固定均勻弦振動實驗裝置的製作方法
2024-03-22 07:42:05 1
專利名稱：固定均勻弦振動實驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種研究固定均勻弦振動的實驗裝置，用於大學普通物理實驗、中學物理實驗及演示。
背景技術：
固定均勻弦振動實驗是高校普通物理實驗的基本內容之一，固定均勻弦振動實驗裝置隨著科學技術的發展也在不斷地得到改進。固定均勻弦振動實驗裝置的改進主要體現在振動源的變化，振動源在端點的有頻率固定的音叉式、頻率可變的用電磁驅動的簧片式等，振動源在中點的有基於安培定律的通電直導線加永磁鐵式。根據安培定律可知長L通有電流I的直導線，放在磁感應強度為B的勻強磁場中，所受的磁力為F＝IBL(設磁場方向和電流方向垂直)。當直導線中通過的電流為正弦交流電時，直導線將在磁力的作用下沿垂直於磁場和電流的方向按正弦規律擺動。當將直導線繞成環型線圈置於上述勻強磁場中，並在環型線圈中通過正弦交流電流時，由於環型線圈相對兩臂所受的磁力大小相等方向相反，環型線圈不會沿垂直於磁場和電流的方向按正弦規律擺動。
發明內容
本發明目的是提供一種基於安培定律的振動源在端點的固定均勻弦振動實驗裝置。
本發明固定均勻弦振動實驗裝置，由振動源、弦線、換向輪、砝碼、標尺和支座組成，振動源由振動頭、正弦信號發生器、頻率顯示器組成，其特徵是振動源置於弦線的一端，弦線的一端和振動頭相連、弦線的另一端通過換向輪和砝碼相連，振動頭中的環型線圈的相對兩臂，分別處在極性相反的磁場中，當環型線圈中通過正弦交流電流時，環型線圈沿垂直於磁場和電流的方向按正弦規律擺動。
本發明通過將環型線圈相對兩臂分別置於大小相等方向相反的磁場中，當在環型線圈中通過正弦交流電流時，環型線圈相對兩臂所受的磁力大小相等方向相同，環型線圈將沿垂直於磁場和電流的方向按正弦規律擺動。
本發明採用上述技術來構成固定均勻弦振動實驗裝置的振動源，振動源起振完全基於安培定律，原理清晰，可用公式描述、形成駐波穩定，頻率調節方便，可視性好。
本發明的有益效果是，結構簡單，振動源起振完全基於安培定律，原理清晰，可用公式描述。操作簡便，形成駐波穩定，可視性好。
圖1是本發明的裝置示意圖。
圖2是振動頭部件圖。
圖3是振動頭裝配示意圖。
具體實施例方式
參見圖2、3，振動頭由環型線圈15、底座16、線圈支架9和永久磁鋼14組成，用漆包線繞制多圈環型線圈15，並用環氧樹脂固定於線圈支架9上，線圈支架9上有電接入點10，安裝孔11，系弦線孔12，中裝有軸承13。將裝有環型線圈15的線圈支架9用安裝螺栓17固定於底座16上，將永久磁鋼14固定於底座16上並使環型線圈的相對兩臂置於不同極性的磁場中，以上步驟形成了振動頭1；環型線圈的兩輸入端和正弦信號發生器及頻率顯示器電連接。
參見圖1，將振動頭1置於支座5的一端並使其可沿支座5移動，支座5上有標尺6，將換向輪3安裝於支座5的另一端並使其高低可調。將弦線2的一端系在線圈支架9的弦線孔12中，弦線2的另一端經過固定於支座5另一端的換向輪3和砝碼4相連，環型線圈15的兩輸入端通過電接入點10和正弦信號發生器8及頻率顯示器7電連接，構成本發明的固定均勻弦振動實驗裝置。
權利要求
1.一種固定均勻弦振動實驗裝置，由振動源、弦線、換向輪、砝碼、標尺和支座組成，振動源由振動頭、正弦信號發生器、頻率顯示器組成，其特徵是振動源置於弦線的一端，弦線的一端和振動頭相連、弦線的另一端通過換向輪和砝碼相連，振動頭中的環型線圈的相對兩臂，分別處在極性相反的磁場中，當環型線圈中通過正弦交流電流時，環型線圈沿垂直於磁場和電流的方向按正弦規律擺動。
2.根據權利要求1所述的固定均勻弦振動實驗裝置，其特徵是所述振動頭由環型線圈(15)固定於線圈支架(9)上，線圈支架(9)上有電接入點(10)，安裝孔(11)，系弦線孔(12)，中裝有軸承(13)，將裝有環型線圈(15)的線圈支架(9)用安裝螺栓(17)固定於底座(16)上，將永久磁鋼(14)固定於底座(16)上並使環型線圈(15)的相對兩臂置於極性相反的磁場中。
全文摘要
本發明涉及固定均勻弦振動實驗裝置，由振動源、弦線、換向輪、砝碼、標尺和支座組成，振動源由振動頭、正弦信號發生器、頻率顯示器組成，其特徵是振動源置於弦線的一端，弦線的一端和振動頭相連、弦線的另一端通過換向輪和砝碼相連，振動頭中的環型線圈的相對兩臂，分別處在極性相反的磁場中，當環型線圈中通過正弦交流電流時，環型線圈沿垂直於磁場和電流的方向按正弦規律擺動，結構簡單，振動源起振基於安培定律，原理清晰，操作簡便，形成駐波穩定，可視性好，用於大學普通物理實驗、中學物理實驗及演示。
文檔編號G01M7/00GK1598518SQ200410066939
公開日2005年3月23日 申請日期2004年9月28日 優先權日2004年9月28日
發明者楊慧, 鮑德松, 周小風 申請人:浙江大學