大学物理演示实验

2024年3月17日发(作者：金逸)

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电磁阻尼摆

实验目的

1. 观察金属摆在交变电场中，由于涡流的存在而受到的阻尼。

2. 通过实验了解涡流的产生以及作用原理

3. 通过 强阻尼摆和弱阻尼摆的衰减快慢分析影响阻尼因子

实验器材

电磁阻尼摆演示仪，220伏交流电源，如图（a）（b）所示。

a b

实验原理

在线圈未加电时，电磁铁没有被励磁，所以，摆动不受阻碍。但当线圈通有交流电时，电磁铁被励磁，由于摆动使穿过摆的磁通量发生改变，因而产生感应电动势，进而产生感应电流，这就是涡电流。按楞次定律，涡电流的磁场与原磁场的作用，阻碍摆锤的运动，这就是电--------------------------------------------------------------

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磁阻尼作用。若是开口摆锤，涡电流减小，阻尼作用也减小,若未开口，若未开口，则电流比较大，阻尼作用也大。 当金属摆锤在两磁极间往复通过时，磁通量发生变化，因而产生感应电流,这就是涡电流。按照楞次定律，涡电流的磁场与原磁场的作用，阻碍摆锤的运动。阻尼摆的阻尼现象是涡流作用的实例。铝片在磁场中摆动切割磁力线产生了涡流，涡流在磁场中受力方向与摆动方向相反，因而阻碍了它和磁场的相对运动。在摆片上开断糟，是为了使涡流回路的截面积变小，电阻增大，产生的涡流强度减弱，故制动作用大大减小，摆幅的衰减就比较慢。--------------------------------------------------------------

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实验操作与现象

 在未通电时，观察金属摆是否能自由地摆动（忽略机械损耗和空气阻力）。

实验现象：在未通电时，块式和耙式铝片均正常自由摆动

 接通交流电源，再观察金属摆摆动的情况，是否很快就停了下来？

接通交流电源之后，块状铝片立马停下来，而耙式铝片缓慢的停下来，但相对于没有通电时要快些停下来。

原理应用

电磁炉

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电磁炉采用了磁场感应涡流加热原理，它利用交变电流通过线圈产生交变磁场，当磁场内的磁感线传到含铁质锅的底部时，即会产生无数强大的小涡流，使锅本身自行迅速发热，然后再加热锅内的食物。

感应加热

利用足够大的电力在导体中产生很大的涡流，导体中电流可以发热，使金属受热甚至熔化。所以制造了感应炉，用来冶炼金属。在感应炉中，有产生高频电流的大功率电源和产生交变磁场的线圈，线圈的中间放置一个耐火材料（例如陶瓷）制成的坩埚，用来放有待熔化的金属。涡流感应加热的应用很广泛，如用高频感应炉冶炼金属，用高频塑料热压机过塑，以及把涡流热疗系统用于治疗，金属材料学中常用于感应淬火、感应退火等方法来提高工件的表面硬度与耐磨性。

感应加热的优点：

1.非接触式加热，热源和受热物件可以不直接接触

2.加热效率高，速度快，可以减少表面氧化现象

3.容易控制温度，提高加工精度

4.可实现局部加热--------------------------------------------------------------

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5.可实现自动化控制

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