1、內容
展項主要由展臺、支架、磁鐵、不同材料的單擺構成。臺面上設置有三組由永磁體構成的磁場,在每組磁場中懸掛有由不同材料組成的單擺,分別為鋁擺、線圈擺和塑料擺,兩兩一組。觀眾參與互動的時候,可用手分別撥動各組的單擺,從相同的高度釋放,觀察各組單擺各自的運動狀態。觀眾會發現擺動鋁擺時,鋁擺會很快停止擺動;擺動塑料擺時,塑料擺會自由擺動較長時間;而擺動線圈擺時,線圈擺動會越來越慢,這就是磁阻尼現象。不同材料的單擺在磁場中產生的感應電流不同,受到的磁場阻力就不同,從而導致不同材料單擺的運動狀態也不相同。
2、原理
電磁阻尼現象源于電磁感應原理。宏觀現象即為:當閉合導體與磁鐵發生相對運動時,兩者之間會產生電磁阻力,阻礙相對運動。這一現象可以用楞次定律解釋:閉合導體與磁體發生切割磁感線的運動時,由于閉合導體所穿透的磁通量發生變化,閉合導體會產生感生電流,這一電流所產生的磁場會阻礙兩者的相對運動。其阻力大小正比于磁體的磁感應強度、相對運動速度等物理量。
電磁阻尼現象廣泛應用于需要穩定摩擦力以及制動力的場合,例如電度表、電磁制動機械,甚至磁懸浮列車等。為了簡單可靠地增加系統的穩定性、抑制轉子的共振峰值,提出了一種新型的被動式電磁阻尼器.它的結構類似于電磁軸承,但無需閉環控制,采用直流電工作。通過分析發現,電磁阻尼器線圈內由于轉子渦動時變化的磁場而產生的波動電流與轉子位移間的相位差是產生阻尼的原因,推導了波動電流、阻尼系數的計算公式。實驗結果顯示該阻尼器提供的阻尼能夠有效地抑制共振振幅。
依靠電磁阻尼原理將傳統的ABS剎車系統進行了改造,以適應電動汽車的剎車制動。并在一些細節上對傳統的ABS進行了優化。
3、目的
展項主要展示了不同材料和相同材料的不同結構在磁場中的擺動情況,通過將他們進行比較認識了解磁場對金屬材料產生阻尼的現象。