永磁體與運(yùn)動(dòng)非磁性導(dǎo)體相互作用實(shí)驗(yàn)裝置的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、永磁體與運(yùn)動(dòng)非磁性導(dǎo)體的相互作用是一種廣泛應(yīng)用的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，通過理論分析，提出了永磁體受力的力矩模型，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)非磁性導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)永磁體繞中心對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)，這一現(xiàn)象能夠很好的反映永磁體與運(yùn)動(dòng)非磁性導(dǎo)體的相互作用的本質(zhì)。
　　 本論文綜合運(yùn)用電子、電磁、機(jī)械、計(jì)算機(jī)科學(xué)、力學(xué)和自動(dòng)控制等技術(shù)，研制出一套新型的實(shí)驗(yàn)裝置，可以廣泛地用于電磁感應(yīng)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)研究中。該裝置選用微處理器ADuC832，由硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分所組成。

2、硬件部分包括了運(yùn)動(dòng)非磁性導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)磁體轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量電路、位置檢測(cè)電路、電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路、通訊電路、液晶顯示電路和光電門電路等。軟件部分進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。運(yùn)用這一裝置進(jìn)行永磁體與運(yùn)動(dòng)非磁性導(dǎo)體相互作用的研究，可以得出與理論分析一致的結(jié)論:當(dāng)鋁圓柱逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁體所受的合力矩始終方向向上;而順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋁圓柱的速度從零逐漸增大的過程中，有一個(gè)臨界速度存在，磁體所受的合力矩表現(xiàn)為先向下后向上;運(yùn)用U形有機(jī)玻璃支架上帶轉(zhuǎn)軸的永磁體，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)

3、非磁性導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)永磁體的轉(zhuǎn)動(dòng)。
　　 由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，永磁體轉(zhuǎn)速與鋁圓柱的線速度大小近似成正比，曲線會(huì)出現(xiàn)微小的波動(dòng)。為了解決這一問題，利用美國PASCO公司生產(chǎn)的磁懸浮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測(cè)量永磁體角加速度與鋁盤線速度的關(guān)系，并從永磁體的分子環(huán)流模型出發(fā)，運(yùn)用畢奧-薩法爾定律，場(chǎng)疊加原理，推到出磁體繞中心轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)到任意位置時(shí)，導(dǎo)體中的磁場(chǎng)分布解析表達(dá)式，進(jìn)而對(duì)磁體受到的電磁驅(qū)動(dòng)力矩進(jìn)行定量計(jì)算，以驅(qū)動(dòng)力矩與空氣阻尼力矩的共同作用可