專利名稱：電磁驅(qū)動式共振、固有頻率演示器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種教學裝置中的演示裝置，具體地說，涉及的是一種電磁驅(qū)動式共 振、固有頻率演示器。
背景技術(shù)：
共振是機械振動的相關內(nèi)容中一個比較有意思的知識點。共振在各個版本課本中 多有闡述，而且在高考中是作為一考點而出現(xiàn)的。但是在現(xiàn)在的課本中，共振的實驗并不 多，而且效果也并不明顯?，F(xiàn)在比較多見的共振演示實驗大多是靠一個振動的物體去策動另一個固有頻率 和它相同的物體?，F(xiàn)有這類實驗器材的不足之處有1.實驗效果并不明顯，振幅較小。2.由于驅(qū)動力是一個振動物體本身振動提供的，由于沒有能量的補充，所以隨著 其機械能的不斷損失，不用多久振動就會逐漸停止。3.實驗器材的固有頻率可調(diào)節(jié)性不強，固有頻率都是固定的，即便是可以改變被 策動物的固有頻率，也是采用替換組件的辦法，無法精確的控制變量，所以使得實驗的拓展 余地有限。4.沒有將固有頻率的測量和共振聯(lián)系起來，大多只能得到一個定性的結(jié)論。5.對于搬運來講，大多體積龐大或者細線易纏繞損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，提供一種電磁驅(qū)動式共振、固有 頻率演示器，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，觀察直觀明了。為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明所述的電磁驅(qū)動式共振、固有頻率演示器，包括低頻 信號發(fā)生器、電磁鐵、金屬長條、夾子、底座，其中所述電磁鐵設置在底座表面，金屬長條由 夾子夾住一端也設置在底座表面，金屬長條的另一端位于電磁鐵下方，電磁鐵與低頻信號 發(fā)生器相連；進一步的，所述底座表面設有一滑槽，電磁鐵在該滑槽中水平移動。進一步的，所述電磁鐵設置在一透明有機玻璃罩內(nèi)，有機玻璃罩的下邊緣設有與 底座上滑槽相吻合的軌道長條。進一步的，所述夾子，其一端通過固定孔固定在底座表面，另一端從定位門穿出， 定位門固定在底座上。進一步的，所述定位門，其與夾子接觸部分有朝下的斜面，可以通過前后移動夾子 調(diào)節(jié)夾子的高度。進一步的，所述夾子，其中間部分夾在限制其左右晃動的限位縫中；進一步的，所述夾子，設有進一步固定其位置的支撐彈簧，該支撐彈簧從下向上支
3起夾子，使得夾子的被牢牢卡在定位門和固定孔之間，并可通過旋轉(zhuǎn)支撐彈簧調(diào)節(jié)其固定 的松緊度。本發(fā)明中，低頻信號發(fā)生器控制輸入電磁鐵中交流電流的頻率，由于通電的電磁 鐵為條形磁鐵，低頻信號發(fā)生器輸出的是交流電流，所以電磁鐵的極性不斷發(fā)生變化，從而 對電磁鐵下方的金屬長條一會兒吸引一會兒不吸引，產(chǎn)生一個周期性變化的策動力，使得 金屬長條不斷上下抖動，所以通過控制低頻信號發(fā)生器的頻率，可以使得金屬長條震動幅 度不斷變化，當?shù)皖l信號發(fā)生器的頻率與金屬長條的固有頻率相同時，達到共振，此時金屬 長條的震動幅度最大。與現(xiàn)有的演示裝置相比較，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，振幅明顯，便于觀察；振動 能夠長時間持續(xù)；可以方便的任意改變固有頻率(比如通過改變長度)；可以得到精確的頻 率數(shù)值反饋；便于攜帶，不易受損；甚至策動力的施加位置也可以任意改變。


圖1為本發(fā)明一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一實施例低頻信號發(fā)生器與電磁鐵連接示意圖。圖中底座1、固定孔2、支撐彈簧3、限位縫4、夾子5、定位門6、金屬長條7、電磁 鐵8、有機玻璃罩9、滑槽10、低頻信號發(fā)生器11。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的解釋，但是以下的內(nèi)容不 用于限定本發(fā)明的保護范圍。如圖1、2所示，本實施例提供一種電磁驅(qū)動式共振、固有頻率演示器，包括低頻 信號發(fā)生器11、電磁鐵8、金屬長條7、夾子5、底座1，其中所述電磁鐵8設置在底座1表 面，金屬長條7由夾子5夾住一端也設置在底座1表面，金屬長條7的另一端位于電磁鐵8 下方，電磁鐵8與低頻信號發(fā)生器11相連；本實施例中，金屬長條7采用鋸條，具體實驗演示步驟如下1、將電磁鐵8和鋸條分別用如附圖1所示安裝好上，使得兩者之間的距離適當。2、將電磁鐵8接通低頻信號發(fā)生器11，并打開電源接通。3、調(diào)節(jié)信號發(fā)生器11的頻率輸出，注意觀察鋸條振動的振幅。4、當發(fā)現(xiàn)振幅最大之處時，調(diào)節(jié)電磁鐵8和鋸條之間的距離，使得實驗效果明顯。5、改變鋸條長度重復第3、4步。實驗結(jié)果相當明顯，頻率如果不一致的話，鋸條是根本不動的。當驅(qū)動力頻率和鋸 條一致時能夠觀察到明顯的振動，甚至可以聽到鋸條與鐵芯碰撞發(fā)出的清脆的聲響。并且 通過信號發(fā)生器11可以輕松的讀出頻率的數(shù)值。本實施例中，所述底座1表面設有一滑槽10，電磁鐵8在該滑槽10中水平移動。本實施例中，所述電磁鐵8設置在一透明有機玻璃罩9內(nèi)，有機玻璃罩9的下邊緣 設有與底座上滑槽相吻合的軌道長條。本實施例中，所述夾子5，其一端通過固定孔2固定在底座1表面，另一端從定位門 6穿出，定位門6固定在底座1上。
