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磁阻尼战动摩擦系数的测定

时间:2019-08-03 17:38 来源:http://www.gxlhr.cn 作者:www.hg6288.com 字号:

  磁阻尼和动摩擦系数的测定 【尝试目标】 1.不雅测磁阻尼现象。 2.进修丈量磁阻尼和动摩擦系数的方式。 3.进一步领会磁阻尼系数、动摩擦系数的概念。 【尝试道理】 1.磁阻尼现象 当大块金属取有相对活动或处正在变化中时,会发生电磁现象,正在金属块 内会激起电流,由楞次定律能够鉴定,电流的结果老是惹起电流的缘由, 因而金属块的活动要遭到取活动标的目的相反的阻力—即电流遭到的安培力感化。感 应电流发生的机械效应即为磁阻尼现象。 2.磁阻尼系数和动摩擦系数的测定道理 磁性滑块正在非铁磁质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,其线度为 l 。 当滑块以匀速度 v 下滑时,可看做斜面相对于滑块向上活动而切割磁线。由电磁 定律,正在斜面上的切割磁线部门将发生电动势 E=Blv,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 成反比,即为 I ? Blv ,此时斜面所 R 遭到的安培力 F 反比于电流 I,即为 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 FB=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? ? Kv ? ?W cos? (10-1) 式(10-1)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。若将方程式(10-1)的两边同时除以W cos? ,可得方程 tan? ? K ? v ? ? W cos? (10-2) 明显,tanθ 和 v 成线性关系( y ? ax ? b )。做出 tanθ - v 曲线图,可得斜率 a 和 c os? c os? 截距 b K = a·W (10-3) μ=b (10-4) 【尝试仪器】 MF-1 磁阻尼和动摩擦系数测定仪、HTM-2 霍尔开关用计时仪、磁性滑块、3 根导线M 型通明胶带别离粘于磁性滑块的两滑动面上和铝质斜面上,对其动摩擦系 数进行研究。 【尝试内容及步调】 ⑴ 将两传感器的 V+、V-和 OUT 接头别离取 HTM-1 计时仪的 5V、GND 和 INPUT 接 线柱相接。 ⑵ 调理夹子 M,使斜面具有某一倾角,调理螺钉 3,使滑块下滑时不往旁边偏离。 ⑶ 丈量沉垂线和底边的长度,计较倾角的大小。 ⑷ 使滑块从斜面上端起头向下滑动,滑块的蓝色面朝下,滑块不只遭到滑动摩擦力的 感化,并且还遭到磁阻尼力的感化。 ⑸ 正在约 20°<θ<45°的范畴内能达到匀速下滑的尝试前提,对于统一 θ 值,让滑块 从分歧的高度滑下,由通过两传感器的时间不异,来申明滑块正在 A、B 间的活动是匀速的。 图 10-1 MF-1 磁阻 定仪和 HTM-2 霍尔开关用计时仪 尼和动摩擦系数测 1.HTM-2 霍尔开关用计时仪,它由 5V 曲流电源和电子计时器构成; 2.铝质槽形斜面,可通过夹子 M 的上下挪动来调理倾角 θ,正在斜面的 A、B 处各拆 1 个霍尔开 关,用计时仪可丈量滑块通过 A、B 的时间; 3.调理斜面横向倾角的螺钉,能够防止滑块鄙人滑过程中接近某一侧; 4.沉锤,用来确定底边 L 和高 H 的长度,从而得出 θ 并计较 tanθ 和 cosθ 的值; 5.磁性滑块,它是正在圆柱形非磁性材料的一个滑动面上粘一薄片磁钢制成的,因此正在这一面附近的 磁强度较强,而另一面因为离磁钢较远,所以它附近的磁强度很弱,以致能够忽略不计。为了区 别,将强面涂成蓝色,弱面涂成红色。 ⑹ 倾角不变,使滑块从分歧高度 c1,c2,…等处滑下,记实滑块通过 A、B 两点的时 间。求取平均值。 ⑺ 丈量 A、B 两点间的距离,计较滑块下滑速度。 ⑻ 改变倾角 θ,按以上步调再次丈量。 ⑼ 丈量滑块质量 m 。 ⑽ 做出 tanθ - v 曲线图,由此图求出斜率 a、截距 b。按照式(3)、(4)计较磁阻 c os? 尼系数 K 和滑动摩擦系数 μ 。 ⑾ 用最小二乘法进行数据处置,计较磁阻尼系数 K 和滑动摩擦系数 μ 。 【数据记实】 斜面的倾角 L(m) H(m) θ(°) 滑块从分歧高度下滑通过 A、B 两点间的时间 T(s) C1 C2 C3 C4 C5 T (s) AB 距 S= 【数据处置】 滑块质量 m= 序号 θ(°) y=tanθ cosθ V(m/s) x=V∕ x2 xy T (s) cosθ 1 2 3 4 5 平均值 —— —— —— —— 【留意事项】 ⑴ 按尝试示企图毗连导线 霍尔开关计时仪的电源,正在滑块下滑前按 一下计时仪的 RESET 键,复零计时数。 ⑵ 滑块接触导轨面的磁性为 N 极,正在滑块滑到第一个对应导轨下面的霍尔开关时, 会使霍尔开关传感器输出低电平,计时仪上响应的灯发光,计时仪起头计时;正在滑块 再滑到第二个对应导轨下面的霍尔开关时,霍尔开关传感器输出低电平,计时仪上相 应的灯发光,计时仪遏制计时,并连结所计的时间到按 RESET 键前。若滑块接触导轨 面的磁性为 S 极,不会使霍尔开关传感器输出低电平,计时仪不计时。 ⑶ 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实 验滑块。请寄望湿度和尘埃对滑动摩擦的影响。 【思虑题】 1.磁阻尼系数的大小取哪些要素相关?