CN103559815B - 圆形驻波发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种圆形驻波发生装置，包括电动机，金属圆盘，螺母，硬直小棍，以及金属圆环；其中：金属圆盘与电动机相连，并且金属圆盘上有多个距离圆心不同的孔；螺母拧在其中的一个孔中；硬直小棍的一端与螺母活动连接，另一端则与金属圆环连接。采用本发明的圆形驻波发生装置，能够产生圆形驻波，并可通过改变偏心圆的直径来改变驻波的振幅。
Description
技术领域
本发明涉及一种教学仪器领域，尤其涉及一种圆形驻波发生装置。
背景技术
驻波是波的叠加中最简单、最基本的现象。当两个或多个波在同一地点相遇时，质点的位移是各个波动的位移之和，这就是波的叠加。当两列波的相位差为π时，叠加的形式为驻波，其最大振幅处称为波腹，最小振幅处称为波节。如果两列波的振幅相等，则波节振幅为零。
驻波的现象及形成是物理基础教学中要求学生必须掌握的知识，理解驻波的形成过程是后面学习波的叠加以及波的干涉的基础，所以理解和掌握驻波的知识是学习中重要的一个环节。虽然驻波是波的叠加中最简单、最基本的现象，也是生活中相当普遍的现象，但是人的感官往往很难完整、形象地感觉到这种现象，因而人们对驻波的感性认识并不深刻，所以对于学生来说，在教学中使用驻波演示装置是非常必要的。
现有技术中，驻波的演示装置有许多，教学中的使用也相当普遍，如许多教学仪器厂生产的用喇叭作振源的可调频驻波演示装置；还有用偏心电机作振源的可调频演示器等。
然而，现有技术中的教学仪器或者演示装置只能生成横波和纵波，不能生成圆形驻波，并且现有技术中生成的驻波的振幅是固定的，功能比较单一。另外，由于物理教学流动性大，所以装置的体积和内部结构非常重要。现有技术中的上述教学仪器或者演示装置的内部结构比较复杂，体积也比较大。
发明内容
本发明是鉴于上述技术问题而产生的。本发明的目的是提出一种圆形驻波发生装置，其能根据实际需要调节圆形驻波的振幅。另外，本发明的圆形驻波发生装置体积小巧、方便携带，内部结构简单，演示效果明显。
本发明的实施例提供一种圆形驻波发生装置，该装置包括电动机，金属圆盘，螺母，硬直小棍，以及金属圆环；其中：金属圆盘与电动机相连，并且金属圆盘上有多个距离圆心不同的孔；螺母拧在其中的一个孔中；硬直小棍的一端与螺母活动连接，另一端则与金属圆环连接；当电动机转动时，带动金属圆盘转动，由此使得金属圆盘上的螺母也随之转动；螺母带动硬直小棍在竖直平面内作一定周期的上下运动，同时硬直小棍又带动金属圆环在竖直平面内规则摆动产生振动，由此产生圆形驻波。
进一步地，所述电动机为变速电动机。
进一步地，所述装置还包括与电动机相连接的信号发生器，该信号发生器用于调节电动机的转速。
进一步地，金属圆盘上孔的数目为3，并且与圆心的距离分别为4.23mm，8.05mm，10.35mm。
进一步地，将螺母拧在不同的孔中，则螺母在金属圆盘上是以不同的偏心圆转动，由此使得硬直小棍在竖直平面内上下运动的振幅发生变化，并最终使得生成的圆形驻波的振幅不同。并且，圆形驻波的振幅随着偏心圆半径变小而变小。
进一步地，电动机外接直流稳压稳流电源，通过改变电压和电流来改变电动机的转速，当改变电动机的转速时，产生驻波的个数也不同。
与现有技术相比，采用本发明的圆形驻波发生装置具有以下有益效果：
（1）本发明的圆形驻波发生装置能够产生圆形驻波，由此克服了现有技术中只能生成横波和纵波的问题。
（2）本发明的圆形驻波发生装置能够通过改变偏心圆的直径来改变驻波的振幅，由此克服了现有技术中生成的驻波的振幅是固定的问题。
（3）本发明的圆形驻波发生装置，体积小巧，内部结构简单，便于携带。
附图说明
结合随后的附图，从下面的详细说明中可显而易见的得出本发明的上述及其他目的、特征及优点。在附图中：
图1-2示出了根据本发明的圆形驻波发生装置的功能组成框图。
具体实施方式
为了更全面地理解本发明及其优点，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细地说明。
本发明是利用火车传动轴原理：使一质点在一平面内的点运动变成一直线在竖直平面内的上下运动。主要过程是：使上下运动的质点，带动一根硬直小棍在在竖直平面内做周期运动，硬直小棍上端连接一金属圆环，当质点上下振动时，带动硬直小棍，硬直小棍又带动金属圆环在竖直平面内规则摆动产生振动，当改变电动机转速时，会在某一频率形成看似停驻的波，即圆形驻波。
本发明的实施例提供一种圆形驻波发生装置，该装置包括电动机，金属圆盘，螺母，硬直小棍，以及金属圆环；其中：金属圆盘与电动机相连，并且金属圆盘上有多个距离圆心不同的孔；螺母拧在其中的一个孔中；硬直小棍的一端与螺母活动连接，另一端则与金属圆环连接；当电动机转动时，带动金属圆盘转动，由此使得金属圆盘上的螺母也随之转动；螺母带动硬直小棍在竖直平面内作一定周期的上下运动，同时硬直小棍又带动金属圆环在竖直平面内规则摆动产生振动，由此产生圆形驻波。
进一步地，所述电动机为变速电动机。
进一步地，所述装置还包括与电动机相连接的信号发生器，该信号发生器用于调节电动机的转速。
