1、内容
展项主要由展台、支架、磁铁、不同材料的单摆构成。台面上设置有三组由永磁体构成的磁场,在每组磁场中悬挂有由不同材料组成的单摆,分别为铝摆、线圈摆和塑料摆,两两一组。观众参与互动的时候,可用手分别拨动各组的单摆,从相同的高度释放,观察各组单摆各自的运动状态。观众会发现摆动铝摆时,铝摆会很快停止摆动;摆动塑料摆时,塑料摆会自由摆动较长时间;而摆动线圈摆时,线圈摆动会越来越慢,这就是磁阻尼现象。不同材料的单摆在磁场中产生的感应电流不同,受到的磁场阻力就不同,从而导致不同材料单摆的运动状态也不相同。
2、原理
电磁阻尼现象源于电磁感应原理。宏观现象即为:当闭合导体与磁铁发生相对运动时,两者之间会产生电磁阻力,阻碍相对运动。这一现象可以用楞次定律解释:闭合导体与磁体发生切割磁感线的运动时,由于闭合导体所穿透的磁通量发生变化,闭合导体会产生感生电流,这一电流所产生的磁场会阻碍两者的相对运动。其阻力大小正比于磁体的磁感应强度、相对运动速度等物理量。
电磁阻尼现象广泛应用于需要稳定摩擦力以及制动力的场合,例如电度表、电磁制动机械,甚至磁悬浮列车等。为了简单可靠地增加系统的稳定性、抑制转子的共振峰值,提出了一种新型的被动式电磁阻尼器.它的结构类似于电磁轴承,但无需闭环控制,采用直流电工作。通过分析发现,电磁阻尼器线圈内由于转子涡动时变化的磁场而产生的波动电流与转子位移间的相位差是产生阻尼的原因,推导了波动电流、阻尼系数的计算公式。实验结果显示该阻尼器提供的阻尼能够有效地抑制共振振幅。
依靠电磁阻尼原理将传统的ABS刹车系统进行了改造,以适应电动汽车的刹车制动。并在一些细节上对传统的ABS进行了优化。
3、目的
展项主要展示了不同材料和相同材料的不同结构在磁场中的摆动情况,通过将他们进行比较认识了解磁场对金属材料产生阻尼的现象。