本實施例中，所述定位門6，其與夾子5接觸部分有朝下的斜面，可以通過前后移 動夾子調(diào)節(jié)夾子的高度。本實施例中，所述夾子5，其中間部分夾在限制其左右晃動的限位縫4中；本實施例中，所述夾子5，設有進一步固定其位置的支撐彈簧3，該支撐彈簧3從下 向上支起夾子5，使得夾子5的被牢牢卡在定位門6和固定孔2之間，并可通過旋轉(zhuǎn)支撐彈 簧3調(diào)節(jié)其固定的松緊度。本實施例中，低頻信號發(fā)生器11控制輸入電磁鐵8中交流電流的頻率，由于通電 的電磁鐵8為條形磁鐵，低頻信號發(fā)生器11輸出的是交流電流，所以電磁鐵8的極性不斷 發(fā)生變化，從而對電磁鐵8下方的鋸條一會兒吸引一會兒排斥，使得鋸條不斷上下抖動，所 以通過控制低頻信號發(fā)生器11的頻率，可以使得鋸條震動幅度不斷變化，當?shù)皖l信號發(fā)生 器11的頻率與鋸條的固有頻率相同時，達到共振，此時鋸條的震動幅度最大。由以上的實施例可以看出，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，振幅明顯，便于觀察；振動 能夠長時間持續(xù)；可以方便的任意改變固有頻率(比如通過改變長度)；可以得到精確的頻 率數(shù)值反饋；便于攜帶，不易受損；甚至策動力的施加位置也可以任意改變。
權(quán)利要求
一種電磁驅(qū)動式共振、固有頻率演示器，其特征在于，包括低頻信號發(fā)生器、電磁鐵、金屬長條、夾子、底座，其中所述電磁鐵設置在底座表面，金屬長條由夾子夾住一端也設置在底座表面，金屬長條的另一端位于電磁鐵下方，電磁鐵引低頻信號發(fā)生器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁驅(qū)動式共振、固有頻率演示器，其特征在于所述底座表 面設有一滑槽，電磁鐵在該滑槽中水平移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁驅(qū)動式共振、固有頻率演示器，其特征在于所述電磁鐵 設置在一透明有機玻璃罩內(nèi)，有機玻璃罩的下邊緣設有與底座上滑槽相吻合的軌道長條。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁驅(qū)動式共振、固有頻率演示器，其特征在于所述夾子， 其一端通過固定孔固定在底座表面，另一端從定位門穿出，定位門固定在底座上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁驅(qū)動式共振、固有頻率演示器，其特征在于所述定位 門，其與夾子接觸部分有朝下的斜面，可以通過前后移動夾子調(diào)節(jié)夾子的高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的電磁驅(qū)動式共振、固有頻率演示器，其特征在于所述夾 子，其中間部分夾在限制其左右晃動的限位縫中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的電磁驅(qū)動式共振、固有頻率演示器，其特征在于所述夾 子，設有進一步固定其位置的支撐彈簧，該支撐彈簧從下向上支起夾子，使得夾子的被牢牢 卡在定位門和固定孔之間，并可通過旋轉(zhuǎn)支撐彈簧調(diào)節(jié)其固定的松緊度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電磁驅(qū)動式共振、固有頻率演示器，包括低頻信號發(fā)生器、電磁鐵、金屬長條、夾子、底座，其中所述電磁鐵設置在底座表面，金屬長條由夾子夾住一端也設置在底座表面，金屬長條的另一端位于電磁鐵下方，電磁鐵與低頻信號發(fā)生器相連。所述底座上設有定位門，該定位門從上向下卡住用于固定鐵夾，定位門上有朝下的斜面，并通過前后移動夾子調(diào)節(jié)夾子的高度。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，振幅明顯，便于觀察；振動能夠長時間持續(xù)；可以方便的任意改變固有頻率；可以得到精確的頻率數(shù)值反饋；便于攜帶，不易受損。
文檔編號G09B23/10GK101853595SQ20101017042
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者喻承, 歸鼎 申請人:上海市莘格高級中學