[發明專利]一種麥克斯韋滾擺裝置

有效

• 申請號: 201310503515.9
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103559817A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 梁利生;王啟銀;顧濤;李笑天;趙銳;楊春花;李廣;趙旭
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;山西省電力公司大同供電分公司
• 主分類號: G09B23/08
• 分類號: G09B23/08
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 胡時冶

技術領域

本發明涉及儀器領域，尤其是涉及一種麥克斯韋滾擺裝置。

背景技術

在物理實驗教學中，動能與勢能的轉化演示實驗裝置一般采用麥克斯韋滾擺。現有的麥克斯韋滾擺裝置是用雙手捻動滾擺軸，通過擺線纏繞滾擺軸至最高點，然后松開，通過滾擺的轉速的變化，來演示勢能和動能的轉化關系，雖然能夠達到演示目的，但空氣阻力會嚴重影響滾擺的平動動能和轉動動能，從而使滾擺損失較多的能量。更為重要的是，用雙手釋放滾擺時，不可避免的左右搖擺或扭轉滾擺，使之不能平穩下落，嚴重影響演示效果。

發明內容

本發明提供了一種麥克斯韋滾擺裝置，其包括：覆蓋在所述麥克斯韋滾擺的整個表面上的凹坑，該凹坑是半徑為0.5厘米的圓形，每個坑的深度為0.25厘米，交錯排列在該麥克斯韋滾擺的表面，各個凹坑之間的間距都在0.36厘米-0.38厘米之間。

優選的，各個凹坑之間的間距為0.37厘米。

優選的，本發明的麥克斯韋滾擺裝置還包括：兩個橫桿固定環、橫桿、橫桿齒輪、兩根擺線、滾擺軸、電機、電機轉軸、電機齒輪，該麥克斯韋滾擺裝置安裝在玻璃柜中，該兩個橫桿固定環固定在玻璃柜的頂部，橫桿貫穿在該兩個橫桿固定環之間，該橫桿可以在固定環里轉動，橫桿齒輪通過螺絲和橫桿固定在一起，每根擺線的一端固定于橫桿上，其另一端和滾擺軸相連，電機固定在玻璃柜的側壁上，電機轉軸上固定有一個電機齒輪。

優選的，所述橫桿的中間部分繞著橫桿有一個環形凹槽，使得滾擺的頭部能夠進入該凹槽中，所述電機轉軸的一端為扁平狀，所述滾擺軸的兩端各有一個狹槽，該狹槽的內部為扁平形狀，使得電機轉軸的一端能夠緊密插入到該狹槽中。

本發明的麥克斯韋滾擺裝置可以有效地減小了空氣阻力對動能與勢能的轉化演示的不利影響，而且還可以消除人工因素對滾擺演示效果的負面影響，使實驗演示效果更加理想。

附圖說明

圖1示意性示出了本發明的麥克斯韋滾擺裝置。

具體實施方式

如圖1所示，本發明的麥克斯韋滾擺裝置包括：覆蓋在所述麥克斯韋滾擺的整個表面上的凹坑，該凹坑是半徑為0.5厘米的圓形，每個坑的深度為0.25厘米，交錯排列在該麥克斯韋滾擺的表面，各個凹坑之間的間距都在0.36厘米-0.38厘米之間，優選為0.37厘米。

在本發明的麥克斯韋滾擺的表面上按上述規則排布的凹坑可以減少空氣的阻力。

當麥克斯韋滾擺下降或上升時，其前方會有一個高壓區，與此同時，其后方會有一個紊流尾流區，在此紊流尾流區域氣流起伏擾動，導致滾擺后方的壓力較低。紊流尾流區的范圍越小，滾擺后方的壓力就越大，空氣對滾擺的阻力就越小。在本發明的麥克斯韋滾擺的表面上設計的凹坑排布可以使空氣形成一層緊貼該滾擺表面的薄薄的紊流邊界層，這使得平滑的氣流順著滾擺多往后走一些，從而大大減小了紊流尾流區的范圍。因此，與現有的麥克斯韋滾擺相比，本發明所提供的麥克斯韋滾擺裝置所受到的空氣阻力是現有的麥克斯韋滾擺的一半，甚至更低。

另外，本發明的麥克斯韋滾擺裝置還可以包括：兩個橫桿固定環1、橫桿3、橫桿齒輪4、兩根擺線5、滾擺軸6、電機7、電機轉軸8、電機齒輪9。此時，該麥克斯韋滾擺裝置安裝在玻璃柜2中。

該兩個橫桿固定環1固定在玻璃柜2的頂部，橫桿3貫穿在該兩個橫桿固定環1之間，該橫桿可以在固定環里轉動，橫桿齒輪4通過螺絲和橫桿3的一端固定在一起，每根擺線5的一端固定于橫桿3上，另一端和滾擺軸6相連，電機7固定在玻璃柜2的側壁上，電機轉軸8上固定有一個電機齒輪9。其中，所述橫桿的中間部分繞著橫桿有一個環形凹槽，使得滾擺的頭部能夠進入該凹槽中，所述電機轉軸的一端為扁平狀，所述滾擺軸的兩端各有一個狹槽，該狹槽的內部為扁平形狀，可以使得電機轉軸的一端能夠緊密地插入到該狹槽中。

本發明的麥克斯韋滾擺裝置的操作步驟為：

1、開啟電機，使電機齒輪9和橫桿齒輪4嚙合，帶動橫桿3纏繞擺線5，將滾擺拉至最高點，滾擺的頭部進入橫桿的凹槽中，關閉電機；

2、移動電機轉軸8，使電機轉軸8與滾擺軸6結合；

3、開啟電機，電機反向轉動，帶動滾擺軸自動纏繞線圈；

4、關閉電機，移動電機轉軸，使電機轉軸與滾擺軸脫離；

5、滾擺平穩滑落。

設置電機，其帶動滾擺軸自動纏繞擺線并且使得滾擺平穩滑落，消除人工因素對滾擺演示效果的負面影響，使實驗演示效果更加理想。