非磁性运动导体与永磁体相互作用研究

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磁体与非磁性运动导体间的相互作用是一种应用广泛的电磁感应现象,它的原理被广泛应用在磁制动、磁悬浮列车、磁悬浮轴承、磁感应探伤等领域。本文在研究磁体与非磁性运动导体之间相互作用的基础上,通过理论分析,推导出了一种新的非接触驱动方式:非磁性运动导体驱动磁体转动,并以实验实现了这种驱动。由分子环流模型和毕奥-萨伐尔定律,计算得到了所用矩形永磁体外部空间的磁场分布解析表达式。从基本的电磁感应定律、欧姆定律和安培定律出发,运用MATLAB对相互作用中磁体处于静态下的受力与磁体磁感应强度、非磁性导体的运动速度及电导率间的关系进行了定量计算。为了验证该模型的正确性,设计了一种新的在铝合金气垫导轨上进行了磁阻尼效应研究的磁阻尼力测量实验装置,克服了摩擦力和重力对运动磁体与非磁性导体相互作用产生的磁阻尼效应的影响,推导了相互作用过程中各物理量间的解析关系,并运用自己开发的专用实验设备,获得了与理论推导一致的实验结果。运用气垫导轨上的磁阻尼效应实验验证了磁体与非磁性运动导体相互作用定量计算理论模型的可行性。最后运用自感理论对相互作用中的磁悬浮效应做了新的解释,澄清了PASCO公司对“磁悬浮实验装置”中由电磁感应产生的物理现象在原理解释上的模糊之处,并给出了只能在特定位置上观察到磁悬浮现象的原因。
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