磁鐵太空漫步

磁鐵太空漫步

目的

瞭解磁鐵與金屬有相對運動時,如何產生渦電流(eddy surrent),以及楞次定律(lenz law)如何解釋磁煞車效應。

實驗

實驗裝置:約一米長的鋁管一枝,垂直站立。強力磁鐵(neodymium magnet, 釹鐵硼磁鐵)、乒乓球各一只。

1.讓乒乓球在鋁管中自由下落,觀察下落的情形。

2.讓強力磁鐵在鋁管中自由下落,觀察下落的情形。

3.比較兩實驗的差別。

 

原理思考

為什麼掉落的速度會有差別呢?

磁鐵運動時造成週遭磁通量(magnetic flux)的變化,因此在鋁管內部產生感應電動勢(induced emf )形成渦電流(eddy current),此時,渦電流產生的磁場方向與磁鐵的磁場方向相反,磁鐵受到相斥的作用力、也就是阻力,因此造成磁鐵以較慢的速率落下。

討論

1.若置換成其它材質(ex. 塑膠、鐵、銅…)的圓管,則會有何種情形發生?

2.相同材質不同管徑對其掉落速度影響為何?

3.若在磁鐵上施加重物,則磁鐵下落的速度是否會改變?

關於實驗

可同本網站中的下落磁鐵感應煞車鋁片飄浮做比較。

參考資料

 “University Physics", Rev. ed., John Wiley & Sons, 1995, USA., Ch31. H. Benson

製作

v.1 曾助理

指導老師

朱慶琪

撰稿

黃時霖、朱慶琪