專利名稱：多功能計算尺的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種計算尺，具體地說明是用于計算球面鏡成像、透鏡成像、并聯電阻、串聯電容用多功能計算尺。
目前市場上銷售的用于作圖和計算用的工具很多，如直尺、曲尺、三角尺及量角器等。但以上種種工具的用途較單一，不便于學生掌握基本概念與技能。在市場上已有的一些多用尺，也大都是將多類尺子或多種幾何圖形的組合。
本實用新型的目的在于提供一種既具有一般尺的用途，又能計算球面鏡成像、透鏡成像、并聯電阻、串聯電容用的多功能計算尺。
為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種用于球面鏡成像、透鏡成像、并聯電阻、串聯電容計算用的多功能計算尺，包括主尺和副尺，其特征在于主尺是由設在同一個平面內、有一個共同原點、夾角互成60°、且標有同一比例刻度的三座標軸組成一個三元座標尺，其中間開有一條縫，副尺是一根標有標線的透明活動直尺，中間鉆有軸孔，用活絡銷與主尺縫活動連接，副尺通過活絡銷沿主尺縫自由移動，又可繞活絡銷自由轉動。
本實用新型與已有技術相比，具有顯而易見優點是，它不僅具有一般直尺、三角尺的功能，同時還具有計算球面鏡、透鏡成像中的物距、焦距、像距；計算并聯電阻的總電阻；計算串聯電容的總電容。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作詳細說明。
圖1是圓形多功能計算尺主視圖；圖2是本實用新型副尺主視圖；圖3是三角形多功能計算尺主視圖；圖4和圖5是本實用新型原理論證圖；圖6、圖7、圖8及圖9是計算透鏡成像實施例演示圖；圖10是計算并聯電阻總電阻實施例演示圖。
如圖1－3所示。本實用新型由主尺和副尺組成。主尺可以制成圓形、三角形或別的形狀，主尺上設置的三座標軸分別代表物距尺6(u尺)，焦距尺5(f尺)，像距尺4(v尺)，三尺在同一個平面上，有一個共同的原點O，且其夾角β互成60°，u尺、f尺、v尺均標有同一比例的數值刻度。主尺上還設有用于作圖和計算用的多種用具。副尺8為一根透明有機玻璃制成的直尺，面上刻有與尺身平行的一根標線9。主尺1采用有機玻璃制成圓形結構，u尺、f尺、v尺從原點向兩邊延伸，一邊為正，相反方向為負。主尺2采用有機玻璃制成三角形結構，v尺從原點向兩邊延伸，一邊為正，相反方向為負。主尺中間開有一條縫10，副尺中間鉆有軸孔11，用活絡銷12與主尺縫活動連接，副尺通過活絡銷沿主尺縫自由移動，又可繞活絡銷自由轉動。
眾所周知，無論是凸面鏡、凹面鏡、凸透鏡還是凹透鏡，公式1／u＋1／v＝1／f皆成立。在u、v、f三者中，只要已知兩者就可以求出第三者，利用本實用新型就可以方便地做到這一點。并聯電阻總電阻公式1／R＝1／R1＋1／R2，串聯電容總電容公式1／c＝1／c1＋1／c2與球面鏡、透鏡成像公式形式是一致的，只要將u尺、f尺、v尺分別改為R2尺、R尺和R1尺和C2尺、C尺、C1尺就可以求并聯電阻和串聯電容問題。
本實用新型數學原理是這樣的，如圖4所示，可以證明1／OB＝1／OA＋1／OC。延長OB到D，使OD＝OC，連結DC，則△ODC是等邊三角形，過D作AC的平行線，交OA的延長線于E，易證四邊形AEDC是平行四邊形，∴AE＝CD＝OC∵ED∥AB∴△OAB∽△OED∴OA／OE＝OB／OD即OA／(OA＋OC)＝OB／OC∴OC／OB＝(OA＋OC)／OA＝1＋OC／OA∴1／OB＝1／OA＋1／OC如圖5所示可以證明1／OB＝1／OA－1／OD，過A點作OB平行線，交OD于E，則△AOE是等邊三角形。
