大学物理演示实验

大学物理演示实验姓名:任红红学号:1420040103

电磁阻尼摆

实验目的

1. 观察金属摆在交变电场中,由于涡流的存在而受到的阻尼。

2. 通过实验了解涡流的产生以及作用原理

3. 通过 强阻尼摆和弱阻尼摆的衰减快慢分析影响阻尼因子 实验器材

电磁阻尼摆演示仪,220伏交流电源,如图(a )(b )所示。

a b

实验原理

在线圈未加电时,电磁铁没有被励磁,所以,摆动不受阻碍。但当线圈通有交流电时,电磁铁被励磁,由于摆动使穿过摆的磁通量发生改变,因而产生感应电动势,进而产生感应电流,这就是涡电流。按楞次定律,涡电流的磁场与原磁场的作用,阻碍摆锤的运动,这就是电

磁阻尼作用。若是开口摆锤,涡电流减小,阻尼作用也减小, 若未开口,若未开口,则电流比较大,阻尼作用也大。 当金属摆锤在两磁极间往复通过时,磁通量发生变化,因而产生感应电流, 这就是涡电流。按照楞次定律,涡电流的磁场与原磁场的作用,阻碍摆锤的运动。阻尼摆的阻尼现象是涡流作用的实例。铝片在磁场中摆动切割磁力线产生了涡流,涡流在磁场中受力方向与摆动方向相反,因而阻碍了它和磁场的相对运动。在摆片上开断糟,是为了使涡流回路的截面积变小,电阻增大,产生的涡流强度减弱,故制动作用大大减小,摆幅的衰减就比较慢。

实验操作与现象

• 在未通电时,观察金属摆是否能自由地摆动(忽略机械损耗和空气阻力)。

实验现象:在未通电时,块式和耙式铝片均正常自由摆动

• 接通交流电源,再观察金属摆摆动的情况,是否很快就停了下来? 接通交流电源之后,块状铝片立马停下来,而耙式铝片缓慢的停下来,但相对于没有通电时要快些停下来。

原理应用

电磁炉

电磁炉采用了磁场感应涡流加热原理,它利用交变电流通过线圈产生交变磁场,当磁场内的磁感线传到含铁质锅的底部时,即会产生无数强大的小涡流,使锅本身自行迅速发热,然后再加热锅内的食物。 感应加热

利用足够大的电力在导体中产生很大的涡流,导体中电流可以发热,使金属受热甚至熔化。所以制造了感应炉,用来冶炼金属。在感应炉中,有产生高频电流的大功率电源和产生交变磁场的线圈,线圈的中间放置一个耐火材料(例如陶瓷)制成的坩埚,用来放有待熔化的金属。涡流感应加热的应用很广泛,如用高频感应炉冶炼金属,用高频塑料热压机过塑,以及把涡流热疗系统用于治疗,金属材料学中常用于感应淬火、感应退火等方法来提高工件的表面硬度与耐磨性。 感应加热的优点:

1. 非接触式加热,热源和受热物件可以不直接接触

2. 加热效率高,速度快,可以减少表面氧化现象

3. 容易控制温度,提高加工精度

4. 可实现局部加热

5. 可实现自动化控制

大学物理演示实验姓名:任红红学号:1420040103

电磁阻尼摆

实验目的

1. 观察金属摆在交变电场中,由于涡流的存在而受到的阻尼。

2. 通过实验了解涡流的产生以及作用原理

3. 通过 强阻尼摆和弱阻尼摆的衰减快慢分析影响阻尼因子 实验器材

电磁阻尼摆演示仪,220伏交流电源,如图(a )(b )所示。

a b

实验原理

在线圈未加电时,电磁铁没有被励磁,所以,摆动不受阻碍。但当线圈通有交流电时,电磁铁被励磁,由于摆动使穿过摆的磁通量发生改变,因而产生感应电动势,进而产生感应电流,这就是涡电流。按楞次定律,涡电流的磁场与原磁场的作用,阻碍摆锤的运动,这就是电

磁阻尼作用。若是开口摆锤,涡电流减小,阻尼作用也减小, 若未开口,若未开口,则电流比较大,阻尼作用也大。 当金属摆锤在两磁极间往复通过时,磁通量发生变化,因而产生感应电流, 这就是涡电流。按照楞次定律,涡电流的磁场与原磁场的作用,阻碍摆锤的运动。阻尼摆的阻尼现象是涡流作用的实例。铝片在磁场中摆动切割磁力线产生了涡流,涡流在磁场中受力方向与摆动方向相反,因而阻碍了它和磁场的相对运动。在摆片上开断糟,是为了使涡流回路的截面积变小,电阻增大,产生的涡流强度减弱,故制动作用大大减小,摆幅的衰减就比较慢。

实验操作与现象

• 在未通电时,观察金属摆是否能自由地摆动(忽略机械损耗和空气阻力)。

实验现象:在未通电时,块式和耙式铝片均正常自由摆动

• 接通交流电源,再观察金属摆摆动的情况,是否很快就停了下来? 接通交流电源之后,块状铝片立马停下来,而耙式铝片缓慢的停下来,但相对于没有通电时要快些停下来。

原理应用

电磁炉

电磁炉采用了磁场感应涡流加热原理,它利用交变电流通过线圈产生交变磁场,当磁场内的磁感线传到含铁质锅的底部时,即会产生无数强大的小涡流,使锅本身自行迅速发热,然后再加热锅内的食物。 感应加热

利用足够大的电力在导体中产生很大的涡流,导体中电流可以发热,使金属受热甚至熔化。所以制造了感应炉,用来冶炼金属。在感应炉中,有产生高频电流的大功率电源和产生交变磁场的线圈,线圈的中间放置一个耐火材料(例如陶瓷)制成的坩埚,用来放有待熔化的金属。涡流感应加热的应用很广泛,如用高频感应炉冶炼金属,用高频塑料热压机过塑,以及把涡流热疗系统用于治疗,金属材料学中常用于感应淬火、感应退火等方法来提高工件的表面硬度与耐磨性。 感应加热的优点:

1. 非接触式加热,热源和受热物件可以不直接接触

2. 加热效率高,速度快,可以减少表面氧化现象

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4. 可实现局部加热

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