Устройство для демонстрации фигур Лиссажу Советский патент 1989 года по МПК G09B23/06 

на экране снабжено вторым аналогичным магнитоэлектрическим измерительным механизмом. При этом каждый маг- нитоэлектрическмй механизм выполнен в виде прямоугольной, рамки, ось которой с двух сторон закреплена жестко, В качестве токовводов рамки используют спиральные пружины равного противонаправленного действия, располо- женные на противоположных концах оси рамки. В зазоре, постоянного магнита размещен разомкнутый башмак, выполненный из магнитопроводящего материала и соединенный через изоля- тор неподвижным цилиндрическим статором в котором выполнено углубление для зеркальца, закрепленного посредине рамки и соосно с ее осью При этом оба измерительных механизма установ

лены на общем основании и расположеQr

0

ны таким образом, что оси вращения их зеркалец лежат во взаимно перпендикулярных плоскостях, а расстояние между ними такое, что сканирующий луч одного зеркальца не выходит за пределы размеров другого зеркальца„ Кроме того, перед одним из измерительных механизмов установлены две диафрагмы. При этом устройство установлено на подвижном штативе с основанием, а его кожух выполнен из прозрачного материала с входным и выходным отверстиями для проходящего света излучения лазера, причем к одной рамке одного из магнитоэлектрических измерительных механизмов через разделительные емкости подключен источник переменного тока, а к другой - генератор звуковой частоты 2 ЗоП ф-лы, 3 ило

Изобретение относится к средствам обучения, в частности к учебным приборам по физике, и может быть широко использовано в ряде лекционных наглядных экспериментов, таких, например, как оптическая запись колебаний, сложение колебаний, развертка колебаний и т.д. Цель изобретения - повышение демонстрационной наглядности и надежности. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для демонстрации колебательных процессов на экране снабжено вторым аналогичным магнитоэлектрическим измерительным механизмом. При этом каждый магнитоэлектрический механизм выполнен в виде прямоугольной рамки, ось которой с двух сторон закреплена жестко. В качестве токовводов рамки используют спиральные пружины равного противонаправленного действия, расположенные на противоположных концах оси рамки. В зазоре постоянного магнита размещен разомкнутый башмак, выполненный из магнитопроводящего материала и соединенный через изолятор неподвижным цилиндрическим статором, в котором выполнено углубление для зеркальца, закрепленного посредине рамки и соосно с ее осью. При этом оба измерительных механизма на общем основании и расположены таким образом, что оси вращения их зеркалец лежат во взаимно перпендикулярных плоскостях, а расстояние между ними такое, что сканирующий луч одного зеркальца не выходит за пределы размеров другого зеркальца. Кроме того, перед одним из измерительных механизмов установлены две диафрагмы. При этом устройство установлено на подвижном штативе с основанием, а его кожух выполнен из прозрачного материала с входным и выходным отверстиями для проходящего света излучения лазера, причем к одной рамке одного из магнитоэлектрических измерительных механизмов через разделительные емкости подключен источник переменного тока, а к другой - генератор звуковой частоты. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к средствам обучения, в частности к учебным приборам по физике, и может быть использовано в лекционных наглядных экспериментах, таких как оптическая запись колебаний, сложение колебаний и т.д.

Целью изобретения является повьше ние демонстрационной наглядности, повышение надежности.

На фиг.1 приведена схема отдельных элементов магнитоэлектрического измерительного механизма; на фиг,2 - магнитоэлектрический механизм, разрез; на фиг,3 - схема устройства, I Устройство для демонстрации коле- I бательных процессов (фиг.1) содер- |жит прямоугольную рамку 1 с витками ;провода, обтекаемого током, отража- 1 тельное зеркальце 2, закрепленное |посредине рамки 1, ось 3 рамки 1, к iкоторой прикреплены две спиральные пружины 4 равного протизонаправлен- |ного действия, неподвижный статор 5 Iмагнитоэлектрического измерительного :механизма, в .котором выполнено не- сквозное отверстие, куда помещено отражательное зеркальце 2, два иголь |чатых упорных подшипников 6, держа- |щие ось 3 рамки 1, клеммы 7 для под- включения исследуемого сигналао ; Магнитоэлектрический механизм (фиг-2) содержит магнитоизолятор 8 1для крепления статора 5, магнитопро

5

о

Q .,

0

5

водяш й неподвижный башмак 9, который имеет разрыв в середине и закреплен неподвижно с кольцеобразным постоянным магнитом 10, луч 11 лазера падает на отражающее зеркальце 2

