專利名稱：微型傅科擺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種教學(xué)實驗儀器，于間接觀察地球的自轉(zhuǎn)現(xiàn)象有關(guān)。
傅科擺是用來觀察地球自轉(zhuǎn)的一種裝置，傅科發(fā)明的傅科擺是用長67米的繩子，一端懸掛一個重達(dá)28公斤的金屬球，另一端是掛在高樓的屋樑上，讓球來回擺動，由于懸掛的繩子長，金屬球質(zhì)量大，它有較長時間擺動，不至于很快停下來，經(jīng)過較長時間的觀察，可以看出這個金屬球的擺動平面在沿著順時針改變方向，重球下方標(biāo)有圓盤刻度，就可以觀察到擺動平面所轉(zhuǎn)過的角度。這一結(jié)果證明了地球自西向東不停地作自轉(zhuǎn)運動，從原理上講，這是由于擺球的擺動平面相對慣性坐標(biāo)系不動，而觀察者隨地球轉(zhuǎn)動，則可以看到擺的擺動平面沿地球自轉(zhuǎn)的反方向轉(zhuǎn)動。現(xiàn)在已經(jīng)知道，在地球極地一晝夜(24小時)內(nèi)，將轉(zhuǎn)動360度角，隨著緯度的降低，掃過的角度也隨之減小，北京地處北緯39°56′，中國科技館內(nèi)的“傅科擺”一晝夜轉(zhuǎn)過的角度為231°?，F(xiàn)有的這種“傅科擺”擺長通常長達(dá)幾十米，需要有高層建筑才能安裝，存在著造價高，擺動時幅度逐漸變小而停止以及不能普及等不足。
本實用新型的目的是提供一種將巨大型的傅科擺微型化，成為置于桌面即可觀察地球自轉(zhuǎn)現(xiàn)象的一種教學(xué)實驗儀器，能得到普及推廣。
為達(dá)到上述目的，本實用新型通過如下技術(shù)解決方案來實現(xiàn)微型傅科擺，包括中心軸線校正器，擺線，鐵球，激勵線圈，刻度盤，光控延時電路，玻璃罩殼及底座，中心軸線校正器與鐵球用擺線連接，安裝在玻璃罩殼的頂部，一起放置在底座上，鐵球正下方裝有刻度盤和一個圓形激勵線圈，刻度盤的四個角上分別裝有二對激光小電筒和光敏探頭，鐵球通過擺線懸掛在中心軸線校正器的上下調(diào)節(jié)旋鈕，擺線、鐵球與激勵線圈的圓心在同一垂直線上。中心軸線校正器由圓形金屬板，立柱，上下調(diào)節(jié)旋鈕，懸線固定螺栓組成，可作上下、左右、前后各方向調(diào)節(jié)，使擺球下端指針調(diào)節(jié)到與激勵線圈的圓心在同一垂直線上，獲得較好的同心度。
所述的微型傅科擺，擺線可縮短成100厘米以下，鐵球質(zhì)量可小于1公斤，用光控延時的方式提供維持鐵球擺動所需的能量，光控延時電路，包括光敏二極管、激光小電筒，激勵線圈L，三極管VT、二極管VD，電容C和電阻R等電子元件組成，激光小電筒與光控延時電路一起接入電源。
本實用新型由于采取了上述技術(shù)解決方案，實現(xiàn)了巨型傅科擺微縮的目的，無需高層建筑就能使用，適用于各學(xué)校的實驗室、科普單位。其構(gòu)造簡單，造價低，便于普及推廣。


圖1是本實用新型微型傅科擺的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型微型傅科擺的中心軸線校正器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型微型傅科擺的光控延時電路圖；圖4是本實用新型微型傅科擺的電路工作原理方框圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
如圖1所示微型傅科擺，包括中心軸線校正器1、鐵球5、刻度盤8、激勵線圈9、指示燈10、光控延時電路11、底座12、玻璃罩殼3，擺線4與中心軸線校正器1、鐵球5相連，鐵球5的正下方是刻度盤8，中心位置安裝激勵線圈9，二對激光小電筒6、光敏探頭7安裝在刻度盤8的四角，低壓電源輸入線15、電源控制開關(guān)13、振幅調(diào)節(jié)旋鈕16、水準(zhǔn)玻璃泡14及水平調(diào)節(jié)螺絲17裝在底座12上；如圖2所示，中心軸線校正器，包括圓形金屬板a、上下調(diào)節(jié)旋鈕b、固定旋鈕c、立柱d及懸線固定螺栓f，圓形金屬板a中心處安裝立柱d，上下調(diào)節(jié)旋鈕b與立柱d配合，懸線固定螺栓f可旋入上下調(diào)節(jié)旋鈕b的末端，圓形金屬板a兩邊開有兩月形孔，裝上固定旋鈕c。
