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磁球式粘滞系数实验仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种磁球式粘滞系数实验仪，包括磁球、电磁铁控制器、样品管盖、支架、样品管、待测液体、上感应线圈、下感应线圈和单片机计时器，电磁铁控制器设置在样品管盖的上部，样品管盖的内侧中部设置有与磁球匹配的球形凹槽，磁球通过电磁铁控制器吸附安装在球形凹槽内，样品管固定安装在支架上，样品管内设置有待测液体，样品管的外壁设有刻度，上感应线圈和下感应线圈分别安装在样品管外壁，上感应线圈和下感应线圈分别通过信号线与单片机计时器相连。本实用新型结构简单，制作成本低，使用方便，有利于大规模推广应用，适用于物理实验教学等领域。
【专利说明】磁球式粘滞系数实验仪

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种大学物理实验仪器，尤其涉及一种磁球式粘滞系数实验仪。

【背景技术】
[0002]液体内摩擦力特性反映在粘滞系数上，测定该系数在化学、医学、机械工业以及国防建设等应用中均有重要意义。由于物理现象明显、概念清晰、实验内容和操作训练较多等原因，落球法测量液体粘滞系数也成为大学物理实验课的�？橹ば允笛橄钅俊Ｂ淝蚍ǖ墓丶遣饬啃∏蛟谥亓�、浮力和粘滞阻力作用下达到受力平衡时匀速下降一定高度h所用的时间。为避免传统落球法中采用秒表粗略计时的缺点，目前有“落针霍尔法”、“激光落球法”和“感应金属探测落球法”等改进方法，但存在如下不足:
[0003]1、部分改进的粘滞系数实验仪做成了全自动式，失去了开设该项目锻炼学生动手能力的意义。
[0004]2、以小钢球作为落体，由于钢球密度大，只能测量粘滞系数较大的液体。采用玻璃棒即落针作为落体，调整下落姿势的实验操作难，难以保证玻璃棒沿试管中心轴竖直下降，且h固定为棒长，不能通过调节h来分析落体匀速状态。
[0005]3、用激光和光敏接收器来检测经过的小球，仅适用于测量透明度较高的液体。而用霍尔传感器、金属探测器等来检测，不能直观反映检测位置。特别是面向大学一年级学生开设该实验项目，而这些检测器件涉及更复杂深入的专门理论知识，学生难以理解，起不到承上启下的作用。


【发明内容】

[0006]本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种简单可靠、操作直观方便的磁球式粘滞系数实验仪。
[0007]本实用新型的目的是这样实现的，一种磁球式粘滞系数实验仪，包括磁球、电磁铁控制器、样品管盖、支架、样品管、待测液体、上感应线圈、下感应线圈和单片机计时器，电磁铁控制器设置在样品管盖的上部，样品管盖的内侧中部设置有与磁球匹配的球形凹槽，磁球通过电磁铁控制器吸附安装在球形凹槽内，样品管固定安装在支架上，样品管内设置有待测液体，样品管的外壁设有刻度，上感应线圈和下感应线圈分别安装在样品管外壁，上感应线圈和下感应线圈分别通过信号线与单片机计时器相连。所述磁球是由有机玻璃圆球或亚克力圆球或PC塑料圆球内嵌永久磁铁组成。上感应线圈和下感应线圈分别由铜丝绕成，上感应线圈和下感应线圈的铜丝截面直径为0.0lmm-lmm,上感应线圈和下感应线圈的阻数为I阻-10阻。
[0008]本实用新型的有益效果是:
[0009]1、本实用新型采用磁球作为落体,可以测量透明和不透明液体,小球有效密度更低，也可以测量粘滞系数较小的液体，特别是用于由于温度高导致液体粘滞系数减小的情况。
[0010]2、本实用新型利用磁铁(磁球)通过感应线圈时产生感应电流的电磁感应现象来检测磁球，密切联系中学已学电磁理论知识，承上启下，原理更为清晰易懂，有利于实验开展。
[0011]3、本实用新型采用在样品管外壁设置上下两个感应线圈，对小球下降距离和时间测量更为直观，可以通过改变感应线圈的位置来分析小球的速度情况。
[0012]4、本实用新型结构简单，制作成本低，使用方便，有利于大规模推广应用。
[0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步说明。

【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1为本实用新型磁球式粘滞系数实验仪的结构示意图。
[0015]图中:1、磁球,2、电磁铁控制器,3、样品管盖,4、支架,5、样品管,6、待测液体,7、上感应线圈，8、下感应线圈、9、单片机计时器。

