磁球式粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種磁球式粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀，包括磁球、電磁鐵控制器、樣品管蓋、支架、樣品管、待測(cè)液體、上感應(yīng)線圈、下感應(yīng)線圈和單片機(jī)計(jì)時(shí)器，電磁鐵控制器設(shè)置在樣品管蓋的上部，樣品管蓋的內(nèi)側(cè)中部設(shè)置有與磁球匹配的球形凹槽，磁球通過(guò)電磁鐵控制器吸附安裝在球形凹槽內(nèi)，樣品管固定安裝在支架上，樣品管內(nèi)設(shè)置有待測(cè)液體，樣品管的外壁設(shè)有刻度，上感應(yīng)線圈和下感應(yīng)線圈分別安裝在樣品管外壁，上感應(yīng)線圈和下感應(yīng)線圈分別通過(guò)信號(hào)線與單片機(jī)計(jì)時(shí)器相連。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本低，使用方便，有利于大規(guī)模推廣應(yīng)用，適用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)等領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】磁球式粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器，尤其涉及一種磁球式粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀。

【背景技術(shù)】
[0002]液體內(nèi)摩擦力特性反映在粘滯系數(shù)上，測(cè)定該系數(shù)在化學(xué)、醫(yī)學(xué)、機(jī)械工業(yè)以及國(guó)防建設(shè)等應(yīng)用中均有重要意義。由于物理現(xiàn)象明顯、概念清晰、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和操作訓(xùn)練較多等原因，落球法測(cè)量液體粘滯系數(shù)也成為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的常開(kāi)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。落球法的關(guān)鍵是測(cè)量小球在重力、浮力和粘滯阻力作用下達(dá)到受力平衡時(shí)勻速下降一定高度h所用的時(shí)間。為避免傳統(tǒng)落球法中采用秒表粗略計(jì)時(shí)的缺點(diǎn)，目前有“落針霍爾法”、“激光落球法”和“感應(yīng)金屬探測(cè)落球法”等改進(jìn)方法，但存在如下不足:
[0003]1、部分改進(jìn)的粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀做成了全自動(dòng)式，失去了開(kāi)設(shè)該項(xiàng)目鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力的意義。
[0004]2、以小鋼球作為落體，由于鋼球密度大，只能測(cè)量粘滯系數(shù)較大的液體。采用玻璃棒即落針作為落體，調(diào)整下落姿勢(shì)的實(shí)驗(yàn)操作難，難以保證玻璃棒沿試管中心軸豎直下降，且h固定為棒長(zhǎng)，不能通過(guò)調(diào)節(jié)h來(lái)分析落體勻速狀態(tài)。
[0005]3、用激光和光敏接收器來(lái)檢測(cè)經(jīng)過(guò)的小球，僅適用于測(cè)量透明度較高的液體。而用霍爾傳感器、金屬探測(cè)器等來(lái)檢測(cè)，不能直觀反映檢測(cè)位置。特別是面向大學(xué)一年級(jí)學(xué)生開(kāi)設(shè)該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而這些檢測(cè)器件涉及更復(fù)雜深入的專門理論知識(shí)，學(xué)生難以理解，起不到承上啟下的作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡(jiǎn)單可靠、操作直觀方便的磁球式粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀。
[0007]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種磁球式粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀，包括磁球、電磁鐵控制器、樣品管蓋、支架、樣品管、待測(cè)液體、上感應(yīng)線圈、下感應(yīng)線圈和單片機(jī)計(jì)時(shí)器，電磁鐵控制器設(shè)置在樣品管蓋的上部，樣品管蓋的內(nèi)側(cè)中部設(shè)置有與磁球匹配的球形凹槽，磁球通過(guò)電磁鐵控制器吸附安裝在球形凹槽內(nèi)，樣品管固定安裝在支架上，樣品管內(nèi)設(shè)置有待測(cè)液體，樣品管的外壁設(shè)有刻度，上感應(yīng)線圈和下感應(yīng)線圈分別安裝在樣品管外壁，上感應(yīng)線圈和下感應(yīng)線圈分別通過(guò)信號(hào)線與單片機(jī)計(jì)時(shí)器相連。所述磁球是由有機(jī)玻璃圓球或亞克力圓球或PC塑料圓球內(nèi)嵌永久磁鐵組成。上感應(yīng)線圈和下感應(yīng)線圈分別由銅絲繞成，上感應(yīng)線圈和下感應(yīng)線圈的銅絲截面直徑為0.0lmm-lmm,上感應(yīng)線圈和下感應(yīng)線圈的阻數(shù)為I阻-10阻。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0009]1、本實(shí)用新型采用磁球作為落體,可以測(cè)量透明和不透明液體,小球有效密度更低，也可以測(cè)量粘滯系數(shù)較小的液體，特別是用于由于溫度高導(dǎo)致液體粘滯系數(shù)減小的情況。
[0010]2、本實(shí)用新型利用磁鐵(磁球)通過(guò)感應(yīng)線圈時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的電磁感應(yīng)現(xiàn)象來(lái)檢測(cè)磁球，密切聯(lián)系中學(xué)已學(xué)電磁理論知識(shí)，承上啟下，原理更為清晰易懂，有利于實(shí)驗(yàn)開(kāi)展。
[0011]3、本實(shí)用新型采用在樣品管外壁設(shè)置上下兩個(gè)感應(yīng)線圈，對(duì)小球下降距離和時(shí)間測(cè)量更為直觀，可以通過(guò)改變感應(yīng)線圈的位置來(lái)分析小球的速度情況。
