專利名稱：?jiǎn)纹瑱C(jī)對(duì)比式楞次定律物理演示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于物理實(shí)驗(yàn)儀器領(lǐng)域，通過對(duì)比相同大小的鋁塊和鋁塊；磁鐵塊和磁鐵塊、鋁塊和磁鐵塊同時(shí)由高度相同的兩個(gè)鋁管自由下落或由高度相同的鋁管和開槽鋁管自由下落，由于受到的電磁阻尼大小不同，下落時(shí)間明顯不同，來演示物理電磁學(xué)中的楞次定律。
背景技術(shù)：
本實(shí)用新型是一種單片機(jī)對(duì)比式楞次定律物理演示裝置。裝置能夠測(cè)量出鋁塊和磁鐵塊從鋁管中下落的時(shí)間。鋁塊從鋁管和開槽鋁管下落時(shí)間很短，因?yàn)殇X塊下落中沒有電磁阻尼，時(shí)間相同；磁鐵塊從開槽鋁管中下落時(shí)間稍微增大；磁鐵塊從鋁管中下落時(shí)間增大顯著，從而反映出:磁鐵塊在鋁管下落過程中，在鋁管的管壁內(nèi)產(chǎn)生橫向的感生電流，感生電流總是反抗引起感生電流的原因，下落的磁鐵塊不斷地受到磁力的阻礙作用下降速度變慢，磁鐵塊沿著開槽的鋁管下落過程中，管中產(chǎn)生的感生電流很小，受到的電磁阻尼也小，所以下落時(shí)間，各不相同。本實(shí)用新型，不僅讓學(xué)生可以加深物理電磁學(xué)中楞次定律的理解，還可以學(xué)到光電傳感器的知識(shí)，電子測(cè)量技術(shù)、單片機(jī)的知識(shí)，可以拓展本科生的知識(shí)結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種單片機(jī)對(duì)比式楞次定律物理演示裝置，該裝置由:底座(5)、固定在底座上的由開槽鋁管(9)、鋁管I (10)、鋁管II (11)構(gòu)成的框架組、鋁塊I (3)、鋁塊II (4)、釹鐵硼磁鐵塊I (I)、磁鐵塊II (2)、單片機(jī)系統(tǒng)(32)構(gòu)成，可以測(cè)量出鋁塊和磁鐵塊從鋁管及開槽鋁管(9)中自由下落的時(shí)間，通過對(duì)比相同大小的鋁塊I和鋁塊
I1、磁鐵塊I和磁鐵塊I1、鋁塊和磁鐵塊同時(shí)由高度相同的兩個(gè)鋁管自由下落或由高度相同的鋁管和開槽鋁管(9)自由下落，由于受到的電磁阻尼大小不同，下落時(shí)間明顯不同，來演示物理電磁學(xué)中的楞次定律。根據(jù)圖1至圖6所述，開槽鋁管(9)、鋁管I (10)、鋁管II (11)上端用鋁管固定條I (15)、鋁管固定條II (16)相對(duì)兩側(cè)固定構(gòu)成的框架組固定在底座(5)上，每個(gè)鋁管上部和下部等高位置，固定由光電傳感器發(fā)射端(17)、光電傳感器接收端(18)組成的光電傳感器，在開槽鋁管(9)、鋁管I (10)、鋁管II (11)光電傳感器的軸線位置水平開狹縫，用于通光，當(dāng)鋁塊I⑶、鋁塊II⑷和磁鐵塊I⑴、磁鐵塊II⑵從開槽鋁管(9)、鋁管I (10)、鋁管II (11)中下落通過光電傳感器發(fā)射端(17)和光電傳感器接收端(18)時(shí)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)通過整形電路(29)將其整形后，送到控制電路(30)中，給出啟動(dòng)計(jì)時(shí)和停止計(jì)時(shí)的信號(hào)，根據(jù)接收到的脈沖數(shù)和頻率，單片機(jī)系統(tǒng)(32)計(jì)算出鋁塊和磁鐵塊從鋁管中下落的時(shí)間，由計(jì)時(shí)及顯示電路(33)顯示。計(jì)時(shí)器由光電傳感器發(fā)射端(17)和光電傳感器接收端(18)組成的光電傳感器、控制電路(30)、晶體振蕩器(31)、單片機(jī)系統(tǒng)(32)、計(jì)時(shí)及顯示電路(33)組成。晶體振蕩器(31)不斷產(chǎn)生一定頻率的波形，控制電路(30)是控制晶體振蕩器(31)與單片機(jī)系統(tǒng)
(32)接通與斷開。根據(jù)接收到的脈沖數(shù)和頻率，單片機(jī)系統(tǒng)(32)即可計(jì)算出鋁塊和磁鐵塊從鋁管中自由下落的時(shí)間，由計(jì)時(shí)及顯示電路(33)顯示。本專利的有益效果是:能直觀、形象、定量的演示物理電磁學(xué)中的楞次定律，還可以使學(xué)生學(xué)到光電傳感器的知識(shí)，電子測(cè)量技術(shù)、單片機(jī)的知識(shí)，可以拓展本科生的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

