證機械振動性質(zhì)和規(guī)律的教學儀器，亦可作為剛體力學中測定非勻質(zhì)、非規(guī)則形狀物理擺轉(zhuǎn)動慣量的儀器，亦可制成蕩秋千類玩具或工藝品，具有結(jié)構(gòu)簡單，使用簡便，直觀性強，實驗效果明顯等顯著優(yōu)點。
本實用新型中提供的一種開關放大電路可用于保險柜、機要保密室等門的開啟自動記錄。


圖1表示本實用新型電磁擺的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2表示本實用新型電磁擺的開關放大電路原理圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖及實施例進一步描述本實用新型電磁擺的結(jié)構(gòu)特點。
參見圖1，實施例結(jié)構(gòu)包括擺件1，擺件支架2，底座3，開關放大電路4。其中，所述擺件1采用機械復擺，在擺件1下端的擺錘內(nèi)置放有永久磁鐵，擺件1上端和中央分別設有轉(zhuǎn)動軸，支承在擺動支架上端和中央的支承螺栓上；所述擺件支架2的兩根支柱上端和中央設置有支承螺栓，支承著擺件1在其上靈活擺動，下端緊固連接在底座3上；所述底座3呈腔狀，除固定擺件支架2于其上外，還內(nèi)置開關放大電路4的電池，線圈，電路板，側(cè)面上設置電源開關，指示燈(圖中未詳細示出)；所述開關放大電路，參見圖2，包括電源、開關K，二極管D，電容C，線圈L1，線圈L2，三極管BT，按圖2中連結(jié)方式用導線連接。
使用本實用新型電磁擺演示實驗時，其演示方法和動作原理如下1、定性驗證單擺的運動規(guī)律把擺件上端的轉(zhuǎn)動軸支承在擺件支架上端的支承螺栓上，此時電磁擺擺長為最大值L。把擺件從平衡位置拉開一個不大的角度然后放開，擺件就在平衡位置附近振動起來，用秒表(或手表)測出其完成n(n≥20)次全振動的時間t，則可測出其周期T＝t/n。
把擺件從支架上端的支承螺栓上取下，并把支承螺栓從上端旋下擰入支架中央螺栓孔中，把擺件的中央轉(zhuǎn)動軸支承在支架中央支承螺栓上，則此時擺長為L/2，重新測出其完成n次全振動的時間t′，則此時周期T′＝t′/n。比較可知T′＜T。由此即定性驗證了 。
保持擺長L不變，而增大擺錘質(zhì)量(把備件鐵環(huán)套裝在原擺錘上)，經(jīng)測定可發(fā)現(xiàn)擺的周期不變。即驗證了單擺的周期與擺錘質(zhì)量m無關。
改變擺件振幅，可發(fā)現(xiàn)其周期不變。
2、演示阻尼振動在不打開電源開關情況下，擺件就是一個機械復擺，讓擺件振動起來，由于振動中受到磨擦和空氣阻力作用，可發(fā)現(xiàn)擺件的振幅逐漸減小，最后停止下來。此種情況下擺件的振動就是阻尼振動。
3、演示受迫振動、共振先打開電源開關，此時指示燈亮，說明電路處于工作狀態(tài)。
把擺件從平衡位置拉開一個不大的角度，然后放開，擺件就振動起來。
擺件在從最大位移處向平衡位置運動過程中，擺錘中的磁鐵使穿過放置在平衡位置的線圈的磁鐵通量發(fā)生變化，就在線圈L1中產(chǎn)生感應電流Lb，如圖2所示，這個感應電流Ib使原來截止的三極管導通，從而使連在集電極電路中的線圈L2中流過遠大于Ib的電流Ic，電路的連通使Ic產(chǎn)生的電磁力對擺件的振動有推動作用，而且擺件在一個周期內(nèi)受到兩次電磁力的推動作用。這樣擺件的振動就是在周期性外力作用下的受迫振動。
由于使擺件作受迫振動的外力(電磁力)作用的周期和擺件振動的固有周期相同，擺件處于共振狀態(tài)。
4、演示等幅振動方法原理同演示受追振動、共振，可以看到擺件開始振動后其振幅逐漸增大，最后達到最大并且穩(wěn)定地振動下去，這樣的振動就是等幅振動。
本實用新型的這種電磁擺，亦可作為剛體力學中測定非勻質(zhì)、非規(guī)則形狀物理擺轉(zhuǎn)動慣量的儀器，亦可制成蕩秋千類玩具或工藝品。
本實用新型的這種電磁擺所提供的開關放大電路可用于保險柜，機要保密室等門開啟自動記錄。
權(quán)利要求1.一種電磁擺，其特征是包括擺件，擺件支架，底座，開關放大電路；在所述的擺件上設置有永久磁鐵，擺件的上端和中央設置有轉(zhuǎn)動軸，可對應接在擺件支架的上端和中央的支承件上，共同演示驗證單擺運動規(guī)律，演示阻尼振動，擺件支架的下端連結(jié)在底座上，開關放大電路和所述擺件一起共同演示受迫振動、共振、等幅振動。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電磁擺，其特征是所述的開關放大電路由電源、開關，二極管，電容，線圈L1，線圈L2，三極管用導線連接。
專利摘要本實用新型屬于教學儀器技術(shù)領域，涉及一種電磁擺，主要特點是包括擺件，擺件支架，底座，開關放大電路，可用來作為全面演示定性驗證機械振動性質(zhì)和規(guī)律的教學儀器，亦可作為剛體力學中測定非勻質(zhì)、非規(guī)則形狀物理擺轉(zhuǎn)動慣量的儀器，亦可制成蕩秋千類似玩具或工藝品，具有結(jié)構(gòu)簡單，使用簡便，直觀性強，實驗效果明顯等優(yōu)點，所述的一種開關放大電路可用于保險柜，機要保密室等門開啟自動記錄。
文檔編號G09B23/00GK2758895SQ20042007453
公開日2006年2月15日 申請日期2004年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月18日
發(fā)明者李振先 申請人:李振先