一種用於實驗教學的彈簧裝置製造方法
2023-05-19 14:39:21
一種用於實驗教學的彈簧裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公布一種用於實驗教學的彈簧裝置，包括彈簧、測量彈簧形變的標尺、閘刀開關、電源、用於連接的導線和驅動單元，驅動單元控制閘刀開關的開合，優選的，該驅動單元為偏心輪組件，彈簧優選用彈簧鋼，電源正極連接閘刀開關一端，閘刀開關對應電源的另一端連接至彈簧的一端，彈簧對應閘刀開關的另一端連接至電源負極，偏心輪組件的限位圈套設在閘刀上，用來控制開關的開關狀態，電路在不斷的導通和關斷過程中，彈簧不斷的上下振動，彈簧邊設有標尺，我們可以很好的測量彈簧形變長度。本實用新型可以很好的讓學生觀察電生磁原理和測量彈簧性能。
【專利說明】一種用於實驗教學的彈簧裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及物理力學實驗領域，尤其是涉及一種於用於實驗教學的彈簧裝置。
【背景技術】
[0002]電生磁原理:如果一條直的金屬導線通過電流，那麼在導線周圍的空間將產生圓形磁場。導線中流過的電流越大，產生的磁場越強。磁場成圓形，圍繞導線周圍。以往我們觀察實驗現象的方式都是通過在通電導線的邊上放一枚指南針，實驗現象不夠明顯，也不夠直觀，達不到理想的教學目的。
[0003]彈簧公式F=KX,其中K為彈性係數，X為拉伸位移，F是拉力值，現有物理力學實驗中對彈簧的實驗主要分為驗證性和測試性兩種方式:測試實驗是對彈簧給定受力大小和拉伸位移，通過直線繪製計算得到彈簧係數K;驗證方式是已知彈性係數K，觀察拉伸位移X和受力變化F，是否滿足F=KX公式。不管是驗證性實驗還是測試性實驗，現有技術的使用實驗方式都不夠明顯表現實現實驗現象，觀察和操作都不夠方便。
實用新型內容
[0004]針對現有技術存在的不足，本實用新型的目的在於提供一種可以很好的、更加直觀的讓學生了解和觀察實驗現象，並記錄實驗數據，用以驗證科學理論，計算未知量的用於實驗教學的彈簧裝置。
[0005]為實現上述目的，本實用新型提供了如下技術方案，一種用於實驗教學的彈簧裝置，包括彈簧組件、電路組件和驅動單元，所述彈簧組件包括彈簧和測量彈簧形變的標尺，電路組件包括閘刀開關、電源和用於連接的導線，驅動單元控制閘刀開關的開合，電源、閘刀開關和彈簧通過導線依次電連接。
[0006]通過採用上述技術方案，一種用於實驗教學的彈簧裝置，包括彈簧組件、電路和驅動單元，彈簧組件包括彈簧和測量彈簧形變的標尺，電路包括閘刀開關、電源和用於連接的導線，驅動單元控制閘刀開關的開合，電源正極連接閘刀開關一端，閘刀開關對應電源的另一端連接至彈簧的一端，彈簧對應閘刀開關的另一端連接至電源負極，彈簧單匝間不接觸或者絕緣，彈簧通電時相當於一個通電螺線管，每匝彈簧相當於環形電流，每匝彈簧中電流方向相同，兩匝彈簧間形成異名磁場，磁感線方向相反，根據同向電流之間相互吸引可知，每匝彈簧都與相鄰彈簧相互吸引，於是彈簧整體會收縮，標尺可以很好的記錄彈簧因為受到磁力而產生形變的長度，當閘刀開關斷開時，彈簧會因為自身彈力而伸長，在不斷開閉合開關的過程中，彈簧會不斷的上下振動。本實用新型用於實驗教學，可以很好的、更加直觀的讓學生了解和觀察實驗現象，並記錄實驗數據，用以驗證科學理論，計算未知量。
[0007]本實用新型進一步設置為，驅動單元為偏心輪組件，偏心輪組件包括驅動電機、偏心輪、限位圈、連接杆和用於限制連接杆位置的固定支架，偏心輪連接在驅動電機上，限位圈與連接杆固定連接，連接杆與偏心輪相互牴觸，連接杆與偏心輪聯動，限位圈與閘刀開關聯動連接。
[0008]通過採用上述技術方案，驅動單元為偏心輪組件，偏心輪組件包括驅動電機、偏心輪、限位圈、連接杆和用於限制連接杆位置的固定支架，偏心輪連接在驅動電機上，限位圈與連接杆固定連接，連接杆與偏心輪相互牴觸，連接杆與偏心輪聯動，固定支架使連接杆只會沿連接杆方向上產生偏移，通過偏心輪旋轉帶動限位圈在垂直方向上下移動，限位圈通過連接杆與偏心輪從動運動，在偏心輪旋轉過程中，由於偏心輪外表面距偏心輪中心位置長度的變化，使閘刀開關實現閉合和斷開。實現閘刀開關的閉合，偏心輪設計簡單，方便，也可以很好的控制電路。
[0009]本實用新型進一步設置為，偏心輪外表面具有磁性，連接杆由可以和磁性相配合的金屬材質製成。
[0010]通過採用上述技術方案，偏心輪外表面具有磁性，並且連接杆由可以和磁性相配合的金屬材質製成，這樣可以使連接杆貼合在偏心輪的外表面上，在偏心輪轉動時，通過從動驅動使限位圈產生位移。
[0011 ] 本實用新型進一步設置為，所述彈簧由導電金屬材質製成。
[0012]通過採用上述技術方案，該彈簧連接於電路中，通過電生磁原理實現彈簧的伸縮，彈簧必須導電，彈簧由導電金屬材質製成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型用於實驗教學的彈簧裝置的示意圖；
[0014]圖2為本實用新型彈簧組件的示意圖；