圖1單片機(jī)對(duì)比式楞次定律物理演示裝置立體圖圖2光電傳感器固定結(jié)構(gòu)圖圖3鋁管與底座固定結(jié)構(gòu)圖圖4單片機(jī)系統(tǒng)面板圖圖5單片機(jī)系統(tǒng)框圖圖6光電傳感器線路圖圖中:1、磁鐵塊12、磁鐵塊113、鋁塊14、鋁塊115、底座6、下光電傳感器固定座17、下光電傳感器固定座118、下光電傳感器固定座1119、開槽鋁管10、鋁管111、鋁管1112、上光電傳感器固定座IV13、上光電傳感器固定座V14、上光電傳感器固定座VI15、鋁管固定條116、鋁管固定條I1、17、光電傳感器發(fā)射端18、光電傳感器接收端19、橡膠緩沖墊20、推拉門21、鋁管固定座22、液晶顯示屏123、液晶顯示屏1124、液晶顯示屏11125、總電源開關(guān)26、復(fù)位開關(guān)27、測(cè)試鍵28、儀表箱面板29、整形電路30、控制電路31、晶體振蕩器32、單片機(jī)系統(tǒng)33、計(jì)時(shí)及顯示電路
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的具體內(nèi)容及實(shí)施方式。單片機(jī)對(duì)比式楞次定律物理演示裝置總體結(jié)構(gòu)參閱圖1和圖6，由儀器演示部分和檢測(cè)部分兩塊構(gòu)成，儀器演示部分用于演示鋁塊和磁鐵塊組合；鋁塊和鋁塊組合；磁鐵塊和磁鐵塊組合分別從鋁管和開槽鋁管頂端同時(shí)自由下落，比較下落的時(shí)間，檢測(cè)部分可以檢測(cè)出下落的時(shí)間。本實(shí)用新型實(shí)施具體采用如下的技術(shù)路線:1、單片機(jī)對(duì)比式楞次定律物理演示裝置的技術(shù)路線如圖1和如圖3所示，開槽鋁管(9)、鋁管I (10)和鋁管II (11)用膠和鋁管固定座(21)分別粘接在一起，用木螺釘固定在底座(5)上，開槽鋁管(9)和鋁管1(10)及鋁管II(Il)的上部用鋁管固定條I (15)和鋁管固定條II (16)固定，形成框架組結(jié)構(gòu)，開槽鋁管
(9)、鋁管I (10)和鋁管II (11)的上部和下部等高位置各固定上光電傳感器固定座IV(12)、上光電傳感器固定座V(13)、上光電傳感器固定座VI (14)及下光電傳感器固定座I (6)、下光電傳感器固定座II (7)、下光電傳感器固定座III (8),上光電傳感器固定座和下光電傳感器固定座安裝光電傳感器發(fā)射端(17)和光電傳感器接收端(18)，在開槽鋁管(9)、鋁管1(10)、鋁管II(Il)光電傳感器的軸線位置水平開狹縫，用于通光。當(dāng)兩個(gè)相同大小的鋁塊I (3)和鋁塊II (4)同時(shí)從開槽鋁管(9)和鋁管I (10)中下落時(shí)，會(huì)同時(shí)落地；當(dāng)磁鐵塊I(I)和磁鐵塊II (2)從開槽鋁管(9)和鋁管II (11)中同時(shí)自由下落時(shí)，磁鐵塊II (2)在鋁管II(Il)下落過程中，在鋁管的管壁內(nèi)產(chǎn)生橫向的感生電流，下落的磁鐵塊不斷地受到磁力的阻礙作用下降速度變慢，磁鐵塊I(I)沿著開槽的鋁管(9)下落過程中，管中產(chǎn)生的感生電流很小，受到的電磁阻尼也小，所以磁鐵塊11(2)比磁鐵塊I(I)下落時(shí)間長(zhǎng)很多；當(dāng)鋁塊I (3)和磁鐵塊I (I)同時(shí)從鋁管I (10)和鋁管II (11)中自由下落時(shí)，下落的磁鐵塊不斷地受到磁力的阻礙作用下降速度變慢，鋁塊盡管輕，還先落地，液晶顯示屏I (22)、液晶顯示屏II (23)、液晶顯示屏III (24)顯示鋁塊和磁鐵塊從鋁管中下落的時(shí)間，橡膠緩沖墊(19)可以減小磁鐵塊和鋁塊落地的撞擊，延長(zhǎng)使用壽命，較少損壞或變形，推拉門(20)可以阻止磁鐵塊和鋁塊掉出，拉出推拉門(20)，可以方便取出磁鐵塊和鋁塊。