专利名称：傅科摆能量补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及物理教学领域，特别适用于能够证明地球自转的傅科摆的结构。
在物理教学中，用以证明地球自转的最直观的教学工具是傅科摆，它直接证明了地球的自转。在北半球，傅科摆的摆动面绕铅轴顺时针方向旋转，其周期TP可由理论计算公式给出TP＝T/sinφ(1-3α2/8L2)式中T 地球相对于恒星的自转周期φ摆所在位置的地理纬度α摆动的幅度L 摆的长度通过测定单位时间内摆动面旋转的角度，就可计算出所在地的纬度。
目前用于演示的傅摆，由于空气阻力，使摆幅随时间逐渐衰减，而观察摆动面的旋转需要很长的时间，为了解决这一难题，现在一般是将摆做得很长，有的长达几十米，而且摆球做得很重，几十甚至上百公斤，这样可以使傅摆持续摆动十几小时乃至更长一些时间，使观察者能清楚的发现摆面的旋转。目前还没有一种方法使傅摆能长久的摆动下去而不停止。
本实用新型的目的在于设计一种新型摆的结构通过电子驱动方式，给傅摆提供恒定的动能补偿，克服空气阻力的影响，使傅摆从传统的庞然大物变为适宜于课堂或实验室演示的小型装置。
本实用新型的目的是这样实现的采用“升降法”进行能量补偿，即在摆球上升的过程中提升摆线结点，使摆球的势能增加，在摆球下降的过程中，下降摆线结点，使摆球的势能转变为动能，以克服因空气阻力引起的速度减小，起到能量补偿的作用，提升结点由提升机构和电路驱动两部分组成，提升结构整体为园柱形，由金属外套和内轴，弹簧等组成，内轴呈“干”形结构，上面绕有线圈，套入弹簧内，当线圈流过电流时，在磁场作用下内轴被吸引使摆线结点下降，当线圈断电时磁场消失，在弹簧的作用下，内轴被弹回，使摆线结点上升。控制电路由红外检测头连接振荡器产生振荡，经放大器检波后由电压比较，触发延时、倒相后输入驱动器线圈，使提升机构动作。其电路设计为220V市电经电源插头，电源开关K、保险丝BX与变压器B1初级串联，变压器次级接D6-D9组成的桥整电路，整流输出负端接地，正端除经C11接地外同时接IC3(1)脚、IC3(2)脚接地、(3)脚经C10接地，并以此端作为+9V电压输出端。
IC1(8)脚经R1接D1正端、D1负端接地，(8)、(10)脚间接R3、(8)、(9)脚间接R3，(9)脚经C1接地，(10)脚经R4接IC3(3)脚经R5接地，(12)脚经R18接IC3(3)脚经R19接地，(4)脚接IC3(3)脚，(11)脚接地，(14)脚经R17接BG1b极、BG1e极接地，c极接D5正极，D5负极接IC3(3)脚，BG1c极与IC3(3)脚之间串接电磁驱动线圈Q。
D2负端接IC3(3)脚、正端串C2、C3接IC1(7)脚，D2、C2之间经R6接地，C2、C3之间经R7接地，(7)脚经R8接地，(6)脚经R9、C4并联接地，(5)、(6)脚间接R10，D3正端接IC1(5)脚、负端接IC1(3)脚，同时与R11、C6并联接地，IC1(2)脚经R12接IC3(3)脚，D4正端接IC1(2)脚、负端接地，C6一端接IC1(1)脚，另一端接IC2(2)脚。
IC2(2)脚、R13接IC3(3)脚、经R14、C7并联接地、(5)脚经C8接地，(8)、(4)脚接入IC3(3)脚，(1)脚接地、(6)、(7)脚经W、R16串联接IC3(3)脚经C9接地、(3)脚接IC1(13)脚、LED正端经R16接IC2(3)脚，脚负端接地。
图1为本实用新型结构示意图图2为本实用新型电原理图
以下结合附图进一步介绍本实用新型的技术内容
