单摆振动图线电火花描迹仪 【技术领域】
本发明涉及单摆振动图线演示仪，尤其是一种利用电火花的单摆振动图线电火花描迹仪。
背景技术
现在中学物理课上讲单摆振动图线做演示实验时，一般采用：老师用一只手固定砂摆球并用手指堵住流砂孔，另一只手将小瓶里的细砂灌到砂摆里。灌满后放下小瓶并再去开电门，释放摆球并使一块长方形铁板匀速前进，在此同时放开堵在流砂孔上的手指，使砂摆按单摆的运动规律自由运动，这时，流动的细砂便能在长方形铁板上画出正弦曲线。但是上述仪器存在以下问题：其一，打开电门与手指释放流砂孔不同步并且造成摆球在释放初期抖动，破坏了单摆振动。其二，砂子过细会造成摆球还没完成一次全振动就已漏完，砂子粗了或有个别的砂子颗粒大些会造成流砂断流而中断实验。另外从原理上讲，表面上看砂摆摆长是固定的，但实际上由于砂子的不断流失，使得摆球的重心发生变化，因此可以说摆长是在不断改变的，从理论上看这个实验是不严密的。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种摆长不变，简单操作，结构合理的单摆振动图线电火花描迹仪。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种单摆振动图线电火花描迹仪，包括摆球、摆线、时间轴描迹针、导电纸、高压发生器、电机、双刀三掷开关、电磁铁、指示灯，摆球和时间轴描迹针通过摆线连接在高压发生器的正极上，导电纸连在高压发生器的负极上，高压发生器的输入端连有电机和双刀三掷开关；双刀三掷开关的另一端连有变压器，变压器连有桥式整流电路，桥式整流电路连接滤波电容，电容连接在电磁铁上，通电后，电磁铁可以吸引摆球。
所述摆线是绝缘导线。
所述的摆球的下端有摆针。
本发明的有益效果是：提供一种摆长不变，简单操作，结构合理的单摆振动图线电火花描迹仪。
【附图说明】
图1是本发明的单摆振动图线电火花描迹仪地电路示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明的单摆振动图线电火花描迹仪作进一步的详细说明：
如图1所示，一种单摆振动图线电火花描迹仪，包括摆球1、摆线18、时间轴描迹针17、导电纸2、高压发生器3、电机4、双刀三掷开关10、电磁铁8、指示灯9，摆球1和时间轴描迹针17通过摆线18连接在高压发生器3的正极上，导电纸2连在高压发生器3的负极上，高压发生器3的输入端连有电机4和双刀三掷开关10；双刀三掷开关10的另一端连有变压器5，变压器5连有桥式整流电路6，桥式整流电路6连接滤波电容7，电容7连接在电磁铁8上，通电后，电磁铁8可以吸引摆球1。
高压发生器3：由于各校实验室都有国家统一配备的J1210高压发生器，所以不再另置备高压部分。但在使用时，其输入电源不要直接插到供电电路上，而是插到本仪器专门为它设置的插座上。此时高压发生器3开关应处在开的位置上。输出电压选用5至15KV即可。
单摆：摆球1有大小两个，质量、直径均不同，在下端装有针尖，利于尖端放电。摆线18用很柔软且很细的绝缘导线代替。既是摆线又是导线，它一端与摆球1连结，另一端和高压发生器3的正极连接，其摆长可任意调节。导电纸2，利用它的导电性能，即在放电时可将碳粉印在纸带上留下踪迹。
传送纸带装置由电动机、减速装置、上下胶轮、导轨、压板等组成以保证纸带平直，匀速地前进。这样才能得到标准的单摆振动图线——正弦曲线。
电磁铁8：为了安全及小巧，所以采用由变压器5，桥式整流6及滤波的电容7组成的低压直流电路供电。
时间轴描迹针17：固定的放电针，可在单摆描迹同时在纸带中轴线上描出时间轴。
控制部分包括电源开关及指示灯9，用一双刀三掷开关10使其吸合、释放单摆球1，使开启高压发生器3及电动机4能同步工作。这样操作者在把纸带放置好后只要用一只手控制开关就能轻而易举的得到理想的效果。
如果取下单摆球换上磁阻尼摆即可演示阻尼图线。
下面具体叙述操作过程：
放置纸带，打开电源开关，指示灯亮。将双刀三掷开关10从零位扳至吸位12、14，将单摆球1从钩上取下吸在电磁铁8上。将双刀三掷开关10扳回零位15、16，此时电磁铁8释放摆球1，摆球1开始摆动，待摆球1运动正常时再将开关扳至动位11、13，此时开始传送纸带，同时高压发生器3开始工作，单摆的摆球1与导电纸2之间放电，纸带上被描出正弦曲线。当纸带全部通过描迹区后立即把开关10扳至零位15、16，整个实验完成。
做阻尼振动图线时，将摆线接头从摆球上拧下接在阻尼摆上，将小磁铁放在旁边调好距离，然后重复上述过程，即可得到阻尼振动图线。
本发明的单摆振动图线电火花描迹仪主要用来讲解演示单摆振动的规律，例如单摆振动的周期与摆球的质量及摆幅无关，只与摆长及重力加速度有关。描出单摆振动图线，它是一条标准的正弦曲线，在图线上可以得到单摆的振动周期，把它和摆长(单摆支架上有相应摆长的刻度)代入公式就可以测得当地的重力加速度。本发明的仪器附带可以演示磁阻尼现象并可画出阻尼振动图线，并可从图线上进一步验证单摆的振动周期与摆幅无关。