CN2598067Y - 微型傅科摆 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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。
下面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。
Claims (2)
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)。
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2002
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