[發明專利]失重演示實驗裝置的固定結構

無效

• 申請號: 200810034651.7
• 申請日: 2008-03-14
• 公開（公告）號: CN101533575A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 吳可治;徐江鹿
• 申請（專利權）人: 上海市南洋模范中學
• 主分類號: G09B23/06
• 分類號: G09B23/06
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司
• 代理人: 吳澤群

技術領域

本發明涉及一種科普教育活動用演示實驗裝置，特別涉及一種失重實驗演示裝置的固定連接結構。

背景技術

教育部2005年《普通高中物理課程標準》的實驗部分要求學生了解太空艙或人造衛星中進行失重及微重力條件下的實驗，現有的失重實驗教學演示儀器的實驗艙按照飛行器設計要點設計，由頭錐、筒段、尾錐和尾翼四個部分構成，實驗艙艙體內放置包括蠟燭、點火裝置及攝像機等部件，實驗艙通過系在艙體尾部的兩個帶有電熱絲的棉紗系線懸掛在上方。這種固定實驗艙的方式存在如下的不足：

1.啟動失重教學演示器自由下落的方法是用電熱絲燒斷棉線，由于棉線質量的差異和電源的原因，以及電熱絲的熱慣性，可能導致兩根棉線不能夠同時燒斷，則實驗艙不能夠平穩下落，從而影響對實驗現象的觀測。

2.每次實驗都需要更換新的棉線，給實驗演示人員帶來了不必要的麻煩，另外由于每次都需要更換棉線，使得連續兩次實驗之間的時間延長。

3.此外，在將實驗艙進行固定時要求棉線的中點掛在電熱絲上，如果兩端的長度不同，艙體將會歪斜，同時還要扶住實驗艙使其保持靜止狀態，該過程非常浪費時間。

因此改進實驗艙的固定結構，確保實驗艙能夠平穩下落，觀測到可靠的實驗現象，且能夠快速多次重復實驗，已成為失重實驗演示者和觀察者的一種期望。

發明內容

本發明的目的：在于提供一種易于固定，能夠瞬間平穩下落，可快速多次重復實驗操作的失重實驗演示裝置的固定結構，使觀察者能夠觀察到接近真實的失重狀態下的各種實驗現象。

這種失重實驗演示裝置的固定結構，包括固定頂板1和實驗艙2，其特征在于：在固定頂板1和實驗艙2上嵌有磁鐵3和純鐵5。

所述的磁鐵3安裝在固定頂板1上，所述的純鐵5安裝在實驗艙2的尾部。

所述的磁鐵3安裝在實驗艙2的尾部，所述的純鐵5安裝在固定頂板1上。

所述的磁鐵3為電磁鐵的鐵芯。

所述的磁鐵3為永久磁鐵。

所述的磁鐵3上繞有通電線圈4。

所述的磁鐵3的線圈4的兩端經控制電路連接電源。

所述的控制電路為計算機。

所述的控制電路為PLC程控器。

所述的磁鐵3與純鐵5的接觸面為一平面。

所述平面大于等于1.2乘1.2厘米。

根據以上技術方案設計的這種失重實驗演示裝置的固定結構，對電磁鐵3的線圈4接通電源與否，可以使電磁鐵產生或消除磁性，導致其鐵芯是否吸住實驗艙2尾部設置的鐵塊5，達到實驗艙2是否被懸掛或被釋放，當釋放實驗艙2，實驗艙2自由落體運動，可觀察、記錄和測試實驗艙2內的蠟燭燃燒狀態或其它失重狀態下的物理現象。

本技術方案可達到多次反復、便捷進行吸附和釋放動作。

磁鐵3的線圈4的兩端由計算機或PLC程控器的控制電路連接電源，可以與實驗艙2內部的蠟燭點燃、攝像機攝像等活動配合起動或停止，達到先后順序操作完成整個實驗。

電磁鐵3的鐵芯與鐵塊有一個大于等于1.2乘1.2厘米的接觸吸附平面，可以保證相互有一個較大的吸附平面，使得實驗艙2能夠平穩地被吸附固定在頂板1上，確保平衡地降落，正確準確地進行實驗，獲得實驗結果。

與目前已有的失重實驗教學演示器的連接結構相比，本技術方案具有以下優點：

實驗艙2固定過程簡單，只要將實驗艙尾部的小鐵塊5對準電磁鐵3即可將艙體2穩定的固定在高處，可多次快速重復演示實驗操作，由于艙體能夠瞬間平穩下落，有助于觀察到接近真實的失重條件下的實驗現象。

附圖說明

圖1為本發明的示意圖。

圖中：1、頂板?2、實驗艙?3、磁鐵?4、線圈?5、純鐵

具體實施方式

根據附圖1設計的這種失重實驗演示裝置的固定結構，包括固定頂板1和實驗艙2，在固定頂板1上設置一纏繞線圈4的永久磁鐵3，在所述實的驗艙2尾部設置一圓柱形純鐵5，永久磁鐵3的鐵芯與純鐵5接觸以實現固定頂板1和實驗艙2之間的固定連接。繞在永久磁鐵3上的通電線圈4的兩端經控制電路連接電源。所述的控制電路為與接至計算機的CRD驅動器。永久磁鐵3與純鐵5接觸面為一1.2乘1.2厘米平面。

對永久磁鐵3的線圈4接通電源與否，可以使電磁鐵產生或消除磁性，導致其鐵芯是否吸住實驗艙2尾部設置的鐵塊5，達到實驗艙2是否被懸掛或被釋放，當釋放實驗艙2，實驗艙2自由落體運動，可觀察、記錄和測試實驗艙2內的蠟燭燃燒狀態或其它失重狀態下的物理現象。

在計算機上用VB編程后，通過CRD驅動器控制直流電流的接通切斷，進行實驗演示時，在計算機上啟動電流接通按鈕，此時繞在永久磁鐵3上的線圈4接通電流，產生與永久磁鐵3磁性相反的磁場，該磁場力與永久磁鐵3的磁場力相抵消，實驗艙2不再受到磁場力的作用，在其自身重力的作用下做自由落體運動，瞬間平穩下落，實驗啟動。重復實驗時，只需將實驗艙2尾部的純鐵5對準永久磁鐵3，實驗艙2重新被置于高處，即可以進行下一次實驗演示。