【具体实施方式】
[0016]参见附图1:一种磁球式粘滞系数实验仪，包括磁球1、电磁铁控制器2、样品管盖
3、支架4、样品管5、待测液体6、上感应线圈7、下感应线圈8和单片机计时器9，电磁铁控制器2设置在样品管盖3的上部，样品管盖3的内侧中部设置有与磁球I匹配的球形凹槽，磁球I通过电磁铁控制器2吸附安装在球形凹槽内，样品管5固定安装在支架4上，样品管5内设置有待测液体6，样品管5的外壁设有刻度，上感应线圈7和下感应线圈8分别安装在样品管5外壁，上感应线圈7和下感应线圈8分别通过信号线与单片机计时器9相连。所述磁球I由有机玻璃圆球或亚克力圆球或PC塑料圆球内嵌永久磁铁组成。上感应线圈7和下感应线圈8分别由铜丝绕成，上感应线圈7和下感应线圈8的铜丝截面直径为0.0lmm-lmm,上感应线圈7和下感应线圈8的匝数为I匝-10匝。
[0017]实施例:在粘滞系数实验时，将上感应线圈7和下感应线圈8调整对应样品管5的外壁的刻度，电磁铁控制器2通电产生磁场,将磁球I吸附在样品管盖3内侧中心的球形凹槽内，保证磁球I能沿样品管5的中心轴下降。断开电磁铁控制器2的电源，磁球I在重力作用下不断加速下降，同时在待测液体6内受到的粘滞阻力也随速度增加而增大，最后磁球I受到的竖直向下的重力、竖直向上的浮力和粘滞阻力达到受力平衡状态，磁球I在待测液体6内勻速竖直下降,磁球I依次通过上感应线圈7和下感应线圈8,单片机计时器9检测到的两次感应电流脉冲信号之间的时间差即为磁球I依次通过上下感应线圈所有的时间，通过样品管5上的刻度直接读出上感应线圈7和下感应线圈8之间的距离。
[0018]本实用新型通过上感应线圈7和下感应线圈8来检测下降的磁球1，由于磁球I的有效密度更低，待测液体6的粘滞系数可以较小，特别是用于由于温度高导致待测液体6粘滞系数减小的情况。与重力、浮力和粘滞阻力相比，电磁感应导致的阻力完全可以忽略。直接利用中学已学的电磁感应现象，原理更为清晰易懂，有利于向低年级学生开展实验。检测方式直观明了，也可以通过改变上感应线圈7和下感应线圈8的位置来分析磁球I的速度变化情况，并且能够实现待测液体6是透明或不透明液体的检测。本实用新型结构简单，制作成本低，使用方便，有利于大规模推广应用，适用于物理实验教学等领域。
【权利要求】
1.一种磁球式粘滞系数实验仪，其特征在于，所述磁球式粘滞系数实验仪包括磁球(1)、电磁铁控制器(2)、样品管盖(3)、支架(4)、样品管(5)、待测液体(6)、上感应线圈(7)、下感应线圈(8)和单片机计时器(9)，电磁铁控制器(2)设置在样品管盖(3)的上部，样品管盖⑶的内侧中部设置有与磁球⑴匹配的球形凹槽，磁球⑴通过电磁铁控制器(2)吸附安装在球形凹槽内，样品管(5)固定安装在支架(4)上，样品管(5)内设置有待测液体(6)，样品管(5)的外壁设有刻度，上感应线圈(7)和下感应线圈(8)分别安装在样品管(5)外壁，上感应线圈(7)和下感应线圈(8)分别通过信号线与单片机计时器(9)相连。
2.根据权利要求1所述的磁球式粘滞系数实验仪，其特征在于，所述磁球(I)是由有机玻璃圆球或亚克力圆球或PC塑料圆球内嵌永久磁铁组成。
3.根据权利要求1所述的磁球式粘滞系数实验仪，其特征在于，上感应线圈(7)和下感应线圈⑶分别由铜丝绕成。
4.根据权利要求3所述的磁球式粘滞系数实验仪，其特征在于，上感应线圈(7)和下感应线圈⑶的铜丝截面直径为0.0lmm-lmm，上感应线圈(7)和下感应线圈(8)的匝数为I B1-?ο 胆。
【文档编号】G01N11/12GK203929568SQ201420392901
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】龚顺风, 刘明伟 申请人:湖南科技大学