磁阻尼和動摩擦系數(shù)的測定

1、實驗十 磁阻尼和動摩擦系數(shù)的測定【實驗目的】 1觀測磁阻尼現(xiàn)象。 2學習測量磁阻尼和動摩擦系數(shù)的方法。 3進一步了解磁阻尼系數(shù)、動摩擦系數(shù)的概念。【實驗原理】 1磁阻尼現(xiàn)象 當大塊金屬與磁場有相對運動或處在變化磁場中時，會產生電磁感應現(xiàn)象，在金屬塊內會激起感應電流，由楞次定律可以判定，感應電流的效果總是反抗引起感應電流的原因，因此金屬塊的運動要受到與運動方向相反的阻力即感應電流受到的磁場安培力作用。感應電流產生的機械效應即為磁阻尼現(xiàn)象。 2磁阻尼系數(shù)和動摩擦系數(shù)的測定原理 磁性滑塊在非鐵磁質良導體斜面上勻速下滑時，滑塊受的阻力除滑動摩擦力FS外，還有磁阻尼力FB 。 設磁性滑塊在斜面處產生的磁

2、感應強度為B；滑塊與斜面接觸的截面不變，其線度為l 。當滑塊以勻速率v下滑時，可看作斜面相對于滑塊向上運動而切割磁感應線。由電磁感應定律，在斜面上的切割磁感應線部分將產生電動勢E=Blv，如果把由于磁感應產生的電流流經斜面部分的等效電阻設為R，則感應電流應與速度v成正比，即為，此時斜面所受到的安培力F正比于電流I，即為FI 。而滑塊受到的磁阻尼力FB就是斜面所受安培力F的反作用力，方向與滑塊運動方向相反。由此推出：FB應正比于v，可表達為FB=Kv（K為常數(shù)，將它稱為磁阻尼系數(shù)）。因為滑塊運動是勻速的，故它在平行于斜面方向應達到力平衡，從而有 （10-1）式（10-1）中W是滑塊所受重力，是斜

3、面與水平面的傾角，為滑塊與斜面間的滑動摩擦系數(shù)。若將方程式（10-1）的兩邊同時除以，可得方程 （10-2）顯然，tan和成線性關系（）。作出tan -直線圖，可得斜率a和截距bK=a·W （10-3）=b （10-4）【實驗儀器】 MF-1 磁阻尼和動摩擦系數(shù)測定儀、HTM-2 霍爾開關用計時儀、磁性滑塊、3根導線、米尺。 將3M型透明隱形膠帶分別粘于磁性滑塊的兩滑動面上和鋁質斜面上，對其動摩擦系數(shù)進行研究?！緦嶒瀮热菁安襟E】 將兩傳感器的V+、V-和OUT接頭分別與HTM-1計時儀的5V、GND和INPUT接線柱相接。 調節(jié)夾子M，使斜面具有某一傾角，調節(jié)螺釘3，使滑塊下滑時不往

4、旁邊偏離。 測量重垂線和底邊的長度，計算傾角的大小。 使滑塊從斜面上端開始向下滑動，滑塊的藍色面朝下，滑塊不僅受到滑動摩擦力的作用，而且還受到磁阻尼力的作用。 在約20°45°的范圍內能達到勻速下滑的實驗條件，對于同一值，讓滑塊從不同的高度滑下，由通過兩傳感器的時間相同，來說明滑塊在A、B間的運動是勻速的。圖10-1 MF-1磁阻尼和動摩擦系數(shù)測定儀和HTM-2霍爾開關用計時儀1HTM-2霍爾開關用計時儀，它由5V直流電源和電子計時器組成；2鋁質槽形斜面，可通過夾子M的上下移動來調節(jié)傾角，在斜面的反面A、B處各裝1個霍爾開關，用計時儀可測量滑塊通過A、B的時間；3調節(jié)斜面橫

5、向傾角的螺釘，可以防止滑塊在下滑過程中靠近某一側；4重錘，用來確定底邊L和高H的長度，從而得出并計算tan和cos的值；5磁性滑塊，它是在圓柱形非磁性材料的一個滑動面上粘一薄片磁鋼制成的，因而在這一面附近的磁感應強度較強，而另一面由于離磁鋼較遠，所以它附近的磁感應強度很弱，以至可以忽略不計。為了區(qū)別，將強磁場面涂成藍色，弱磁場面涂成紅色。 傾角不變，使滑塊從不同高度c1，c2，等處滑下，記錄滑塊通過A、B兩點的時間。求取平均值。 測量A、B兩點間的距離，計算滑塊下滑速度。 改變傾角，按以上步驟再次測量。 測量滑塊質量m 。 作出tan -直線圖，由此圖求出斜率a、截距b。根據(jù)式（3）、（4）計

6、算磁阻尼系數(shù)K和滑動摩擦系數(shù) 。 用最小二乘法進行數(shù)據(jù)處理，計算磁阻尼系數(shù)K和滑動摩擦系數(shù) ?！緮?shù)據(jù)記錄】斜面的傾角滑塊從不同高度下滑通過A、B兩點間的時間T（s）L（m）H（m）（°）C1C2C3C4C5（s） AB距S= 滑塊質量m=【數(shù)據(jù)處理】序號（°）（s）y=tancosV（m/s）x=Vcosx2xy12345平均值【注意事項】 按實驗示意圖連接導線后，接通HTM-2霍爾開關計時儀的電源，在滑塊下滑前按一下計時儀的RESET鍵，復零計時數(shù)。 滑塊接觸導軌面的磁性為N極，在滑塊滑到第一個對應導軌下面的霍爾開關位置時，會使霍爾開關傳感器輸出低電平，計時儀上相應的指示燈發(fā)光，計時儀開始計時；在滑塊再滑到第二個對應導軌下面的霍爾開關位置時，霍爾開關傳感器輸出低電平，計時儀上相應的指示燈發(fā)光，計時儀停止計時，并保持所計的時間到按RESET鍵前。若滑塊接觸導軌面的磁性為S極，不會使