一種聲波驅(qū)動的磁懸浮旋轉(zhuǎn)體演示儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種利用聲波驅(qū)動并進行能量轉(zhuǎn)換以獲得動力的演示裝置，可作為各高校的實驗演示儀，具體涉及一種聲波驅(qū)動的磁懸浮旋轉(zhuǎn)體演示儀。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在中學(xué)和高校的物理實驗演示中涉及有磁懸浮，聲波能量轉(zhuǎn)換相關(guān)的知識，與磁懸浮相關(guān)的演示裝置有磁懸浮地球儀、超導(dǎo)磁懸浮列車等，與聲波相關(guān)的演示儀有音叉、聲波波形演示儀等。這些儀器都只能單方面的演示一種物理原理，而且無法給觀看者直觀的感受，從而很難理解其原理。本實用新型利用了磁懸浮機構(gòu)，將旋轉(zhuǎn)體懸浮于空中，給旋轉(zhuǎn)體施以特定頻率的聲波，旋轉(zhuǎn)體中的共振腔將聲波能量轉(zhuǎn)化為動能，這樣旋轉(zhuǎn)體就發(fā)生旋轉(zhuǎn)，增加了趣味性，操作簡單，讓觀看者直觀的理解其物理原理，而且印象會更為深刻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了更為直觀的展示磁懸浮、聲波能量轉(zhuǎn)換的效果，使觀看者對其物理原理有較為深刻的認識，本實用新型的目的在于提供一種聲波驅(qū)動的磁懸浮旋轉(zhuǎn)體演示儀。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案：一種聲波驅(qū)動的磁懸浮旋轉(zhuǎn)體演示儀，它包括支撐臂、圓筒形有機玻璃罩、電磁線圈、磁傳感器、磁鐵、支撐桿、球形共振腔、聲波發(fā)生器、底座、控制面板、控制器、導(dǎo)線、電源變壓器，其特征在于：裝置的外殼由圓筒形有機玻璃罩和底座構(gòu)成，圓筒形有機玻璃罩固定在底座上；底座內(nèi)部設(shè)有控制器和聲波發(fā)生器，底座外表面上設(shè)有控制面板；磁鐵、支撐桿及球形共振腔組成旋轉(zhuǎn)體，支撐臂橫向安置在圓筒形有機玻璃罩的內(nèi)壁上，電磁線圈固定在支撐臂上，磁傳感器安置在電磁線圈下方；聲波發(fā)生器、控制面板、電磁線圈及磁傳感器均通過導(dǎo)線與控制器相連，電源變壓器通過電源線與控制器相連。
[0005]本實用新型所述圓筒形有機玻璃罩及底座均由無色透明材料制成，底座為圓臺狀，圓臺頂部設(shè)有一圓形孔，開孔直徑與聲波發(fā)生器大小相等。
[0006]本實用新型所述磁鐵、支撐桿及球形共振腔構(gòu)成旋轉(zhuǎn)體，旋轉(zhuǎn)體的上端為磁鐵，旋轉(zhuǎn)體下端設(shè)有三個球形共振腔，每個球形共振腔呈120°放置。每個球形共振腔的球面上各有一個圓形小孔，并有一段內(nèi)徑與圓形小孔直徑大小相等的導(dǎo)氣管固定在球面上。
[0007]本實用新型所述控制器內(nèi)部集成有音頻發(fā)生電路、音頻驅(qū)動電路及電磁線圈控制電路。
[0008]本實用新型所述控制面板上設(shè)有顯示屏，電源開關(guān)及頻率調(diào)節(jié)旋鈕，控制面板通過導(dǎo)線與控制器相連。
[0009]本實用新型的效果是：裝置正常工作時，旋轉(zhuǎn)體可穩(wěn)定懸浮在電磁線圈下方，在特定頻率的聲波驅(qū)動下，旋轉(zhuǎn)體會沿著一個方向水平旋轉(zhuǎn)，操作簡單，效果明顯，讓學(xué)生了解磁懸浮的結(jié)構(gòu)和工作原理，也讓其對能量轉(zhuǎn)換有感性的認識，具有很好的演示效果。
【附圖說明】
[0010]圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本實用新型中旋轉(zhuǎn)體的俯視圖。
[0012]在圖中，1、支撐臂2、圓筒形有機玻璃罩3、電磁線圈4、磁傳感器5、磁鐵
[0013]6、支撐桿7、球形共振腔8、聲波發(fā)生器9、底座10、控制面板11、電源開關(guān)12、顯示屏13、頻率調(diào)節(jié)旋鈕14、控制器15、電源線16、電源接插件17、導(dǎo)線18、電源變壓器。
【具體實施方式】
[0014]如圖I所示，本實用新型是這樣來實現(xiàn)的：一種聲波驅(qū)動的磁懸浮旋轉(zhuǎn)體演示儀，它包括支撐臂I、圓筒形有機玻璃罩2、電磁線圈3、磁傳感器4、磁鐵5、支撐桿6、球形共振腔7、聲波發(fā)生器8、底座9、控制面板10、電源開關(guān)11、顯示屏12、頻率調(diào)節(jié)旋鈕13、控制器14、電源線15、電源接插件16、導(dǎo)線17、電源變壓器18，其特征在于：裝置的外殼由圓筒形有機玻璃罩2和底座9構(gòu)成，圓筒形有機玻璃罩2固定在底座9上；底座9內(nèi)部設(shè)有控制器14和聲波發(fā)生器8，底座9外表面上設(shè)有控制面板10，在控制面板10上面設(shè)有頻率調(diào)節(jié)器旋鈕13、顯示屏12和電源開關(guān)11 ;磁鐵5、支撐桿6及球形共振腔7組成旋轉(zhuǎn)體，支撐臂I橫向安置在圓筒形有機玻璃罩2的內(nèi)壁上，電磁線圈3固定在支撐臂上，磁傳感器4安置在電磁線圈3下方；聲波發(fā)生器8、控制面板10、電磁線圈3及磁傳感器4均通過導(dǎo)線17與控制器14相連，電源變壓器18通過電源線17與控制器14相連。