Устройство для демонстрации колебательных процессов (фиГсЗ) содержит конденсаторы 12 и 13, служащие для выбора амплитуды колебаний зеркала 2, подключенные к клеммам 7 магнитоэлектрических механизмов, которые имеют входные клеммы 14 и 15 для подключения источника сигналов, например, сети напряжением 220 В и частотой 50 Гц, клеммы 16 и 17 аналогичного магнитоэлектрического механизма для подключения источника сигнал;ов, например генератора низкой частоты, источник 18 света (лазер), две диафрагмы 19 и 20 для правильного ввода луча лазера в прибор и юстировки и экран 21, на котором демонстрируют исследуемые процессы (потолок, стена и т.д.), прозрачный защитный кожух 22 с Входным 23 и выходным 24 отверстиями

Устройство для демонстрации колебательных процессов работает следую- 1ЦИМ образом

При подключении магнитоэлектрических измерительных механизмов к источникам исследуемых сигналов, например, для получения фигур Лиссажу на клеммы 14 и 15 подается напряжение 220 В

с частотой 50 Гц, а на клеммы 16 и 17 подается напряжение от генератора низкой частоты, диапазон частот которого может изменяться от 10 до 50 Гц а амплитуда напряжения от 0,1 до 10 что вполне достаточно для сложения этих колебаний с колебаниями 50 Гц.

Спиральные пружины 4, служащие одновременно токовводами 7, выполнены жесткими для устранения нежелательных резонансных явлений, возникающих

в них в рабочем диапазоне частот. Увеличение жесткости прзгасин 4 практически не сказывается на размере колебаний рамки, поскольку на используемых звуковых частотах (10-50 Гц) амплитуда обратно пропорциональна квадрату частоты колебаний и ограничивается в основном лишь -инерционностью рамки 1 с зеркалом 2. В связи с этим для поддержания заданного размера фигур Лиссажу при увеличении частоты необходимо увеличивать и амплитуду сигнала, подаваемого на рамку от звукового генератора.

Затем луч 11 от источника 18 света, например оптического квантового генератора видимого диапазона, нап- равляется на отражательное зеркальце 2 через диафрагмы 19 и 20, которые юстируют всю оптическую систему Отразившись от зеркальца 2, луч 11 начинает сканировать в горизонтальной плоскости с подводимой частотой, например 50 Гц, и направляется, на зеркальце 2 другой аналогичной магнитоэлектрической системы, установленной на таком расстоянии между своими зеркальцами 2, чтобы сканирующий луч не выходил за пределеы размеров квадратного зеркальца 2.

Сканирующие лучи света, попадая на подвижное отражательное зеркальце 2 другой аналогичной магнитоэлектрической системы и отразившись от него, в результате сложения колебаний, образуют наглядную картину фигур Лиссажу на экране 21, Отражательное зеркальце 2, где происходит сложение колебаний, совершает колебания относительно своей оси 3 в вертикальной плоскости. Поскольку механическая связь между горизонтальной и вертикальной отклоняющими элементами отсутствует и степень их влияния друг на друга ничтожна, качество получаемых фигур Лиссажу очень высоко.

Из-за жесткой конструкции расположение магнитоэлектрических механизмов в любом направлении пространства не сказывается на качестве их работы, что дает возможность применять их в демонстрациях по теплоте, оптике, электричеству и т.д.

Магнитоэлектрические механизмы имеют также возможность рейтирования рамок и механической коррекции нуля, что позволяет их использовать

для исследования колебательных процессов, а также в роли вспомогательных приборов для демонстрации других экспериментов, таких как распространение тепла в стержне, запись колебаний и т о д.

Корпус прибора выполнен прозрачным и съемным для удобства визуальной юстировки устройства и имеет входное и выходное отверстия для светового луча, который проходит дополнительно через центры диафрагм

18 и 19, попадая тем самым в центры зеркалец

Таким образом, изобретение позволяет значительно подвысить демонстрационную наглядность, надежность и

стабильность работы, упростить конструкцию и получить возможность одновременной демонстрации фигур Лиссажу

Формула изобретения

установлены перед одним из измерительных механизмов, при этом в каждом измерительном механизме ось рамки с двух сторон закреплена посредством упоров с возможностью ее колебаний,

в зазоре постоянного магнита располоен башмак, выполненный из магнито- проводящего материала, и соединенный через изолятор со статором, в котором выполнено углубление для зеркаль

la, закрепленного посредине рамки и ;оосно с ее осью, токовводами рамки вляются дополнительно введенные пиральные пружины равного противо- гаправленного действия, соединенные

концами витков рамки и расположен- ые на противоположных концах ее оси, ри этом оба измерительных механизма {расположены так, что оси вращения их

еркалец лежат во взаимно перпендикулярных плоскостях, луч одного зеркаль- 1,а не выхбдит за пределы размеров лругого зеркальца.

из измерительных механизмов используют генератор звуковой частоты.

200гц (O.t-SVf