推廣版磁鐵太空漫步

推廣版磁鐵太空漫步

目的

修改「磁鐵太空漫步」實驗的設計及製作,以利推廣及攜帶。

 

實驗

實驗裝置:約30公分的鋁管2支,其一為兩端開口之圓管(A鋁管),另一則將管身切開一溝槽(B鋁管),並將兩鋁管垂直站立。

1.讓鐵球從兩個鋁管自由下落,觀察下落的情形。

2.讓強力磁鐵在A鋁管中自由下落,觀察下落的情形。

3.讓強力磁鐵在B鋁管中自由下落,觀察下落的情形。

4.各放置一塊強力磁鐵使之在A、B鋁管中自由下落,觀察兩者下落的情形。

 

原理思考

為什麼掉落的速度會有差別呢?切有溝槽的鋁管又有何差別?

 

磁生電、電生磁
磁鐵運動時造成週遭磁通量(magnetic flux)的變化,因此鋁管內部產生感應電動勢(induced emf )及渦電流(eddy current)。此時,渦電流產生的磁場抵抗磁鐵落下的運動,造成磁鐵以較慢的速率掉落。
渦電流決定抗力大小
磁場抵抗磁鐵的力量,取決於渦電流的大小及方向。B鋁管因切有溝槽,其形成的渦電流相較於A管是較小的,因此磁場抵抗磁鐵的力量較弱。 

 

關於實驗

1.可比較本網站中的下落磁鐵感應煞車鋁片飄浮探戈擺做比較。

2.材料:鋁管(金屬材料店可買到)、磁鐵(強力磁鐵效果較佳)。

 

參考資料

1.可參考磁鐵太空漫步,國立中央大學物裡演示實驗。

2.Harris Benson, University Physics, Chapter 31, Electromagnetic Induction.

 

製作

朱慶琪、張宇靖

 

指導老師

朱慶琪

 

撰稿

 蔡昌翰、黃時霖、朱慶琪