专利名称：电磁摆的制作方法
技术领域：
本实用新型属于教学仪器技术领域，涉及一种演示验证机械振动性质和规律的电磁摆。
背景技术：
现有的演示、验证机械振动性质和规律的教学仪器，只有手工临时简易制作的采用在柔性拉线下端系一重物的所谓教具，不仅只能粗陋地演示单摆运动规律和阻尼振动，不能演示受迫振动、共振，不能演示等幅振动，而且演示效果差。目前还没有一种能全面演示验证机械振动性质和规律的仪器，给教学带来极大的不便，影响着教学质量的提高。
发明内容
发明人多年来在教学实践中着力解决存在的上述问题，目的在于研究一种能全面地、直观性强的、演示效果明显的演示、验证机械振动性质和规律的仪器。
发明人采取的技术方案是设计一种电磁摆，其结构包括摆件，摆件支架，底座，开关放大电路。其中所述摆件，作为机械复摆，在摆件上设置有永久磁铁，摆件上端和中央设置有转动轴，可对应支承摆件支架的上端和中央的支承件上；所述摆件支架，上端和中央设置有支承件，用来支承摆件在其上灵活摆动，摆件和摆件支架一起共同演示验证单摆运动规律，演示阻尼振动；所述底座，用于将摆件支架连同摆件连接其上，亦可放置开关放大电路的元件线路板；所述开关放大电路用于和上述摆件一起共同演示受迫振动、共振，演示等幅振动。
本实用新型的这种电磁摆，由于采用机械复摆摆件，永久磁铁，开关放大电路，可用来作为全面演示、定性验证机械振动性质和规律的教学仪器，亦可作为刚体力学中测定非匀质、非规则形状物理摆转动惯量的仪器，亦可制成荡秋千类玩具或工艺品，具有结构简单，使用简便，直观性强，实验效果明显等显著优点。
本实用新型中提供的一种开关放大电路可用于保险柜、机要保密室等门的开启自动记录。
图1表示本实用新型电磁摆的结构示意图。
图2表示本实用新型电磁摆的开关放大电路原理图。
具体实施方式
结合附图及实施例进一步描述本实用新型电磁摆的结构特点。
参见图1，实施例结构包括摆件1，摆件支架2，底座3，开关放大电路4。其中，所述摆件1采用机械复摆，在摆件1下端的摆锤内置放有永久磁铁，摆件1上端和中央分别设有转动轴，支承在摆动支架上端和中央的支承螺栓上；所述摆件支架2的两根支柱上端和中央设置有支承螺栓，支承着摆件1在其上灵活摆动，下端紧固连接在底座3上；所述底座3呈腔状，除固定摆件支架2于其上外，还内置开关放大电路4的电池，线圈，电路板，侧面上设置电源开关，指示灯(图中未详细示出)；所述开关放大电路，参见图2，包括电源、开关K，二极管D，电容C，线圈L1，线圈L2，三极管BT，按图2中连结方式用导线连接。
使用本实用新型电磁摆演示实验时，其演示方法和动作原理如下1、定性验证单摆的运动规律把摆件上端的转动轴支承在摆件支架上端的支承螺栓上，此时电磁摆摆长为最大值L。把摆件从平衡位置拉开一个不大的角度然后放开，摆件就在平衡位置附近振动起来，用秒表(或手表)测出其完成n(n≥20)次全振动的时间t，则可测出其周期T＝t/n。
把摆件从支架上端的支承螺栓上取下，并把支承螺栓从上端旋下拧入支架中央螺栓孔中，把摆件的中央转动轴支承在支架中央支承螺栓上，则此时摆长为L/2，重新测出其完成n次全振动的时间t′，则此时周期T′＝t′/n。比较可知T′＜T。由此即定性验证了 。
保持摆长L不变，而增大摆锤质量(把备件铁环套装在原摆锤上)，经测定可发现摆的周期不变。即验证了单摆的周期与摆锤质量m无关。
改变摆件振幅，可发现其周期不变。
2、演示阻尼振动在不打开电源开关情况下，摆件就是一个机械复摆，让摆件振动起来，由于振动中受到磨擦和空气阻力作用，可发现摆件的振幅逐渐减小，最后停止下来。此种情况下摆件的振动就是阻尼振动。
3、演示受迫振动、共振先打开电源开关，此时指示灯亮，说明电路处于工作状态。
把摆件从平衡位置拉开一个不大的角度，然后放开，摆件就振动起来。
摆件在从最大位移处向平衡位置运动过程中，摆锤中的磁铁使穿过放置在平衡位置的线圈的磁铁通量发生变化，就在线圈L1中产生感应电流Lb，如图2所示，这个感应电流Ib使原来截止的三极管导通，从而使连在集电极电路中的线圈L2中流过远大于Ib的电流Ic，电路的连通使Ic产生的电磁力对摆件的振动有推动作用，而且摆件在一个周期内受到两次电磁力的推动作用。这样摆件的振动就是在周期性外力作用下的受迫振动。
由于使摆件作受迫振动的外力(电磁力)作用的周期和摆件振动的固有周期相同，摆件处于共振状态。
4、演示等幅振动方法原理同演示受追振动、共振，可以看到摆件开始振动后其振幅逐渐增大，最后达到最大并且稳定地振动下去，这样的振动就是等幅振动。
本实用新型的这种电磁摆，亦可作为刚体力学中测定非匀质、非规则形状物理摆转动惯量的仪器，亦可制成荡秋千类玩具或工艺品。
本实用新型的这种电磁摆所提供的开关放大电路可用于保险柜，机要保密室等门开启自动记录。
权利要求1.一种电磁摆，其特征是包括摆件，摆件支架，底座，开关放大电路；在所述的摆件上设置有永久磁铁，摆件的上端和中央设置有转动轴，可对应接在摆件支架的上端和中央的支承件上，共同演示验证单摆运动规律，演示阻尼振动，摆件支架的下端连结在底座上，开关放大电路和所述摆件一起共同演示受迫振动、共振、等幅振动。
2.如权利要求1所述的一种电磁摆，其特征是所述的开关放大电路由电源、开关，二极管，电容，线圈L1，线圈L2，三极管用导线连接。
专利摘要本实用新型属于教学仪器技术领域，涉及一种电磁摆，主要特点是包括摆件，摆件支架，底座，开关放大电路，可用来作为全面演示定性验证机械振动性质和规律的教学仪器，亦可作为刚体力学中测定非匀质、非规则形状物理摆转动惯量的仪器，亦可制成荡秋千类似玩具或工艺品，具有结构简单，使用简便，直观性强，实验效果明显等优点，所述的一种开关放大电路可用于保险柜，机要保密室等门开启自动记录。
文档编号G09B23/00GK2758895SQ20042007453
公开日2006年2月15日 申请日期2004年8月18日 优先权日2004年8月18日
发明者李振先 申请人:李振先