操作说明:
将不同材质的圆环放到圆管最上端,然后同时松手,使其自由下落,比较它们下降的速度。
产品简介:
展项主体为五根透明有机玻璃管,其中每一根里面都装有永久磁铁,每根管道外都套了一个环,这些环的材质、结构、开孔形状各不相同,参与者将不同的圆环放到圆管最上端,然后同时松手,会发现,圆环的下落速递各不相同。
科学原理:金属环在下落时切割磁力线,产生感应电流,并在周围生成磁场。由于感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,所以金属环在两个磁场的综合作用下减速下落;而塑料环不会产生感应电流,所以没有阻尼,下降速度很快。
视频演示:
原 理:
阻尼的原理可以从宏观和微观两个层面进行解释。
宏观层面的磁阻尼原理
在宏观层面上,磁阻尼是指当一个导体在磁场中运动时,由于感应电流的产生,导体受到安培力的作用,这种力总是阻碍导体的运动。这一现象可以用楞次定律来解释:当闭合导体与磁极发生相对运动时,两者之间会产生电磁阻力,阻碍相对运动。具体来说,闭合导体在切割磁感线时,磁通量的变化会导致导体产生感应电流(动生电流),而这个电流所产生的磁场会进一步阻碍两者的相对运动。
微观层面的磁阻尼原理
在微观层面上,磁阻尼是指磁性物质内部自旋相互作用、自旋与磁矩相互作用以及自旋和外部磁场相互作用等因素导致的磁矩随时间演化过程中所遭受的阻尼。这种微观层面的阻尼现象与磁性物质内部的物理过程密切相关,包括涡流和磁化等因素产生的反向磁场,从而阻碍物体的运动。
电磁阻尼器是一个典型的应用实例。电磁阻尼器通过利用电磁感应原理,当转子涡动时,变化的磁场产生波动电流,这些电流与转子位移之间的相位差产生了阻尼效果。实验结果显示,这种阻尼能够有效地抑制共振振幅,广泛应用于需要精确控制振动的场合。
应 用:
磁阻尼的应用主要包括以下几个方面:
电线电缆和光纤光缆行业:磁阻尼器广泛应用于电线电缆和光纤光缆等行业,主要用于束线机、拉丝机、绕线机等机械收缩张力控制器,具有张力控制稳定的效果。
电气列车中的电磁制动器:电磁阻尼原理也应用于电气列车中的电磁制动器,通过电磁阻尼作用实现制动,确保列车的安全运行。
磁电式电表:在磁电式电表中,线圈绕在闭合的铝框上,当线圈摆动时,会产生感应电流,从而获得电磁阻尼力矩,使线圈迅速稳定在指示值的位置。
单晶生长技术:磁阻尼法又名磁场中的单晶生长技术,利用磁场使晶体生长。在晶体生长前沿加一横向磁场,消除结晶过程中熔体的振动,使得结晶前沿熔体的运动形式由片流变为涡流,从而克服半导体材料中的电阻率微变异,获得高均匀性半导体晶体。