磁阻尼和動(dòng)摩擦系數(shù)的測定

1、實(shí)驗(yàn)十 磁阻尼和動(dòng)摩擦系數(shù)的測定【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1觀測磁阻尼現(xiàn)象。 2學(xué)習(xí)測量磁阻尼和動(dòng)摩擦系數(shù)的方法。 3進(jìn)一步了解磁阻尼系數(shù)、動(dòng)摩擦系數(shù)的概念。【實(shí)驗(yàn)原理】 1磁阻尼現(xiàn)象 當(dāng)大塊金屬與磁場有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或處在變化磁場中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在金屬塊內(nèi)會(huì)激起感應(yīng)電流，由楞次定律可以判定，感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因，因此金屬塊的運(yùn)動(dòng)要受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的阻力即感應(yīng)電流受到的磁場安培力作用。感應(yīng)電流產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)即為磁阻尼現(xiàn)象。 2磁阻尼系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)的測定原理 磁性滑塊在非鐵磁質(zhì)良導(dǎo)體斜面上勻速下滑時(shí)，滑塊受的阻力除滑動(dòng)摩擦力FS外，還有磁阻尼力FB 。 設(shè)磁性滑塊在斜面處產(chǎn)生的磁

2、感應(yīng)強(qiáng)度為B；滑塊與斜面接觸的截面不變，其線度為l 。當(dāng)滑塊以勻速率v下滑時(shí)，可看作斜面相對(duì)于滑塊向上運(yùn)動(dòng)而切割磁感應(yīng)線。由電磁感應(yīng)定律，在斜面上的切割磁感應(yīng)線部分將產(chǎn)生電動(dòng)勢E=Blv，如果把由于磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流流經(jīng)斜面部分的等效電阻設(shè)為R，則感應(yīng)電流應(yīng)與速度v成正比，即為，此時(shí)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(yùn)動(dòng)方向相反。由此推出：FB應(yīng)正比于v，可表達(dá)為FB=Kv（K為常數(shù)，將它稱為磁阻尼系數(shù)）。因?yàn)榛瑝K運(yùn)動(dòng)是勻速的，故它在平行于斜面方向應(yīng)達(dá)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(dòng)摩擦系數(shù)。若將方程式（10-1）的兩邊同時(shí)除以，可得方程 （10-2）顯然，tan和成線性關(guān)系（）。作出tan -直線圖，可得斜率a和截距bK=a·W （10-3）=b （10-4）【實(shí)驗(yàn)儀器】 MF-1 磁阻尼和動(dòng)摩擦系數(shù)測定儀、HTM-2 霍爾開關(guān)用計(jì)時(shí)儀、磁性滑塊、3根導(dǎo)線、米尺。 將3M型透明隱形膠帶分別粘于磁性滑塊的兩滑動(dòng)面上和鋁質(zhì)斜面上，對(duì)其動(dòng)摩擦系數(shù)進(jìn)行研究。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】 將兩傳感器的V+、V-和OUT接頭分別與HTM-1計(jì)時(shí)儀的5V、GND和INPUT接線柱相接。 調(diào)節(jié)夾子M，使斜面具有某一傾角，調(diào)節(jié)螺釘3，使滑塊下滑時(shí)不往

4、旁邊偏離。 測量重垂線和底邊的長度，計(jì)算傾角的大小。 使滑塊從斜面上端開始向下滑動(dòng)，滑塊的藍(lán)色面朝下，滑塊不僅受到滑動(dòng)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(nèi)能達(dá)到勻速下滑的實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)于同一值，讓滑塊從不同的高度滑下，由通過兩傳感器的時(shí)間相同，來說明滑塊在A、B間的運(yùn)動(dòng)是勻速的。圖10-1 MF-1磁阻尼和動(dòng)摩擦系數(shù)測定儀和HTM-2霍爾開關(guān)用計(jì)時(shí)儀1HTM-2霍爾開關(guān)用計(jì)時(shí)儀，它由5V直流電源和電子計(jì)時(shí)器組成；2鋁質(zhì)槽形斜面，可通過夾子M的上下移動(dòng)來調(diào)節(jié)傾角，在斜面的反面A、B處各裝1個(gè)霍爾開關(guān)，用計(jì)時(shí)儀可測量滑塊通過A、B的時(shí)間；3調(diào)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(cè)；4重錘，用來確定底邊L和高H的長度，從而得出并計(jì)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(gè)滑動(dòng)面上粘一薄片磁鋼制成的，因而在這一面附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度較強(qiáng)，而另一面由于離磁鋼較遠(yuǎn)，所以它附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度很弱，以至可以忽略不計(jì)。為了區(qū)別，將強(qiáng)磁場面涂成藍(lán)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(diǎn)的時(shí)間。求取平均值。 測量A、B兩點(diǎn)間的距離，計(jì)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(zhì)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(jì)

6、算磁阻尼系數(shù)K和滑動(dòng)摩擦系數(shù) 。 用最小二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算磁阻尼系數(shù)K和滑動(dòng)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(diǎn)間的時(shí)間T（s）L（m）H（m）（°）C1C2C3C4C5（s） AB距S= 滑塊質(zhì)量m=【數(shù)據(jù)處理】序號(hào)（°）（s）y=tancosV（m/s）x=Vcosx2xy12345平均值【注意事項(xiàng)】 按實(shí)驗(yàn)示意圖連接導(dǎo)線后，接通HTM-2霍爾開關(guān)計(jì)時(shí)儀的電源，在滑塊下滑前按一下計(jì)時(shí)儀的RESET鍵，復(fù)零計(jì)時(shí)數(shù)。 滑塊接觸導(dǎo)軌面的磁性為N極，在滑塊滑到第一個(gè)對(duì)應(yīng)導(dǎo)軌下面的霍爾開關(guān)位置時(shí)，會(huì)使霍爾開關(guān)傳感器輸出低電平，計(jì)時(shí)儀上相應(yīng)的指示燈發(fā)光，計(jì)時(shí)儀開始計(jì)時(shí)；在滑塊再滑到第二個(gè)對(duì)應(yīng)導(dǎo)軌下面的霍爾開關(guān)位置時(shí)，霍爾開關(guān)傳感器輸出低電平，計(jì)時(shí)儀上相應(yīng)的指示燈發(fā)光，計(jì)時(shí)儀停止計(jì)時(shí)，并保持所計(jì)的時(shí)間到按RESET鍵前。若滑塊接觸導(dǎo)軌面的磁性為S極，不會(huì)使