2、單片機(jī)對(duì)比式楞次定律物理演示裝置測(cè)試時(shí)間的技術(shù)路線如圖2、如圖4、如圖5、如圖6所示，當(dāng)鋁塊和磁鐵塊從鋁管中下落通過光電傳感器發(fā)射端(17)和光電傳感器接收端(18)時(shí)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)通過整形電路(29)將其整形成后，送到控制電路(30)中，給出啟動(dòng)計(jì)時(shí)和停止計(jì)時(shí)的信號(hào)。計(jì)時(shí)器由光電傳感器發(fā)射端(17)和光電傳感器接收端(18)組成的光電傳感器、控制電路(30)、晶體振蕩器(31)、單片機(jī)系統(tǒng)(32)、計(jì)時(shí)及顯示電路(33)組成。晶體振蕩器(31)不斷產(chǎn)生一定頻率的波形，控制電路(30)是控制晶體振蕩器(31)與單片機(jī)系統(tǒng)
(32)接通與斷開，根據(jù)接收到的脈沖數(shù)和頻率，單片機(jī)系統(tǒng)(32)即可計(jì)算出鋁塊和磁鐵塊下落的時(shí)間，由計(jì)時(shí)及顯示電路(33)顯示。
權(quán)利要求1.一種單片機(jī)對(duì)比式楞次定律物理演示裝置，該裝置由:底座(5)、固定在底座上的由開槽鋁管(9)、鋁管I (10)、鋁管II (11)構(gòu)成的框架組，鋁塊I (3)、鋁塊II (4)、釹鐵硼磁鐵塊I (I)、磁鐵塊II (2)、單片機(jī)系統(tǒng)(32)構(gòu)成，可以測(cè)量出鋁塊和磁鐵塊從鋁管及開槽鋁管(9)中自由下落的時(shí)間，通過對(duì)比相同大小的鋁塊I和鋁塊I1、磁鐵塊I和磁鐵塊I1、鋁塊和磁鐵塊同時(shí)由高度相同的兩個(gè)鋁管自由下落或由高度相同的鋁管和開槽鋁管(9)自由下落，由于受到的電磁阻尼大小不同，下落時(shí)間明顯不同，來演示物理電磁學(xué)中的楞次定律。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單片機(jī)對(duì)比式楞次定律物理演示裝置，其特征在于，開槽鋁管(9)、鋁管I (10)、鋁管II (11)上端用鋁管固定條I (15)、鋁管固定條II (16)相對(duì)兩側(cè)固定構(gòu)成的框架組固定在底座(5)上，每個(gè)鋁管上部和下部等高位置，固定由光電傳感器發(fā)射端(17)、光電傳感器接收端(18)組成的光電傳感器，在開槽鋁管(9)、鋁管1(10)、鋁管II (11)光電傳感器的軸線位置水平開狹縫，用于通光，當(dāng)鋁塊I⑶、鋁塊II⑷和磁鐵塊I (I)、磁鐵塊II (2)從開槽鋁管(9)、鋁管I (10)、鋁管II (11)中下落通過光電傳感器發(fā)射端(17)和光電傳感器接收端(18)時(shí)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)通過整形電路(29)將其整形后，送到控制電路(30)中，給出啟動(dòng)計(jì)時(shí)和停止計(jì)時(shí)的信號(hào)，根據(jù)接收到的脈沖數(shù)和頻率，單片機(jī)系統(tǒng)(32) 計(jì)算出鋁塊和磁鐵塊從鋁管或開槽鋁管(9)中下落的時(shí)間，由計(jì)時(shí)及顯示電路(33)顯示。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種單片機(jī)對(duì)比式楞次定律物理演示裝置，屬于物理實(shí)驗(yàn)儀器領(lǐng)域。演示裝置由底座、三個(gè)方形鋁管構(gòu)成的框架組、鋁塊、磁鐵塊、由光電傳感器發(fā)射端和光電傳感器接收端組成的光電傳感器、單片機(jī)系統(tǒng)、鍵盤系統(tǒng)、液晶顯示屏等組成，裝置能夠測(cè)量出鋁塊和磁鐵塊從鋁管中下落的時(shí)間。用來演示物理電磁學(xué)中的楞次定律，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，演示現(xiàn)象直觀。
文檔編號(hào)G09B23/18GK203085038SQ20132000512
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者林曉瓏, 張鳳琴, 高春歌, 楊鑫, 馮毅 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)