Вихретоковый поворот: 4 ступени

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Когда проводящая пластина движется через магнитное поле, ее магнитный поток (площадь пластины, на которую действует магнитное поле) изменяется. Это индуцирует вихревой ток, который, в свою очередь, в сочетании с магнитным полем оживляет силу Лоренца. Эта сила противоположна направлению пластины и тем самым замедляет ее.

Это можно продемонстрировать с помощью маятника, раскачивающего проводящую пластину. Чтобы увидеть эффект торможения, необходимо построить плавный маятник. Свободное качание можно сравнить с качанием, которое подвергается воздействию магнитного поля, чтобы продемонстрировать эффект.

Запасы

• Галстуки
• миксер для краски
• немагнитная металлическая пластина, 5 см x 5 см (1x)
• Веревка
• Скотч
• Стэнли нож
• Небольшие веса, <10 г
• Подставка для реторты, зажимы
• Маркер

Шаг 1: построение маятника

Используя детали LEGO Technics, такие как колеса и приводные валы (см. Рисунки), создайте установку, в которой колесо может свободно вращаться вокруг своей оси. Фиксация колеса на приводном валу и вращение вала также работают, но это более подвержено трению, которое замедлит качание.

С помощью горячего клея прикрепите короткую деревянную доску к колесу LEGO. Использование планки дает возможность качаться с небольшим отклонением, поэтому старайтесь не использовать деревянные палки. Длина доски - это свободный выбор, более длинная доска будет раскачиваться дольше, но требует большей установки. Для заметного торможения рекомендуется не менее 15 см, иначе время поворота будет слишком коротким.

Прикрепите алюминиевую пластину к доске изолентой. Не используйте горячий клей, потому что этот шаг потребует некоторых повторений, а клейкую ленту легко удалить.

Шаг 2: подвешивание маятника

Используя стойку для реторты в сочетании с зажимами, установите качели на нужной высоте, чтобы пластина не касалась стойки при качании, а была достаточно низкой, чтобы качаться между магнитами. С помощью уровня проверьте горизонтальность оси вращения колеса. Используйте кусок веревки для поддержки зажимов, если они не совсем горизонтальны. Лучше всего поместить веревку между двумя стропами, а затем подвесить зажим на веревке. (См. Рисунок). Дополнительные детали лего можно использовать для стабилизации маятника на подставке. Идея состоит в том, чтобы получить идеальный свинг с минимальным или нулевым отклонением.

Шаг 3: Размещение магнитов

Установите магниты в исходное положение маятника на траектории качания так, чтобы они не блокировали маятник во время его качания. Дело в том, что маятник может свободно качаться между зазором, создаваемым двумя магнитами. С помощью небольших досок и горячего клея создайте углубление, в котором можно будет удерживать магниты. Затем с помощью изоленты прикрепите магниты к «впадине», чтобы при необходимости можно было легко изменить положение магнитов.

Для достижения максимального эффекта убедитесь, что расстояние между двумя магнитами минимально, но не касайтесь пластины, когда она вращается между ними. Для достижения желаемого расстояния между двумя магнитами можно использовать любой материал (здесь используется резина). Будьте осторожны, приближая магниты друг к другу, так как они очень сильные.

Убедитесь, что правильные полюса магнитов расположены напротив друг друга и притягиваются друг к другу. Если и северный, и южный полюса противоположны друг другу, магниты будут отталкивать друг друга, и магнитная сила будет намного слабее.

При необходимости отрегулируйте высоту маятника, чтобы пластина была закрыта двумя магнитами. Это можно сделать, зажав точку поворота маятника на другой высоте.

Шаг 4: Калибровка установки

Чтобы показать влияние вихревых токов на алюминиевую пластину, позвольте маятнику свободно качаться, не подвергая его воздействию магнитного поля. Теперь поднесите магнитную долину к подставке, поместите маятник между магнитами и позвольте ему качаться. Надеюсь, вы увидите, как качели замедляются, когда они движутся через магниты, если вы используете особенно сильные магниты, они могут полностью остановиться во время первого прохода.