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磁阻尼系数战动摩擦系数的丈量

时间:2019-07-31 15:37 来源:http://www.gxlhr.cn 作者:www.hg6288.com 字号:

  磁阻尼系数和动摩擦系数的丈量 磁阻尼是电磁学中的主要概念, 它所发生的机械效应有很普遍的适用价值, 而摩擦系数 的丈量正在工业中也经常使用。 本尝试安拆用于丈量磁性滑块正在非铁磁性良导体斜面上匀速下 滑时的速度,通过数据处置,求出磁阻尼系数和滑动摩擦系数。本尝试仪涉及力学、电磁学 等物理概念,是一个主要的设想性研究性力学尝试。 【目标取要求】 1.察看磁阻尼现象,控制磁阻尼概念及用处。 2.察看滑动摩擦现象,领会摩擦系数正在工业中的使用。 3.学会将非线性方程化成线性方程进行数据处置的方式。 4.用做图法求磁阻尼系数和动摩擦系数。 【尝试道理】 磁性滑块正在非铁磁性良导体斜面上匀速下滑时,滑块受的阻力除滑动摩擦力 Fs 外,还 有磁阻尼力 FB。设磁性滑块正在斜面处发生的磁强度为 B,滑块取斜面接触的截面不变, 其长度为 l 。 当滑块以匀速度 v 下滑时, 正在斜面上的切割磁线部门将发生电动势 ε=B l v。 若是把因为磁发生的电流流经斜面部门的等效电阻设为 R, 则电流应取速度 v 成正 比,即:I=B l v/R ,此时斜面所遭到的安培力 F 反比于电流 I,即:F∝I。而滑块遭到的磁 阻尼力 FB 就是斜面所受安培力 F 的反感化力,标的目的取滑块活动标的目的相反。由此推出:FB 应 反比于 v,可表达为:F=Kv(K 为,将它称为磁阻尼系数) 。由于滑块活动是匀速的, 故它正在平行于斜面标的目的应达到力均衡,从而有: W sin θ = K ν + ? W cos θ (1) ⑴式中 W 是滑块所受沉力,θ 是斜面取程度面的倾角,μ为滑块取斜面间的滑动摩擦系数。 若将⑴式的两边同时除以 Wcosθ,可得: tanθ = K ν ? +? W cos θ (2) 明显 tanθ 和 v/cosθ 呈线性关系(y=ax+b) 。做出 tanθ-(v/cosθ)曲线图,即可得斜率 K/W 和 截距μ。 K=a·W ?=b 【仪器取器材】 1.FD-MF-B 磁阻尼和动摩擦系数尝试仪如图 1 所示, 1 (3) (4) 图 1 FD-MF-B 磁阻尼和动摩擦系数尝试仪 图 1 中(1)是智能计时器,它由 5V 曲流电源和电子计时器构成; (2)是铝质槽型斜 面导轨,可通过调理支架的挪动来调理斜面倾角 θ,正在铝质槽型斜面的 A、B 处各拆 1 个霍尔开关做计时传感器, (3)是磁性滑块。当磁性滑块滑过 A、B 两点时,计时器可丈量 滑块通过 A、B 两点的时间。倾角 θ 的丈量是通过用程度标尺读出 bc 的距离和 ab、ac 的已 1 bc 2 知尺寸由 θ = arccos ac 计较所得。通过倾角 θ,即可求得 tanθ 和 cosθ 的值。由式(2) 、 (3)(4)即可求得 K 和μ。 、 2.智能计时器利用方式: 先毗连好计时器取计时传感器的连线 分钟,按一下计时/保留键,即 可起头尝试。智能计时器利用方式如下: ①按下复位键后 5 位数码管全数显示 8。 ②按下计时/保留键后第 1 位数码管显示一条上横线(暗示期待计时) 。 ③采集到第一个计时脉冲时, 1 位数码管显示一条中横线 位数码管起头跳动 第 后 (表 示起头计时) 。 ④采集到第二个计时脉冲时,第 1 位数码管显示一条下横线 位数码管遏制跳动, 并显示时间(单元秒) 。 ⑤反复按下计时/保留键后,起头再次期待计时。前一次时间已被回忆保留,计时满 10 次后,5 位数码管全数变暗,申明 10 次计时已满。 ⑥按下查阅键后,第 1 位数码管顺次显示 0-9,代表被保留数据的第 1 到第 10 次,后 4 位数码管则显示时间(单元秒) 。 2 【尝试内容取步调】 1. 调理程度调理螺钉,使磁性滑块从斜面导轨下滑时,滑块能连结曲线下滑不取导轨侧面 相碰。 2. 将磁性滑块和通俗非磁性滑块别离从斜面导轨下滑,并改变斜面导轨倾角,察看磁阻尼 现象和动摩擦力现象。 3. 调理斜面导轨为某一倾角,磁性滑块 N 面向下(只要 N 极面临霍耳开关时,计时器才 能计时。 )从斜面导轨 5 个分歧高度 C1,C2,……,C5 滑下,正在表 1 中记实磁性滑块通 过 AB 两点的时间 t。改变斜面导轨倾角,反复上述尝试,得出斜面导轨倾角正在多大范 围内,磁性滑块均能做匀速活动。 4. 由表 1 尝试成果确定确定磁性滑块做匀速曲线活动时斜面倾角 θ 范畴,正在该范畴内改变 分歧 θ 值,丈量磁性滑块下滑速度 v 和倾角 θ 关系数据,并记实正在表格 2 内。 【留意事项】 】 1. 每次下滑前按一下计时/保留键,计数器从动清零并期待计时,计时/保留可进行 10 次 (0-9),满 10 次后必需进行复位后从头起头计时/保留。 2. 磁阻尼系数的大小取滑块概况的磁强度相关,取导轨的相关。滑动摩擦系数取 导轨概况和滑动块概况的接触环境相关。故因为滑块的磁强度分歧或略有变化。 3. 因为滑动摩擦系数取接触概况相关, 务请尝试前用柔嫩的纸细心擦拭尝试导轨和尝试滑 块。请寄望湿度和尘埃对滑动摩擦的影响。 【数据处置取阐发】 1.记实表格 表 1 磁性滑块从斜面导轨分歧倾角和分歧高度下滑时的尝试数据 斜面倾角 bc/m θ/° 滑块从分歧高度滑下通过 A、B 两点的时间 t/s t /s C1 C2 C3 C4 C5 3 和滑动摩擦系数μ 表 2 计较磁阻尼系数 K 和滑动摩擦系数μ数据处置成果 bc/m θ/° t/s cosθ v/(m/s) v/cosθ/(m/s) tanθ 序号 1 2 3 4 5 2.数据处置要求 (1)由表 1 所测数据确定磁性滑块做匀速曲线活动时斜面倾角 θ 范畴,并说由。已知 ab=0.500m,ac=0.500m。 (2)当磁性滑块正在斜面上做匀速曲线 种分歧倾角 θ,单次丈量磁性滑块通 过 AB 两点的时间 t,计入表 2。以 tanθ-v/cosθ 关系做图,求得磁阻尼系数 K 和滑动摩擦系 数μ。已知 AB 两点间距离=0.2600m;滑块质量 m=11.07×10-3kg。 【思虑题】 1. 磁阻尼系数的大小取哪些要素相关? 2. 惹起尝试误差的缘由有哪些?正在做尝试的过程中,如何才能尽量减小尝试误差? 4

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