[0015]該聲波驅(qū)動的磁懸浮旋轉(zhuǎn)體演示儀是這樣工作的：將電源接插件16連接，電源變壓器18接入220v交流電，打開電源開關(guān)11，將磁鐵5、支撐桿6及球形共振腔7組成旋轉(zhuǎn)體慢慢靠近電磁線圈3下端，磁傳感器4感應(yīng)磁鐵5的磁場大小并轉(zhuǎn)化為電流信號通過導(dǎo)線17反饋給控制器14，控制器14根據(jù)電流的大小調(diào)節(jié)輸出電壓，以此來控制電磁線圈3產(chǎn)生所需磁場，這樣就可以控制旋轉(zhuǎn)體懸浮在空中，減小了阻力。當(dāng)旋轉(zhuǎn)體穩(wěn)定懸浮時，調(diào)節(jié)控制面板10上的頻率調(diào)節(jié)旋鈕13，控制器14會驅(qū)動聲波發(fā)生器8發(fā)出不同頻率的聲波，顯示屏12會實時顯示當(dāng)前頻率值，當(dāng)聲波的頻率達到球形共振腔7的共振頻率時，球形共振腔7內(nèi)部空氣產(chǎn)生共振并向腔外傳遞能量，這樣將聲波的波動量轉(zhuǎn)化為動能，旋轉(zhuǎn)體就會沿著一個方向水平旋轉(zhuǎn)起來。
【主權(quán)項】
1.一種聲波驅(qū)動的磁懸浮旋轉(zhuǎn)體演示儀，主要包括支撐臂、圓筒形有機玻璃罩、電磁線圈、磁傳感器、磁鐵、支撐桿、球形共振腔、聲波發(fā)生器、底座、控制面板、控制器、導(dǎo)線、電源變壓器，其特征在于：裝置的外殼由圓筒形有機玻璃罩和底座構(gòu)成，圓筒形有機玻璃罩固定在底座上；底座內(nèi)部設(shè)有控制器和聲波發(fā)生器，底座外表面上設(shè)有控制面板；磁鐵、支撐桿及球形共振腔組成旋轉(zhuǎn)體，支撐臂橫向安置在圓筒形有機玻璃罩的內(nèi)壁上，電磁線圈固定在支撐臂上，磁傳感器安置在電磁線圈下方；聲波發(fā)生器、控制面板、電磁線圈及磁傳感器均通過導(dǎo)線與控制器相連，電源變壓器通過電源線與控制器相連。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聲波驅(qū)動的磁懸浮旋轉(zhuǎn)體演示儀，其特征在于：所述圓筒形有機玻璃罩和底座均由無色透明材料制成，底座為圓臺狀，圓臺頂部設(shè)有一圓形孔，開孔直徑與聲波發(fā)生器大小相等。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聲波驅(qū)動的磁懸浮旋轉(zhuǎn)體演示儀，其特征在于：所述磁鐵、支撐桿及球形共振腔構(gòu)成旋轉(zhuǎn)體，旋轉(zhuǎn)體的上端為磁鐵，旋轉(zhuǎn)體下端設(shè)有三個球形共振腔，每個球形共振腔呈120°放置，每個球形共振腔的球面上各有一個圓形小孔，并有一段內(nèi)徑與圓形小孔直徑大小相等的導(dǎo)氣管固定在球面上。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聲波驅(qū)動的磁懸浮旋轉(zhuǎn)體演示儀，其特征在于：所述控制器內(nèi)部集成有音頻發(fā)生電路、音頻驅(qū)動電路及電磁線圈控制電路。5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聲波驅(qū)動的磁懸浮旋轉(zhuǎn)體演示儀，其特征在于：所述控制面板上設(shè)有顯示屏，電源開關(guān)及頻率調(diào)節(jié)旋鈕，控制面板通過導(dǎo)線與控制器相連。
【專利摘要】本實用新型涉及一種聲波驅(qū)動的磁懸浮旋轉(zhuǎn)體演示儀，裝置的外殼由圓筒形有機玻璃罩和底座構(gòu)成，圓筒形有機玻璃罩固定在底座上；底座內(nèi)部設(shè)有控制器和聲波發(fā)生器，底座外表面上設(shè)有控制面板；磁鐵、支撐桿及球形共振腔組成旋轉(zhuǎn)體，支撐臂橫向安置在圓筒形有機玻璃罩的內(nèi)壁上，電磁線圈固定在支撐臂上，磁傳感器安置在電磁線圈下方；聲波發(fā)生器、控制面板、電磁線圈及磁傳感器均通過導(dǎo)線與控制器相連，電源變壓器通過電源線與控制器相連。本實用新型的效果是：裝置正常工作時，旋轉(zhuǎn)體可穩(wěn)定懸浮在電磁線圈下方，在特定頻率的聲波驅(qū)動下，旋轉(zhuǎn)體會沿著一個方向水平旋轉(zhuǎn)，操作簡單，效果明顯，讓學(xué)生了解磁懸浮的結(jié)構(gòu)和工作原理，也讓其對能量轉(zhuǎn)換有感性的認識，具有很好的演示效果。
【IPC分類】G09B23/14, G09B23/18
【公開號】CN205158744
【申請?zhí)枴緾N201520880235
【發(fā)明人】李小龍, 陳鳳英, 張苡, 章碩, 黃俊杰, 冉奇東, 黃彥
【申請人】南昌航空大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月7日