一种声波驱动的磁悬浮旋转体演示仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种利用声波驱动并进行能量转换以获得动力的演示装置，可作为各高校的实验演示仪，具体涉及一种声波驱动的磁悬浮旋转体演示仪。
【背景技术】
[0002]目前，在中学和高校的物理实验演示中涉及有磁悬浮，声波能量转换相关的知识，与磁悬浮相关的演示装置有磁悬浮地球仪、超导磁悬浮列车等，与声波相关的演示仪有音叉、声波波形演示仪等。这些仪器都只能单方面的演示一种物理原理，而且无法给观看者直观的感受，从而很难理解其原理。本实用新型利用了磁悬浮机构，将旋转体悬浮于空中，给旋转体施以特定频率的声波，旋转体中的共振腔将声波能量转化为动能，这样旋转体就发生旋转，增加了趣味性，操作简单，让观看者直观的理解其物理原理，而且印象会更为深刻。
【发明内容】
[0003]为了更为直观的展示磁悬浮、声波能量转换的效果，使观看者对其物理原理有较为深刻的认识，本实用新型的目的在于提供一种声波驱动的磁悬浮旋转体演示仪。
[0004]本实用新型的技术方案：一种声波驱动的磁悬浮旋转体演示仪，它包括支撑臂、圆筒形有机玻璃罩、电磁线圈、磁传感器、磁铁、支撑杆、球形共振腔、声波发生器、底座、控制面板、控制器、导线、电源变压器，其特征在于：装置的外壳由圆筒形有机玻璃罩和底座构成，圆筒形有机玻璃罩固定在底座上；底座内部设有控制器和声波发生器，底座外表面上设有控制面板；磁铁、支撑杆及球形共振腔组成旋转体，支撑臂横向安置在圆筒形有机玻璃罩的内壁上，电磁线圈固定在支撑臂上，磁传感器安置在电磁线圈下方；声波发生器、控制面板、电磁线圈及磁传感器均通过导线与控制器相连，电源变压器通过电源线与控制器相连。
[0005]本实用新型所述圆筒形有机玻璃罩及底座均由无色透明材料制成，底座为圆台状，圆台顶部设有一圆形孔，开孔直径与声波发生器大小相等。
[0006]本实用新型所述磁铁、支撑杆及球形共振腔构成旋转体，旋转体的上端为磁铁，旋转体下端设有三个球形共振腔，每个球形共振腔呈120°放置。每个球形共振腔的球面上各有一个圆形小孔，并有一段内径与圆形小孔直径大小相等的导气管固定在球面上。
[0007]本实用新型所述控制器内部集成有音频发生电路、音频驱动电路及电磁线圈控制电路。
[0008]本实用新型所述控制面板上设有显示屏，电源开关及频率调节旋钮，控制面板通过导线与控制器相连。
[0009]本实用新型的效果是：装置正常工作时，旋转体可稳定悬浮在电磁线圈下方，在特定频率的声波驱动下，旋转体会沿着一个方向水平旋转，操作简单，效果明显，让学生了解磁悬浮的结构和工作原理，也让其对能量转换有感性的认识，具有很好的演示效果。
【附图说明】
[0010]图I为本实用新型的结构示意图。
[0011]图2为本实用新型中旋转体的俯视图。
[0012]在图中，1、支撑臂2、圆筒形有机玻璃罩3、电磁线圈4、磁传感器5、磁铁
[0013]6、支撑杆7、球形共振腔8、声波发生器9、底座10、控制面板11、电源开关12、显示屏13、频率调节旋钮14、控制器15、电源线16、电源接插件17、导线18、电源变压器。
【具体实施方式】
[0014]如图I所示，本实用新型是这样来实现的：一种声波驱动的磁悬浮旋转体演示仪，它包括支撑臂I、圆筒形有机玻璃罩2、电磁线圈3、磁传感器4、磁铁5、支撑杆6、球形共振腔7、声波发生器8、底座9、控制面板10、电源开关11、显示屏12、频率调节旋钮13、控制器14、电源线15、电源接插件16、导线17、电源变压器18，其特征在于：装置的外壳由圆筒形有机玻璃罩2和底座9构成，圆筒形有机玻璃罩2固定在底座9上；底座9内部设有控制器14和声波发生器8，底座9外表面上设有控制面板10，在控制面板10上面设有频率调节器旋钮13、显示屏12和电源开关11 ;磁铁5、支撑杆6及球形共振腔7组成旋转体，支撑臂I横向安置在圆筒形有机玻璃罩2的内壁上，电磁线圈3固定在支撑臂上，磁传感器4安置在电磁线圈3下方；声波发生器8、控制面板10、电磁线圈3及磁传感器4均通过导线17与控制器14相连，电源变压器18通过电源线17与控制器14相连。