摆球(1)经摆线(2)连接于摆线接点(3)、摆线接点(3)连接于提升机构的金属内轴(4)端部，内轴(4)为“干”型结构，放置于金属园柱外套(5)内，外套内放置弹簧(6)，内轴(4)端部从弹簧(6)中伸出外套(5)，内轴(4)“干”型结构上绕有线圈(7)，线圈引线(8)与电子线路(9)连接，红外检测头(10)置于摆球下部摆球每摆动一次将使红外检测头接受一头光信号，使电子电路工作，驱动线圈产生一次电流，形成磁场使内轴(4)被吸引和释放，给摆球增加动能。
下面给出电子线路实施例R1180Ω、R2、3、4、582K、R6、7、8100K、R910K、R10100K、R118.2K、R13、14、15100K、R16180KΩ、R17470Ω、R18、19100K、C12200P、C2、3、0561P、C4、5、6104P、C70.47u、C8104P、C91.5uF、C10100uF、C112200uFIC1、IC2555、IC37809、D1、D2为光电管、LED为发光二极管、D3、44148、D51N4007、D5-D91N4007、BG13DD15。
本实用新型有以下优点及效果1、使傅摆由传统的庞然大物变得小巧，更适宜实验室演示。
2、解决了傅摆在空气阻力下逐渐停止的问题，使傅摆可长期恒定的摆动。
3、结构简单、可广泛应用于高校及中学的物理教学。
权利要求1.一种傅科摆能量补偿装置，其特征在于摆线接点(3)连接提升机构金属内轴(4)端部，内轴(4)为“干”型结构，放置于金属园柱外套(5)内，外套(5)内有弹簧(6)、内轴(4)端部从弹簧(6)中伸出外套(5)，内轴(4)的“干”型结构有线圈，引线与电子线路(9)连接。
2.根据权利要求1所述的一种傅科摆能量补偿装置，其特征在于所说电子线路(9)由一组电路组成220V市电经电源插头，电源开关K、保险丝BX与变压器B1初级串联，变压器次级接D6-D9组成的桥整电路，整流输出负端接地，正端除经C11接地外同时接IC3(1)脚、IC3(2)脚接地、(3)脚经C10接地。IC1(8)脚经R1接D1正端、D1负端接地，(8)、(10)脚间接R3、(8)、(9)脚间接R3，(9)脚经C1接地，(10)脚经R4接IC3(3)脚经R5接地，(12)脚经R18接IC3(3)脚经R19接地，(4)脚接IC3(3)脚，(11)脚接地，(14)脚经R17接BG1b极、BG1e极接地，c极接D5正极，D5负极接IC3(3)脚，BG1c极与IC3(3)脚之间串接电磁驱动线圈Q。D2负端接IC3(3)脚、正端串C2、C3接IC1(7)脚，D2、C2之间经R6接地，C2、C3之间经R7接地，(7)脚经R8接地，(6)脚经R9、C4并联接地，(5)、(6)脚间接R10，D3正端接IC1(5)脚、负端接IC1(3)脚，同时与R11、C5并联接地，IC1(2)脚经R12接IC3(3)脚，D4正端接IC1(2)脚、负端接地，C6一端接IC1(1)脚，另一端接IC2(2)脚。IC2(2)脚、R13接IC3(3)脚、经R14、C7并联接地、(5)脚经C8接地，(8)、(4)脚接入IC3(3)脚，(1)脚接地、(6)、(7)脚经W、R15串联接IC3(3)脚经C9接地、(3)脚接IC1(13)脚、LED正端经R16接IC2(3)脚，脚负端接地。
专利摘要一种傅科摆能量补偿装置，它由电子线路连接提升机构组成，通过电磁线圈的通断，使连接傅摆结点的内轴上升或下降，为摆球提供动能，使傅摆可以克服空气的阻力长期恒定的摆下去，直观的演示地球自转的现象，是高校和中学以及科普部门进行教学和科学普及教育的理想演示设备。
文档编号G09B23/00GK2249937SQ9524067
公开日1997年3月19日 申请日期1995年10月13日 优先权日1995年10月13日
发明者符浩, 严跃 申请人:符浩, 严跃