[發明專利]一種共振演示儀

在審

• 申請號: 201610299104.6
• 申請日: 2016-04-30
• 公開（公告）號: CN105788411A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 陳顯盈;尤愛惠;柳冠凡
• 申請（專利權）人: 陳顯盈
• 主分類號: G09B23/06
• 分類號: G09B23/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明公開了一種共振演示儀，涉及一種可以演示電磁打點計時器振片的共振現象并定 量研究共振曲線的實驗儀器，屬于物理實驗儀器。

背景技術

在物理教學中，“電磁打點計時器”作為一種使用交流電源的計時儀器，一般只用來在紙 帶上打點并研究紙帶的運動情況，而對于電磁打點計時器自身的振片在振動過程中，其振動 圖象是否是一條正弦曲線，其振動的明顯程度隨輸入電源的頻率是如何定量變化的，均尚未 有相關的演示實驗。另外，教師一般用“彈簧振子”儀器來演示振動圖象及共振條件的實驗， 那么能否利用電磁打點計時器的振片來演示有關振動圖象及共振條件的實驗呢？

發明內容

一種共振演示儀，包括透明箱、可旋轉底座、電磁打點計時器、小鏡片、內置擴音器式 音箱、煙霧器、激光筆、屏幕及電腦音頻發生器軟件等，其特征是：透明箱內固定有電磁打 點計時器、煙霧器及激光筆，其底部裝有可旋轉底座；電腦音頻發生器軟件可以產生頻率為 0-100Hz的電信號并輸給內置擴音器式音箱；內置擴音器式音箱可將電信號放大并輸給電磁 打點計時器；電磁打點計時器的振片上貼有小鏡片，小鏡片可隨振片一起振動，振片原固有頻 率為50赫茲，貼上小鏡片后有所減小；激光筆可自由調整其角度，讓其發出的激光可射到小 鏡片并被反射到屏幕上；煙霧器內裝有少量煙餅，點燃后可以產生煙霧，可以顯現激光的光 跡；屏幕上卡有可上下滑動的刻度尺，底部裝有底座。

本發明的原理具體說明如下：實驗時，電腦音頻發生器軟件產生一定頻率的電信號，電 信號被內置擴音器式音箱放大后輸給電磁打點計時器，電磁打點計時器的線圈通電后產生磁 場并使振片磁化，貼有小鏡片的振片在永磁鐵的作用下作受迫振動。當輸入電信號的頻率等 于振片的固有頻率時滿足共振條件，此時振動最明顯。同時，激光筆發出的激光射到小鏡片 后被反射到屏幕上，其反射光線上下擺動并在煙霧器產生的煙霧中顯現出一個“三角形亮區” 的光跡，并在屏幕上留下一段“亮條”光跡，從而可以定量繪制“亮條”長度隨輸入電信號 頻率的變化曲線。另外，可以通過可旋轉底座整體來回轉動透明箱，由于視覺暫留原理，從 而在屏幕上快速顯現一條正弦曲線的振動圖象光跡。

(1)定性觀察共振現象

實驗時，根據要求固定好各器件，點燃煙霧器中的煙餅發出少量煙霧并擴散到整個透明 箱，打開激光筆電源，讓電腦音頻發生器軟件發出一定頻率的電信號最終輸入到電磁打點計時 器，電磁打點計時器上的振片和小鏡片會發生振動。此時，可觀察到透明箱中的“三角形亮 區”的光跡和屏幕上的一段“亮條”光跡。另外，電磁打點計時器振片的固有頻率為50Hz， 貼上小鏡片后固有頻率有所減小，變為46Hz，調節電信號的頻率從0增大到100Hz，發現振 片的振動振幅隨著輸入電信號頻率的增大而先增大再減小，當輸入頻率為46Hz時振動最明 顯，此時可看到“三角形亮區”面積最大，屏幕上的“亮條”最長。

(2)定量繪制共振曲線

實驗時，電信號頻率在電腦音頻發生器軟件中可以直接顯示，“亮條”長度可以用屏幕 上可上下滑動的刻度尺直接測量，從而可以定量繪制“亮條”長度隨輸入電信號頻率的變化 曲線，即振片的共振曲線。

(3)觀察振動圖象

實驗時，通過可旋轉底座整體來回轉動透明箱，由于視覺暫留原理，從而在屏幕上快速 顯現一條正弦曲線的振動圖象。

附圖說明

圖1是本發明演示共振時的整體示意圖；

圖2是圖1中部分器件的接線圖；

圖3是圖1中部分器件的內部結構圖；

圖4是圖1中透明箱上的效果圖；

圖5是圖1中屏幕上的效果圖；

圖6是本發明實驗得到的共振曲線圖；

圖7是本發明演示振動圖象時的整體示意圖。

圖中：1.透明箱；2.可旋轉底座；3.電磁打點計時器，具體涉及3a.電磁打點計時器本 體、3b.振片、3c.線圈、3d.永磁鐵及3e.接口；4.小鏡片；5.內置擴音器式音箱，具體涉及 5a.音箱本體、5b.內置小型擴音器、5c.音箱輸入接線及5d.音箱輸出接線；6.煙霧器，具體 涉及6a.煙餅和6b.煙霧；7.激光筆；8.屏幕，具體涉及8a.屏幕本體、8b.可上下滑動的刻 度尺及8c.屏幕底座；9.光跡，具體涉及9a.入射光線光跡、9b.“三角形亮區”光跡、9c. “亮條”光跡、9d.“正弦曲線”光跡；10.電腦音頻發生器軟件。