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愣次擺(魔術擺)

準備一個鋁片,將鋁片掛在金屬棒上,使鋁片可以自由擺動。再準備兩塊磁鐵,使兩塊磁鐵異極相對。調整磁鐵位置使鋁擺擺動時可通過兩塊磁鐵中間。輕輕將鋁擺抬高,然後放手讓鋁擺擺動。當鋁擺通過兩塊磁鐵中間時,鋁擺會立即剎車停止擺動。再將一塊被切成條狀的鋁擺掛在金屬棒上,重做實驗。被切成條狀的鋁擺可通過兩塊磁鐵中間,完全不受磁鐵影響。這個演示是利用電磁感應與渦電流的原理。 磁鐵的磁場與鋁擺的感應磁場方向相反,因此互相排斥。磁鐵作用在鋁擺上的排斥力會使鋁擺剎車。利用電磁感應及渦電流使物體剎車的過程稱為磁剎車。火車就是利用磁剎車原理剎車的。被切成條狀的鋁擺不易產生渦電流,因此不會產生磁剎車。
 
 
準備一個鋁片,將鋁片掛在金屬棒上,使鋁片可以自由擺動。再準備兩塊磁鐵,使兩塊磁鐵異極相對。調整磁鐵位置使鋁擺擺動時可通過兩塊磁鐵中間。輕輕將鋁擺抬高,然後放手讓鋁擺擺動。當鋁擺通過兩塊磁鐵中間時,鋁擺會立即剎車停止擺動。再將一塊被切成條狀的鋁擺掛在金屬棒上,重做實驗。被切成條狀的鋁擺可通過兩塊磁鐵中間,完全不受磁鐵影響。

這個演示是利用電磁感應與渦電流的原理。假設磁鐵的磁場垂直紙面向內,當鋁擺進入磁鐵的磁場時,通過鋁擺垂直向內的磁通量增加。法拉第定理告訴我們:通過鋁擺的磁通量改變時鋁擺會產生感應電流。愣次定律則告訴我們:感應電流所產生的感應磁場會阻抗外界磁通量的改變。因此鋁擺會產生一個垂直紙面向外的感應磁場,以抵抗增加的向內磁通量。依據磁場右手定則:右手四個手指沿著電流方向彎曲,大姆指的方向就是磁場的方向,鋁擺會產生一個逆時鐘方向的感應電流。這樣的感應電流成漩渦狀,因此稱為渦電流。

磁鐵的磁場與鋁擺的感應磁場方向相反,因此互相排斥。磁鐵作用在鋁擺上的排斥力會使鋁擺剎車。利用電磁感應及渦電流使物體剎車的過程稱為磁剎車。火車就是利用磁剎車原理剎車的。被切成條狀的鋁擺不易產生渦電流,因此不會產生磁剎車。

資料提供

海洋大學光電科學研究所 周祥順 教授
E-mail:hschou@mail.ntou.edu.tw
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