[实用新型]驻波综合演示仪

说明书

技术领域

本实用新型属于教学演示实验设备技术领域，具体涉及两端固定和一端固定的横驻波与纵驻波的综合演示仪。

背景技术

按照波动学理论，满足一定条件的相干波叠加会形成驻波，即空间有些点的振幅为零，有些点的振幅为相干波振幅的2倍。在一些结构设计中，往往需要考虑驻波的形成，但由于驻波的理论比较抽象，而且横波叠加形成的驻波和纵波叠加形成的驻波表现形式又不同，学生在理解上会有困难，用仪器将不同机理形成的驻波演示出来，将大大有助于知识的理解和记忆。

以往演示驻波的仪器大多只能单独演示横驻波或纵驻波，而且只能演示两固定端间产生的驻波，演示内容不全面，仪器往往体积偏大，电路复杂，不便于搬运到课堂上使用，本发明正是针对以上问题设计的一款仪器，可以收到很好的课堂效果。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种体积小、携带方便、操作简单，稳定性好，可以在课堂上综合演示两端固定和一端固定的各种横驻波与纵驻波的驻波综合演示仪。

本实用新型提供的驻波综合演示仪，由波源发生器1、支架2、演示介质3组成，其结构如图1所示，其中：

波源发生器1（如图2所示），包括手柄4、开关5、电位器6、电池7、悬臂梁8、及偏心电机9六个部分；手柄4为圆柱形，由硬质材料制成，侧面开三个孔，分别用于安放开关5、电位器6和电池7，手柄4端面开有一个槽，用于固定悬臂梁8；悬臂梁上一端固定偏心电机9，另一端开有孔，该孔内安装一个螺钉，用于固定演示介质3；开关5、电位器6、电池7、偏心电机9间组成串联电路；偏心电机9通电后的转动将给悬臂梁8提供一个周期性的策动力，使悬臂梁8作周期振动，从而充当演示介质3的波源。实验时，通过电位器6改变电机9的转速，从而改变驻波的波节数。

支架2（如图1所示），采用硬质材料，高度不限，用于固定演示介质3。

演示介质3，包含弹性绳（演示两端固定的横驻波）、弹簧（演示两端固定的纵驻波）、薄钢条（演示一端自由的横驻波）、钢丝圈（如图3所示，演示平面内的横驻波），各种介质尺寸不限，当悬臂梁振动时，振动状态将源源不断的传递给演示介质，从而有机械波可以在介质中传播，介质中的入射波和反射波叠加，即可形成驻波。

使用本实用新型时，将相应演示介质一端安装在悬臂梁上，一端安装在支架上（演示介质为薄钢条和钢丝圈时，直接固定在悬臂梁上），通电后调节电位器，即可观察到驻波，通过更换不同的演示介质，可以演示不同形式、不同波节数的驻波。 

附图说明

图1为本实用新型的装置示意图。

图2为波源发生器的结构图。

图3为钢丝圈的形状图。

图中标号：1为波源发生器，2为支架，3为演示介质，4为手柄，5为开关，6为电位器，7为电池，8为悬臂梁，9为偏心电机。

具体实施方式

本实用新型提供的驻波综合演示仪，由波源发生器1、支架2、演示介质3组成，其结构如图1所示，其中：

波源发生器1（如图2所示），包括手柄4、开关5、电位器6、电池7、悬臂梁8、及偏心电机9六个部分，是整个仪器的核心。手柄4为圆柱形，由硬质材料制成，为便于携带和操作，长度以20厘米为宜；侧面开三个孔，分别用于安放开关5、电位器6和电池7，其中电位器采用100欧姆的，电池采用9伏干电池；手柄4端面开有一个槽，用于固定悬臂梁8，悬臂梁厚度不限，宽度1.5厘米，长度15厘米；悬臂梁上一端固定偏心电机9（功率10w左右），另一端开有孔，该孔内安装一个螺钉，用于固定演示介质3；开关5、电位器6、电池7、偏心电机9间组成串联电路。偏心电机9通电后的转动将给悬臂梁8提供一个周期性的策动力，使悬臂梁8作周期振动，从而充当演示介质3的波源。实验时，通过电位器6改变电机9的转速，从而改变驻波的波节数。

支架2（如图1所示），采用硬质材料，高度不限，用于固定演示介质3。

演示介质3，包含弹性绳、弹簧、薄钢条、钢丝圈，为保证大课堂的演示效果，用于演示两端固定横驻波的弹性绳可选择橡皮筋，长度以1.5米为宜；用于演示两端固定的纵驻波的弹簧不能刚度太强，直径不限，长度以50厘米为宜；用于演示一端自由横驻波的悬臂梁宽度小于等于波源发生器上悬臂梁的宽度，刚度也不能太强，长度以60厘米为宜；用于演示平面内横驻波的钢丝圈直径在35厘米即可，且钢丝不宜太硬。

当波源发生器上的悬臂梁振动时，振动状态将源源不断的传递给演示介质，从而有机械波可以在介质中传播，介质中的入射波和反射波叠加，即可形成驻波。

使用本实用新型时，将相应演示介质一端安装在悬臂梁上，一端安装在支架上（演示介质为薄钢条和钢丝圈时，直接固定在悬臂梁上），通电后调节电位器，即可观察到驻波，通过更换不同的演示介质，可以演示不同形式、不同波节数的驻波。