傅科制药 微型傅科摆的制作方法
专利名称微型傅科摆的制作方法 技术领域本实用新型涉及一种教学实验仪器,于间接观察地球的自转现象有关。 傅科摆是用来观察地球自转的一种装置,傅科发明的傅科摆是用长67米的绳子,一端悬挂一个重达28公斤的金属球,另一端是挂在高楼的屋樑上,让球来回摆动,由于悬挂的绳子长,金属球质量大,它有较长时间摆动,不至于很快停下来,经过较长时间的观察,可以看出这个金属球的摆动平面在沿着顺时针改变方向,重球下方标有圆盘刻度,就可以观察到摆动平面所转过的角度。
这一结果证明了地球自西向东不停地作自转运动,从原理上讲,这是由于摆球的摆动平面相对惯性坐标系不动,而观察者随地球转动,则可以看到摆的摆动平面沿地球自转的反方向转动。
现在已经知道,在地球极地一昼夜(24小时)内,将转动360度角,随着纬度的降低,扫过的角度也随之减小,北京地处北纬39°56′,中国科技馆内的“傅科摆”一昼夜转过的角度为231°。现有的这种“傅科摆”摆长通常长达几十米,需要有高层建筑才能安装,存在着造价高,摆动时幅度逐渐变小而停止以及不能普及等不足。
本实用新型的目的是提供一种将巨大型的傅科摆微型化,成为置于桌面即可观察地球自转现象的一种教学实验仪器,能得到普及推广。
为达到上述目的,本实用新型通过如下技术解决方案来实现微型傅科摆,包括中心轴线校正器,摆线,铁球,激励线圈,刻度盘,光控延时电路,玻璃罩壳及底座,中心轴线校正器与铁球用摆线连接,安装在玻璃罩壳的顶部,一起放置在底座上,铁球正下方装有刻度盘和一个圆形激励线圈,刻度盘的四个角上分别装有二对激光小电筒和光敏探头,铁球通过摆线悬挂在中心轴线校正器的上下调节旋钮,摆线、铁球与激励线圈的圆心在同一垂直线上。
中心轴线校正器由圆形金属板,立柱,上下调节旋钮,悬线固定螺栓组成,可作上下、左右、前后各方向调节,使摆球下端指针调节到与激励线圈的圆心在同一垂直线上,获得较好的同心度。 所述的微型傅科摆,摆线可缩短成100厘米以下,铁球质量可小于1公斤,用光控延时的方式提供维持铁球摆动所需的能量,光控延时电路,包括光敏二极管、激光小电筒,激励线圈L,三极管VT、二极管VD,电容C和电阻R等电子元件组成,激光小电筒与光控延时电路一起接入电源。
本实用新型由于采取了上述技术解决方案,实现了巨型傅科摆微缩的目的,无需高层建筑就能使用,适用于各学校的实验室、科普单位。其构造简单,造价低,便于普及推广。
附图说明 图1是本实用新型微型傅科摆的结构示意图;图2是本实用新型微型傅科摆的中心轴线校正器结构示意图;图3是本实用新型微型傅科摆的光控延时电路图;图4是本实用新型微型傅科摆的电路工作原理方框图。
以下结合附图对本实用新型的实施作进一步详细的描述。 如图1所示微型傅科摆,包括中心轴线校正器1、铁球5、刻度盘8、激励线圈9、指示灯10、光控延时电路11、底座12、玻璃罩壳3,摆线4与中心轴线校正器1、铁球5相连,铁球5的正下方是刻度盘8,中心位置安装激励线圈9,二对激光小电筒6、光敏探头7安装在刻度盘8的四角,低压电源输入线15、电源控制开关13、振幅调节旋钮16、水准玻璃泡14及水平调节螺丝17装在底座12上;如图2所示,中心轴线校正器,包括圆形金属板a、上下调节旋钮b、固定旋钮c、立柱d及悬线固定螺栓f,圆形金属板a中心处安装立柱d,上下调节旋钮b与立柱d配合,悬线固定螺栓f可旋入上下调节旋钮b的末端,圆形金属板a两边开有两月形孔,装上固定旋钮c。
如图3所示为光控延时电路图,图4为电路工作原理方框图,检测电路包括光敏二极管VD0、电阻R1、R2及三极管VT1,有光照射时(摆球离开线圈上方),VD0阻值变小,VT1基极电压升高而导通,开关电路包括电阻R3、三极管VT2,延时电路包括电阻R4、R5及电解电容器C,延时时间T的长短由R4、C来决定,调正R4的阻值可获得所需的延时时间,控制电路包括三极管VT3、VT4、电阻R6、R7、二极管VD2、VD1和电磁激励线圈L,VT3和VT4基极电压升高而导通时有较大电流通过电磁激励线圈L,产生电磁力来吸动铁球,补能的大小可改变限流电阻R7的电阻值来实现。
使用方法如下(1)调节水平调节螺丝17,观察水准玻璃泡14中的气泡处于中间位置,使平台底座12处于水平状态。 (2)调节校正器旋钮2,使摆球5下端指针与激励线圈9的圆心重合,后向上调节校正器旋钮b,使摆球略高于刻度盘8,让摆球5来回摆动。
(3)打开电源开关13,激光小电筒6发光,指示灯10闪亮,激励线圈9产生间歇磁力来维持摆球5来回摆动。 (4)调节振幅调节旋钮16,可使摆球5达到适当的摆动幅度,稳定后观察摆球5下方的指针所指的刻度盘8的位置,并记录刻度读数θ1。
(5)经摆动一段时间t后,记录指针所指的刻度数θ2,转过的角度Δθ=θ2-θ1。由此证实地球自转现象的客观事实。
权利要求1.一种微型傅科摆,包括中心轴线校正器(1),摆线(4)铁球(5),激励线圈(9),刻度盘(8),光控延时电路(11),底座(12),其特征在于铁球(5)正下方装有刻度盘(8)和一个圆形激励线圈(9),刻度盘(8)的四个角上分别装有二对激光小电筒(6)和光敏探头(7),铁球(5)通过摆线(4)悬挂在中心轴线校正器(1)的上下调节旋钮中,摆线(4)、铁球(5)与激励线圈(9)的圆心在同一垂直线上。
2.根据权利要求1所述的微型傅科摆,其特征在于摆线(4)缩短成100厘米以下,铁球质量小于1公斤,用光控延时的方式提供维持铁球(5)摆动所需的能量,光控延时电路(11)包括光敏二极管(7)、激光小电筒(6),激励线圈L(9),三极管VT、二极管VD,电容C和电阻R等电子元件组成,激光小电筒(6)与光控延时电路(11)一起接入电源(15)。
专利摘要本实用新型公开了一种微型傅科摆。
它包括中心轴线校正器,摆线,铁球,激励线圈,刻度盘,光控延时电路,底座,铁球正下方装有刻度盘和一个圆形激励线圈,刻度盘的四个角上分别装有二对激光小电筒和光敏探头,铁球通过摆线悬挂在中心轴线校正器的上下调节旋钮中,摆线、铁球与激励线圈的圆心在同一垂直线上,运用电子技术手段设置光控延时电路,利用电磁力补充铁球摆动所需能量。
本实用新型具有操作方便,制造价格低廉,实用性强等特点,成为适用于学校、科普单位的教学实验仪器。
文档编号G09B23/00GK2598067SQ0221657 公开日2004年1月7日 申请日期2002年4月4日 优先权日2002年4月4日 发明者柴易粟 申请人:绍兴市第一中学