EA＝OE＝OA∵AE∥OB
∴△DAE∽△DBO∴EA／OB＝DE／DO即OA／OB＝(OD－OA)／OD∴1／OB＝(OD－OA)／OD·OA∴1／OB＝1／OA－1／OD實施例1，如圖6所示。凸透鏡的焦距f＝20cm，物距u＝60cm，求像距v。移動副尺，使副尺上標線對準f尺上的“2”及u尺上的“6”，標線與v尺的交點為“3”，將這幾個數同時擴大為原來的10倍(以下例子相同就不再說明)，即f＝20cm，u＝60cm，所求的v＝30cm，易見此像為縮小的實像。
實施例2，如圖7所示。凸透鏡的焦距f＝30cm，物距u＝20cm，求像距v。方法與實施例1相同，利用主尺和副尺得出v＝－60cm。即此時的像為放大的虛像。
實施例3，如圖8所示。凹透鏡的焦距f＝－20cm，物距u＝60cm，求像距v。具體測量方法同實施例1，使用副尺和主尺得出v＝－15cm，即此時的像為縮小的虛像。
實施例4，如圖9所示。兩凸透鏡的焦距分別為f1＝20cm，f2＝15cm，兩者光心之間的距離為40cm，物距u1＝30cm，求凸透鏡f2所成的像距v2。首先使用實施例1的方法，測得v＝60cm為第一次的像距，因為60cm＞40cm，所以第二次物距u2＝40cm－60cm＝－20cm，用同樣的方法，根據f2＝15cm，u2＝－20cm，得出v2≈8.6cm，即為所求的像距。
實施例5，如圖10所示。二個分電阻值分別為R1＝3Ω，R2＝6Ω，兩者并聯，求總電阻。把主尺的u尺改為R2尺、f尺改為R尺，v尺改為R1尺，則用副尺的標線，對準R2尺上的“3”和R1尺上的“6”，副尺標線R尺上的交點為“2”，即R1＝3Ω，R2＝6Ω，所求的R＝2Ω。若三個電阻并聯求其總電阻，則可根據上述方法先求出二個電阻并聯總電阻，再把所求出的二個并聯電阻總電阻與第三個電阻并聯求總電阻。
由于串聯電容的總電容公式與并聯電阻總電阻公式相似，所求有關電容的用法與電阻用法類同，從略。
綜上所述，只要焦距、物距、像距三者中二者已知，即可利用本實用新型方便地求出第三者，并且對所成的像是放大還是縮小的，是實像還是虛像皆可一目了然，尤其是對凸透鏡，當u＝f時，可直觀地看到活動直尺與v尺平行，即不成像。同樣只要R1、R、R2或C1、C、C2三者中二者已知，即可利用本實用新型方便地求出第三者。
權利要求一種用于球面鏡成像、透鏡成像、并聯電阻、串聯電容計算用的多功能計算尺，包括主尺和副尺，其特征在于主尺(1、2)是由設在同一個平面內、有一個共同原點(O)、夾角(β)互成60°、且標有同一比例刻度的三座標軸(4、5、6)組成一個三元座標尺，其中間開有一條縫(10)，副尺(8)是一根標有標線的透明活動直尺，中間鉆有軸孔(11)，用活絡銷(12)與主尺縫活動連接，副尺通過活絡銷沿主尺縫自由移動，又可繞活絡銷自由轉動。
專利摘要本實用新型公開了一種用于球面鏡成像、透鏡成像、并聯電阻、串聯電容計算用的多功能計算尺，包括主尺和副尺，其特征在于主尺是由設在同一個平面內、有一個共同原點、夾角互成60°、且標有同一比例刻度的三坐標軸組成一個三元坐標尺，其中間開有一條縫，副尺是一根標有標線的透明活動直尺，中間鉆有軸孔，用活絡銷與主尺縫活動連接，副尺通過活絡銷沿主尺縫自由移動，又可繞活絡銷自由轉動。
文檔編號G06G1/04GK2192054SQ9423856
公開日1995年3月15日 申請日期1994年4月21日 優先權日1994年4月21日
發明者趙惠中 申請人:趙惠中