[发明专利]失重演示实验装置的固定结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种科普教育活动用演示实验装置，特别涉及一种失重实验演示装置的固定连接结构。

背景技术

教育部2005年《普通高中物理课程标准》的实验部分要求学生了解太空舱或人造卫星中进行失重及微重力条件下的实验，现有的失重实验教学演示仪器的实验舱按照飞行器设计要点设计，由头锥、筒段、尾锥和尾翼四个部分构成，实验舱舱体内放置包括蜡烛、点火装置及摄像机等部件，实验舱通过系在舱体尾部的两个带有电热丝的棉纱系线悬挂在上方。这种固定实验舱的方式存在如下的不足：

1.启动失重教学演示器自由下落的方法是用电热丝烧断棉线，由于棉线质量的差异和电源的原因，以及电热丝的热惯性，可能导致两根棉线不能够同时烧断，则实验舱不能够平稳下落，从而影响对实验现象的观测。

2.每次实验都需要更换新的棉线，给实验演示人员带来了不必要的麻烦，另外由于每次都需要更换棉线，使得连续两次实验之间的时间延长。

3.此外，在将实验舱进行固定时要求棉线的中点挂在电热丝上，如果两端的长度不同，舱体将会歪斜，同时还要扶住实验舱使其保持静止状态，该过程非常浪费时间。

因此改进实验舱的固定结构，确保实验舱能够平稳下落，观测到可靠的实验现象，且能够快速多次重复实验，已成为失重实验演示者和观察者的一种期望。

发明内容

本发明的目的：在于提供一种易于固定，能够瞬间平稳下落，可快速多次重复实验操作的失重实验演示装置的固定结构，使观察者能够观察到接近真实的失重状态下的各种实验现象。

这种失重实验演示装置的固定结构，包括固定顶板1和实验舱2，其特征在于：在固定顶板1和实验舱2上嵌有磁铁3和纯铁5。

所述的磁铁3安装在固定顶板1上，所述的纯铁5安装在实验舱2的尾部。

所述的磁铁3安装在实验舱2的尾部，所述的纯铁5安装在固定顶板1上。

所述的磁铁3为电磁铁的铁芯。

所述的磁铁3为永久磁铁。

所述的磁铁3上绕有通电线圈4。

所述的磁铁3的线圈4的两端经控制电路连接电源。

所述的控制电路为计算机。

所述的控制电路为PLC程控器。

所述的磁铁3与纯铁5的接触面为一平面。

所述平面大于等于1.2乘1.2厘米。

根据以上技术方案设计的这种失重实验演示装置的固定结构，对电磁铁3的线圈4接通电源与否，可以使电磁铁产生或消除磁性，导致其铁芯是否吸住实验舱2尾部设置的铁块5，达到实验舱2是否被悬挂或被释放，当释放实验舱2，实验舱2自由落体运动，可观察、记录和测试实验舱2内的蜡烛燃烧状态或其它失重状态下的物理现象。

本技术方案可达到多次反复、便捷进行吸附和释放动作。

磁铁3的线圈4的两端由计算机或PLC程控器的控制电路连接电源，可以与实验舱2内部的蜡烛点燃、摄像机摄像等活动配合起动或停止，达到先后顺序操作完成整个实验。

电磁铁3的铁芯与铁块有一个大于等于1.2乘1.2厘米的接触吸附平面，可以保证相互有一个较大的吸附平面，使得实验舱2能够平稳地被吸附固定在顶板1上，确保平衡地降落，正确准确地进行实验，获得实验结果。

与目前已有的失重实验教学演示器的连接结构相比，本技术方案具有以下优点：

实验舱2固定过程简单，只要将实验舱尾部的小铁块5对准电磁铁3即可将舱体2稳定的固定在高处，可多次快速重复演示实验操作，由于舱体能够瞬间平稳下落，有助于观察到接近真实的失重条件下的实验现象。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图中：1、顶板 2、实验舱 3、磁铁 4、线圈 5、纯铁

具体实施方式

根据附图1设计的这种失重实验演示装置的固定结构，包括固定顶板1和实验舱2，在固定顶板1上设置一缠绕线圈4的永久磁铁3，在所述实的验舱2尾部设置一圆柱形纯铁5，永久磁铁3的铁芯与纯铁5接触以实现固定顶板1和实验舱2之间的固定连接。绕在永久磁铁3上的通电线圈4的两端经控制电路连接电源。所述的控制电路为与接至计算机的CRD驱动器。永久磁铁3与纯铁5接触面为一1.2乘1.2厘米平面。

对永久磁铁3的线圈4接通电源与否，可以使电磁铁产生或消除磁性，导致其铁芯是否吸住实验舱2尾部设置的铁块5，达到实验舱2是否被悬挂或被释放，当释放实验舱2，实验舱2自由落体运动，可观察、记录和测试实验舱2内的蜡烛燃烧状态或其它失重状态下的物理现象。

在计算机上用VB编程后，通过CRD驱动器控制直流电流的接通切断，进行实验演示时，在计算机上启动电流接通按钮，此时绕在永久磁铁3上的线圈4接通电流，产生与永久磁铁3磁性相反的磁场，该磁场力与永久磁铁3的磁场力相抵消，实验舱2不再受到磁场力的作用，在其自身重力的作用下做自由落体运动，瞬间平稳下落，实验启动。重复实验时，只需将实验舱2尾部的纯铁5对准永久磁铁3，实验舱2重新被置于高处，即可以进行下一次实验演示。