[实用新型]傅科摆能量补偿装置

说明书

本实用新型涉及物理教学领域，特别适用于能够证明地球自转的傅科摆的结构。

在物理教学中，用以证明地球自转的最直观的教学工具是傅科摆，它直接证明了地球的自转。在北半球，傅科摆的摆动面绕铅轴顺时针方向旋转，其周期TP可由理论计算公式给出：TP＝T/sinφ(1-3α²/8L²)

式中：T 地球相对于恒星的自转周期

      φ摆所在位置的地理纬度

      α摆动的幅度

      L 摆的长度

通过测定单位时间内摆动面旋转的角度，就可计算出所在地的纬度。

目前用于演示的傅摆，由于空气阻力，使摆幅随时间逐渐衰减，而观察摆动面的旋转需要很长的时间，为了解决这一难题，现在一般是将摆做得很长，有的长达几十米，而且摆球做得很重，几十甚至上百公斤，这样可以使傅摆持续摆动十几小时乃至更长一些时间，使观察者能清楚的发现摆面的旋转。目前还没有一种方法使傅摆能长久的摆动下去而不停止。

本实用新型的目的在于：设计一种新型摆的结构通过电子驱动方式，给傅摆提供恒定的动能补偿，克服空气阻力的影响，使傅摆从传统的庞然大物变为适宜于课堂或实验室演示的小型装置。

本实用新型的目的是这样实现的：采用“升降法”进行能量补偿，即在摆球上升的过程中提升摆线结点，使摆球的势能增加，在摆球下降的过程中，下降摆线结点，使摆球的势能转变为动能，以克服因空气阻力引起的速度减小，起到能量补偿的作用，提升结点由提升机构和电路驱动两部分组成，提升结构整体为园柱形，由金属外套和内轴，弹簧等组成，内轴呈“干”形结构，上面绕有线圈，套入弹簧内，当线圈流过电流时，在磁场作用下内轴被吸引使摆线结点下降，当线圈断电时磁场消失，在弹簧的作用下，内轴被弹回，使摆线结点上升。控制电路由红外检测头连接振荡器产生振荡，经放大器检波后由电压比较，触发延时、倒相后输入驱动器线圈，使提升机构动作。其电路设计为：

220V市电经电源插头，电源开关K、保险丝BX与变压器B₁初级串联，变压器次级接D₆-D₉组成的桥整电路，整流输出负端接地，正端除经C₁₁接地外同时接IC₃(1)脚、IC₃(2)脚接地、(3)脚经C₁₀接地，并以此端作为+9V电压输出端。

IC₁(8)脚经R₁接D₁正端、D₁负端接地，(8)、(10)脚间接R₃、(8)、(9)脚间接R₃，(9)脚经C₁接地，(10)脚经R₄接IC₃(3)脚经R₅接地，(12)脚经R₁₈接IC₃(3)脚经R₁₉接地，(4)脚接IC₃(3)脚，(11)脚接地，(14)脚经R₁₇接BG₁b极、BG₁e极接地，c极接D₅正极，D₅负极接IC₃(3)脚，BG₁c极与IC₃(3)脚之间串接电磁驱动线圈Q。