[0012]4、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本低，使用方便，有利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型磁球式粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1、磁球,2、電磁鐵控制器,3、樣品管蓋,4、支架,5、樣品管,6、待測(cè)液體,7、上感應(yīng)線圈，8、下感應(yīng)線圈、9、單片機(jī)計(jì)時(shí)器。

【具體實(shí)施方式】
[0016]參見(jiàn)附圖1:一種磁球式粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀，包括磁球1、電磁鐵控制器2、樣品管蓋
3、支架4、樣品管5、待測(cè)液體6、上感應(yīng)線圈7、下感應(yīng)線圈8和單片機(jī)計(jì)時(shí)器9，電磁鐵控制器2設(shè)置在樣品管蓋3的上部，樣品管蓋3的內(nèi)側(cè)中部設(shè)置有與磁球I匹配的球形凹槽，磁球I通過(guò)電磁鐵控制器2吸附安裝在球形凹槽內(nèi)，樣品管5固定安裝在支架4上，樣品管5內(nèi)設(shè)置有待測(cè)液體6，樣品管5的外壁設(shè)有刻度，上感應(yīng)線圈7和下感應(yīng)線圈8分別安裝在樣品管5外壁，上感應(yīng)線圈7和下感應(yīng)線圈8分別通過(guò)信號(hào)線與單片機(jī)計(jì)時(shí)器9相連。所述磁球I由有機(jī)玻璃圓球或亞克力圓球或PC塑料圓球內(nèi)嵌永久磁鐵組成。上感應(yīng)線圈7和下感應(yīng)線圈8分別由銅絲繞成，上感應(yīng)線圈7和下感應(yīng)線圈8的銅絲截面直徑為0.0lmm-lmm,上感應(yīng)線圈7和下感應(yīng)線圈8的匝數(shù)為I匝-10匝。
[0017]實(shí)施例:在粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將上感應(yīng)線圈7和下感應(yīng)線圈8調(diào)整對(duì)應(yīng)樣品管5的外壁的刻度，電磁鐵控制器2通電產(chǎn)生磁場(chǎng),將磁球I吸附在樣品管蓋3內(nèi)側(cè)中心的球形凹槽內(nèi)，保證磁球I能沿樣品管5的中心軸下降。斷開(kāi)電磁鐵控制器2的電源，磁球I在重力作用下不斷加速下降，同時(shí)在待測(cè)液體6內(nèi)受到的粘滯阻力也隨速度增加而增大，最后磁球I受到的豎直向下的重力、豎直向上的浮力和粘滯阻力達(dá)到受力平衡狀態(tài)，磁球I在待測(cè)液體6內(nèi)勻速豎直下降,磁球I依次通過(guò)上感應(yīng)線圈7和下感應(yīng)線圈8,單片機(jī)計(jì)時(shí)器9檢測(cè)到的兩次感應(yīng)電流脈沖信號(hào)之間的時(shí)間差即為磁球I依次通過(guò)上下感應(yīng)線圈所有的時(shí)間，通過(guò)樣品管5上的刻度直接讀出上感應(yīng)線圈7和下感應(yīng)線圈8之間的距離。
[0018]本實(shí)用新型通過(guò)上感應(yīng)線圈7和下感應(yīng)線圈8來(lái)檢測(cè)下降的磁球1，由于磁球I的有效密度更低，待測(cè)液體6的粘滯系數(shù)可以較小，特別是用于由于溫度高導(dǎo)致待測(cè)液體6粘滯系數(shù)減小的情況。與重力、浮力和粘滯阻力相比，電磁感應(yīng)導(dǎo)致的阻力完全可以忽略。直接利用中學(xué)已學(xué)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，原理更為清晰易懂，有利于向低年級(jí)學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。檢測(cè)方式直觀明了，也可以通過(guò)改變上感應(yīng)線圈7和下感應(yīng)線圈8的位置來(lái)分析磁球I的速度變化情況，并且能夠?qū)崿F(xiàn)待測(cè)液體6是透明或不透明液體的檢測(cè)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本低，使用方便，有利于大規(guī)模推廣應(yīng)用，適用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)等領(lǐng)域。
【權(quán)利要求】
1.一種磁球式粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述磁球式粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀包括磁球(1)、電磁鐵控制器(2)、樣品管蓋(3)、支架(4)、樣品管(5)、待測(cè)液體(6)、上感應(yīng)線圈(7)、下感應(yīng)線圈(8)和單片機(jī)計(jì)時(shí)器(9)，電磁鐵控制器(2)設(shè)置在樣品管蓋(3)的上部，樣品管蓋⑶的內(nèi)側(cè)中部設(shè)置有與磁球⑴匹配的球形凹槽，磁球⑴通過(guò)電磁鐵控制器(2)吸附安裝在球形凹槽內(nèi)，樣品管(5)固定安裝在支架(4)上，樣品管(5)內(nèi)設(shè)置有待測(cè)液體(6)，樣品管(5)的外壁設(shè)有刻度，上感應(yīng)線圈(7)和下感應(yīng)線圈(8)分別安裝在樣品管(5)外壁，上感應(yīng)線圈(7)和下感應(yīng)線圈(8)分別通過(guò)信號(hào)線與單片機(jī)計(jì)時(shí)器(9)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁球式粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述磁球(I)是由有機(jī)玻璃圓球或亞克力圓球或PC塑料圓球內(nèi)嵌永久磁鐵組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁球式粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，上感應(yīng)線圈(7)和下感應(yīng)線圈⑶分別由銅絲繞成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁球式粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，上感應(yīng)線圈(7)和下感應(yīng)線圈⑶的銅絲截面直徑為0.0lmm-lmm，上感應(yīng)線圈(7)和下感應(yīng)線圈(8)的匝數(shù)為I B1-?ο 膽。
【文檔編號(hào)】G01N11/12GK203929568SQ201420392901
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】龔順風(fēng), 劉明偉 申請(qǐng)人:湖南科技大學(xué)