[0015]该声波驱动的磁悬浮旋转体演示仪是这样工作的：将电源接插件16连接，电源变压器18接入220v交流电，打开电源开关11，将磁铁5、支撑杆6及球形共振腔7组成旋转体慢慢靠近电磁线圈3下端，磁传感器4感应磁铁5的磁场大小并转化为电流信号通过导线17反馈给控制器14，控制器14根据电流的大小调节输出电压，以此来控制电磁线圈3产生所需磁场，这样就可以控制旋转体悬浮在空中，减小了阻力。当旋转体稳定悬浮时，调节控制面板10上的频率调节旋钮13，控制器14会驱动声波发生器8发出不同频率的声波，显示屏12会实时显示当前频率值，当声波的频率达到球形共振腔7的共振频率时，球形共振腔7内部空气产生共振并向腔外传递能量，这样将声波的波动量转化为动能，旋转体就会沿着一个方向水平旋转起来。
【主权项】
1.一种声波驱动的磁悬浮旋转体演示仪，主要包括支撑臂、圆筒形有机玻璃罩、电磁线圈、磁传感器、磁铁、支撑杆、球形共振腔、声波发生器、底座、控制面板、控制器、导线、电源变压器，其特征在于：装置的外壳由圆筒形有机玻璃罩和底座构成，圆筒形有机玻璃罩固定在底座上；底座内部设有控制器和声波发生器，底座外表面上设有控制面板；磁铁、支撑杆及球形共振腔组成旋转体，支撑臂横向安置在圆筒形有机玻璃罩的内壁上，电磁线圈固定在支撑臂上，磁传感器安置在电磁线圈下方；声波发生器、控制面板、电磁线圈及磁传感器均通过导线与控制器相连，电源变压器通过电源线与控制器相连。2.根据权利要求I所述的一种声波驱动的磁悬浮旋转体演示仪，其特征在于：所述圆筒形有机玻璃罩和底座均由无色透明材料制成，底座为圆台状，圆台顶部设有一圆形孔，开孔直径与声波发生器大小相等。3.根据权利要求I所述的一种声波驱动的磁悬浮旋转体演示仪，其特征在于：所述磁铁、支撑杆及球形共振腔构成旋转体，旋转体的上端为磁铁，旋转体下端设有三个球形共振腔，每个球形共振腔呈120°放置，每个球形共振腔的球面上各有一个圆形小孔，并有一段内径与圆形小孔直径大小相等的导气管固定在球面上。4.根据权利要求I所述的一种声波驱动的磁悬浮旋转体演示仪，其特征在于：所述控制器内部集成有音频发生电路、音频驱动电路及电磁线圈控制电路。5.根据权利要求I所述的一种声波驱动的磁悬浮旋转体演示仪，其特征在于：所述控制面板上设有显示屏，电源开关及频率调节旋钮，控制面板通过导线与控制器相连。
【专利摘要】本实用新型涉及一种声波驱动的磁悬浮旋转体演示仪，装置的外壳由圆筒形有机玻璃罩和底座构成，圆筒形有机玻璃罩固定在底座上；底座内部设有控制器和声波发生器，底座外表面上设有控制面板；磁铁、支撑杆及球形共振腔组成旋转体，支撑臂横向安置在圆筒形有机玻璃罩的内壁上，电磁线圈固定在支撑臂上，磁传感器安置在电磁线圈下方；声波发生器、控制面板、电磁线圈及磁传感器均通过导线与控制器相连，电源变压器通过电源线与控制器相连。本实用新型的效果是：装置正常工作时，旋转体可稳定悬浮在电磁线圈下方，在特定频率的声波驱动下，旋转体会沿着一个方向水平旋转，操作简单，效果明显，让学生了解磁悬浮的结构和工作原理，也让其对能量转换有感性的认识，具有很好的演示效果。
【IPC分类】G09B23/14, G09B23/18
【公开号】CN205158744
【申请号】CN201520880235
【发明人】李小龙, 陈凤英, 张苡, 章硕, 黄俊杰, 冉奇东, 黄彦
【申请人】南昌航空大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月7日