如圖3所示為光控延時電路圖，圖4為電路工作原理方框圖，檢測電路包括光敏二極管VD0、電阻R1、R2及三極管VT1，有光照射時(擺球離開線圈上方)，VD0阻值變小，VT1基極電壓升高而導(dǎo)通，開關(guān)電路包括電阻R3、三極管VT2，延時電路包括電阻R4、R5及電解電容器C，延時時間T的長短由R4、C來決定，調(diào)正R4的阻值可獲得所需的延時時間，控制電路包括三極管VT3、VT4、電阻R6、R7、二極管VD2、VD1和電磁激勵線圈L，VT3和VT4基極電壓升高而導(dǎo)通時有較大電流通過電磁激勵線圈L，產(chǎn)生電磁力來吸動鐵球，補能的大小可改變限流電阻R7的電阻值來實現(xiàn)。
使用方法如下(1)調(diào)節(jié)水平調(diào)節(jié)螺絲17，觀察水準(zhǔn)玻璃泡14中的氣泡處于中間位置，使平臺底座12處于水平狀態(tài)。
(2)調(diào)節(jié)校正器旋鈕2，使擺球5下端指針與激勵線圈9的圓心重合，后向上調(diào)節(jié)校正器旋鈕b，使擺球略高于刻度盤8，讓擺球5來回擺動。
(3)打開電源開關(guān)13，激光小電筒6發(fā)光，指示燈10閃亮，激勵線圈9產(chǎn)生間歇磁力來維持?jǐn)[球5來回擺動。
(4)調(diào)節(jié)振幅調(diào)節(jié)旋鈕16，可使擺球5達(dá)到適當(dāng)?shù)臄[動幅度，穩(wěn)定后觀察擺球5下方的指針?biāo)傅目潭缺P8的位置，并記錄刻度讀數(shù)θ1。
(5)經(jīng)擺動一段時間t后，記錄指針?biāo)傅目潭葦?shù)θ2，轉(zhuǎn)過的角度Δθ＝θ2-θ1。由此證實地球自轉(zhuǎn)現(xiàn)象的客觀事實。
權(quán)利要求1.一種微型傅科擺，包括中心軸線校正器(1)，擺線(4)鐵球(5)，激勵線圈(9)，刻度盤(8)，光控延時電路(11)，底座(12)，其特征在于鐵球(5)正下方裝有刻度盤(8)和一個圓形激勵線圈(9)，刻度盤(8)的四個角上分別裝有二對激光小電筒(6)和光敏探頭(7)，鐵球(5)通過擺線(4)懸掛在中心軸線校正器(1)的上下調(diào)節(jié)旋鈕中，擺線(4)、鐵球(5)與激勵線圈(9)的圓心在同一垂直線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型傅科擺，其特征在于擺線(4)縮短成100厘米以下，鐵球質(zhì)量小于1公斤，用光控延時的方式提供維持鐵球(5)擺動所需的能量，光控延時電路(11)包括光敏二極管(7)、激光小電筒(6)，激勵線圈L(9)，三極管VT、二極管VD，電容C和電阻R等電子元件組成，激光小電筒(6)與光控延時電路(11)一起接入電源(15)。
專利摘要本實用新型公開了一種微型傅科擺。它包括中心軸線校正器，擺線，鐵球，激勵線圈，刻度盤，光控延時電路，底座，鐵球正下方裝有刻度盤和一個圓形激勵線圈，刻度盤的四個角上分別裝有二對激光小電筒和光敏探頭，鐵球通過擺線懸掛在中心軸線校正器的上下調(diào)節(jié)旋鈕中，擺線、鐵球與激勵線圈的圓心在同一垂直線上，運用電子技術(shù)手段設(shè)置光控延時電路，利用電磁力補充鐵球擺動所需能量。本實用新型具有操作方便，制造價格低廉，實用性強等特點，成為適用于學(xué)校、科普單位的教學(xué)實驗儀器。
文檔編號G09B23/00GK2598067SQ0221657
公開日2004年1月7日 申請日期2002年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月4日
發(fā)明者柴易粟 申請人:紹興市第一中學(xué)