[0015]圖3為本實用新型驅動單元的示意圖。
[0016]附圖標註:1、電源；2、閘刀開關；21、偏心輪；22、限位圈；23、固定支架；24、連接杆；3、導線；4、彈簧；5、標尺。
【具體實施方式】
[0017]下面參照圖1至3對本實用新型進一步說明。
[0018]一種用於實驗教學的彈簧裝置，包括彈簧組件、電路和驅動單元，所述彈簧組件包括彈簧4和測量彈簧形變的標尺5，電路包括閘刀開關2、電源I和導線3，驅動單元控制閘刀開關2的開合，電源I正極連接閘刀開關2 —端，閘刀開關2對應電源I的另一端連接至彈簧4的一端，彈簧4對應閘刀開關2的另一端連接至電源I負極，彈簧4由導電金屬材質製成。
[0019]安培定則，也叫右手螺旋定則，是表示電流和電流激發磁場的磁感線方向間關係的定則。通電直導線中的安培定則(安培定則一):用右手握住通電直導線，讓大拇指指向電流的方向，那麼四指的指向就是磁感線的環繞方向；通電螺線管中的安培定則(安培定則二):用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，那麼大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。根據安培發現的現象:兩導線間導通方向相同電流時，兩導線間的磁場相互作用而使兩導線相互吸引，反之導線相互排斥。
[0020]彈簧4單匝間不接觸或者絕緣，彈簧4通電時相當於一個通電螺線管，每匝彈簧4相當於環形電流，每匝彈簧4中電流方向相同，兩匝彈簧4間形成異名磁場，磁感線方向相反，根據同向電流之間相互吸引可知，每匝彈簧4都與相鄰彈簧4相互吸引，於是彈簧4整體會收縮，標尺5可以很好的記錄彈簧4因為受到磁力而產生形變的長度，當閘刀開關2斷開時，彈簧4會因為自身彈力而伸長，在不斷開閉合開關的過程中，彈簧4會不斷的上下振動。本實用新型用於實驗教學，可以很好的、更加直觀的讓學生了解和觀察實驗現象，並記錄實驗數據，用以驗證科學理論，計算未知量。
[0021]本實用新型的用電不需要考慮電源I的選擇問題，無論通交流電還是直流電結果相同，都會使彈簧4收縮(通交流電時每匝彈簧4中電流方向仍然相同。)
[0022]作為本實用新型的一種實施方式，驅動單元為偏心輪組件，偏心輪組件包括驅動電機、偏心輪21、限位圈22、連接杆24和用於固定連接杆24位置的固定支架23，固定支架23用來限制偏心輪21和連接杆24位置，限位圈22與連接杆24固定連接，組成一個聯動裝置，一起運動，連接杆24與偏心輪21聯動，偏心輪21外表面具體磁性，使連接杆24 —直貼合偏心輪21，在偏心輪21旋轉過程中，連接杆24上下移動，偏心輪21通過驅動電機(圖中未示出)連接至電源I上，固定支架23使連接杆24隻會沿連接杆方向上產生偏移，通過偏心輪21旋轉帶動限位圈22在垂直方向上下移動，閘刀開關2置於限位圈22中，偏心輪21旋轉通過連接杆帶動限位圈22，實現閘刀開關2的閉合和斷開。當偏心輪21的外表面距偏心輪21中心最短處與連接杆24相牴觸時，限位圈22上緣接觸閘刀開關2，由於偏心輪21外表面具有磁性，限位圈22隨偏心輪21垂直向下運動，從而使閘刀開關2閉合，電路導通，彈簧4受到兩匝彈簧4間磁力收縮；當偏心輪21的外表面距偏心輪21中心最長處與連接杆24相牴觸時，限位圈22下緣牴觸閘刀開關2，限位圈推動閘刀開關2，使閘刀開關2斷開，電路關斷，彈簧4會因為自身的彈力而伸長，偏心輪21的驅動單元設計簡單，方便，而且頻率相同，可以更加清晰的觀察實驗現象，也可以很好的控制電路。
[0023]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本實用新型思路下的技術方案均屬於本實用新型的保護範圍。應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種用於實驗教學的彈簧裝置，其特徵在於:包括彈簧組件、電路組件和驅動單元，所述彈簧組件包括彈簧和測量彈簧形變的標尺，電路組件包括閘刀開關、電源和用於連接的導線，驅動單元控制閘刀開關的開合，電源、閘刀開關和彈簧通過導線依次電連接。
2.根據權利要求1所述的用於實驗教學的彈簧裝置，其特徵在於:所述驅動單元為偏心輪組件，偏心輪組件包括驅動電機、偏心輪、限位圈、連接杆和用於固定連接杆位置的固定支架，偏心輪由驅動電機驅動，限位圈與連接杆固定連接，連接杆與偏心輪聯動，限位圈與閘刀開關聯動連接。
3.根據權利要求2所述的用於實驗教學的彈簧裝置，其特徵在於:所述偏心輪外表面具有磁性，連接杆由可以和磁性相配合的金屬材質製成。
4.根據權利要求1或2或3所述的用於實驗教學的彈簧裝置，其特徵在於:所述彈簧由導電金屬材質製成。
【文檔編號】G09B23/08GK203982629SQ201420409487
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月23日 優先權日:2014年7月23日
【發明者】趙瑜 申請人:溫州天力彈簧有限公司