永磁體與運動非磁性導體相互作用實驗裝置的研究與設(shè)計.pdf

1、永磁體與運動非磁性導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，可以實現(xiàn)運動非磁性導體驅(qū)動永磁體繞中心對稱軸旋轉(zhuǎn)，這一現(xiàn)象能夠很好的反映永磁體與運動非磁性導體的相互作用的本質(zhì)。
　　 本論文綜合運用電子、電磁、機械、計算機科學、力學和自動控制等技術(shù)，研制出一套新型的實驗裝置，可以廣泛地用于電磁感應(yīng)理論教學和實驗研究中。該裝置選用微處理器ADuC832，由硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分所組成。

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

3、非磁性導體驅(qū)動永磁體的轉(zhuǎn)動。
　　 由實驗結(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，曲線會出現(xiàn)微小的波動。為了解決這一問題，利用美國PASCO公司生產(chǎn)的磁懸浮實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測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)，運用畢奧-薩法爾定律，場疊加原理，推到出磁體繞中心轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)到任意位置時，導體中的磁場分布解析表達式，進而對磁體受到的電磁驅(qū)動力矩進行定量計算，以驅(qū)動力矩與空氣阻尼力矩的共同作用可