进一步地，金属圆盘上孔的数目为3，并且与圆心的距离分别为4.23mm，8.05mm，10.35mm。
进一步地，将螺母拧在不同的孔中，则螺母在金属圆盘上是以不同的偏心圆转动，由此使得硬直小棍在竖直平面内上下运动的振幅发生变化，并最终使得生成的圆形驻波的振幅不同。并且，圆形驻波的振幅随着偏心圆半径变小而变小。
进一步地，电动机外接直流稳压稳流电源，通过改变电压和电流来改变电动机的转速，当改变电动机的转速时，产生驻波的个数也不同。
下面，参考图1-2，对根据本发明的圆形驻波发生装置进行详细介绍。
本发明的圆形驻波发生装置包括：电动机1，金属圆盘2，螺母3，硬直小棍4，金属圆环5，以及信号发生器6。其中：
电动机1为变速电动机。在本发明中，电动机1与信号发生器6相连接，由此使得可以通过信号发生器调节电动机的转速。当然，信号发生器6在本发明中不是必须的，例如电动机1本身就可以调节转速。
金属圆盘2与电动机1相连，当电动机1转动时，带动金属圆盘2转动。另外，金属圆盘上有多个距离圆心不同的孔。在一个优选实施例中，金属圆盘上有3个距离圆心不同的孔，其中距离分别为4.23mm，8.05mm，10.35mm。
螺母3拧在其中的一个孔中。
硬直小棍4的一端与螺母3活动连接，另一端则与金属圆环5连接。
下面介绍本发明的圆形驻波发生装置产生圆形驻波的方法：
接通电源，并使得电动机1转动。当电动机1转动时，带动金属圆盘2转动，由此使得金属圆盘2上的螺母3也随之转动。螺母3带动硬直小棍4在竖直平面内作一定周期的上下运动，同时硬直小棍4又带动金属圆环在竖直平面内规则摆动产生振动，由此产生圆形驻波。
在本发明中，由于不同的孔与圆心之间的距离不同，因此，通过将螺母3拧在不同的孔中，则螺母3在金属圆盘2上是以不同的偏心圆转动，由此使得硬直小棍4在竖直平面内上下运动的振幅发生变化，并最终使得生成的圆形驻波的振幅不同。并且，振幅随着偏心圆半径变小而变小。
此外，在本发明中，电动机1外接直流稳压稳流电源，通过改变电压和电流来改变电动机的转速，当改变电动机1的转速时，产生驻波的个数也不同。
进一步地，在振源同频率同振幅的情况下，硬直小棍越长，驻波效果越明显。
与现有技术相比，采用本发明的圆形驻波发生装置具有以下有益效果：
（1）本发明的圆形驻波发生装置能够用于产生圆形驻波，由此克服了现有技术中只能生成横波和纵波的问题。
（2）本发明的圆形驻波发生装置能够通过改变偏心圆的直径来改变驻波的振幅，由此克服了现有技术中生成的驻波的振幅只能是固定的问题。
（3）本发明的圆形驻波发生装置，体积小巧，内部结构简单，便于携带。
本领域技术人员将理解本发明可以以本文中所述的那些以外的、没有偏离本发明的精神和本质特性的特定形式来执行。因此，所有方面的上述实施方式应当被解释为例示的而不是限制性的。本发明的范围应当由所附权利要求书和它们的法律等同物来确定，而不是由上述描述来确定，并且所有落入所附权利要求书的含义和等同范围之内的改变都将包括进来。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，在所附权利要求书中没有显示地互相引用的权利要求可以组合起来，作为本发明的示例性实施方式，或者被包括而在提交本申请之后通过之后的修改而成为新权利要求。
本发明的方式
以用于执行本发明的最佳方式已经描述了各种实施方式。
工业应用性
如根据上述描述所显而易见的，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以对本发明做出各种修改和变型，而不偏离本发明的精神或范围。因此，旨在本发明覆盖落入所附权利要求书和它们的等同物的范围之内的修改例和变型。
Claims (4)
1.一种圆形驻波发生装置，其特征在于该装置包括电动机，金属圆盘，螺母，硬直小棍，以及金属圆环；其中：
金属圆盘与电动机相连，并且金属圆盘上有多个距离圆心不同的孔；
螺母拧在其中的一个孔中；
硬直小棍的一端与螺母活动连接，另一端则与金属圆环连接；
当电动机转动时，带动金属圆盘转动，由此使得金属圆盘上的螺母也随之转动；螺母带动硬直小棍在竖直平面内作一定周期的上下运动，同时硬直小棍又带动金属圆环在竖直平面内规则摆动产生振动，由此产生圆形驻波；其中，
金属圆盘上孔的数目为3，并且与圆心的距离分别为4.23mm，8.05mm，10.35mm；
将螺母拧在不同的孔中，则螺母在金属圆盘上是以不同的偏心圆转动，由此使得硬直小棍在竖直平面内上下运动的振幅发生变化，并最终使得生成的圆形驻波的振幅不同；其中，圆形驻波的振幅随着偏心圆半径变小而变小。
2.根据权利要求1所述的圆形驻波发生装置，其中所述电动机为变速电动机。
3.根据权利要求2所述的圆形驻波发生装置，其中所述装置还包括：
与电动机相连接的信号发生器，该信号发生器用于调节电动机的转速。
4.根据权利要求2所述的圆形驻波发生装置，其中：
电动机外接直流稳压稳流电源，通过改变电压和电流来改变电动机的转速，当改变电动机的转速时，产生驻波的个数也不同。
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