[实用新型]涡流和磁阻尼演示装置

说明书

本实用新型涉及一种涡流和磁阻尼演示装置，特别涉及一种能够更加直观地验证涡流和磁阻尼现象的电磁学实验演示装置。本实用新型包括底座、永磁铁、扁平玻璃管和3个铝环，其中底座、永磁铁、扁平玻璃管三者粘合连接在一起形成一个座式的主体，所述3个铝环分别为闭合铝环、双向LED铝环和开口铝环。进行演示时，首先将闭合铝环沿扁平玻璃管内腔放下，铝环保持了较慢的下降速度通过玻璃管，当开口铝环放下时，发现其降落速度基本符合自由落体运动，最后将双向LED铝环沿扁平玻璃管放下，铝环保持了较慢的下降速度，同时某一个LED小灯保持发亮，实验现象能够直观地演示涡流电流及电磁阻尼现象。

技术领域

本实用新型涉及一种涡流和磁阻尼演示装置，特别涉及一种能够更加直观地验证涡流和磁阻尼现象的电磁学实验演示装置。

背景技术

涡流和磁阻尼等电磁学概念与电磁学中的其它概念一样，理解起来比较抽象，因此将一些抽象的概念转换为看的见﹑摸得着的演示实验具有重要意义。常见的涡流和磁阻尼现象演示装置结构通常为将开槽和未开槽的船型金属摆置于永磁铁形成的磁场中，观察磁场对二者摆动影响的不同，或者是将开口铜环和未开口铜环分别在铜环法线平行于外磁场磁力线的条件下进行自由下落，观察二者下落速度的不同。但是已有演示装置存在以下不足：首先，实验装置不够简便，便携性差，不利于在非实验室条件下进行演示。其次，对于涡流的存在，演示的直观程度欠佳。

发明内容

为了克服上述涡流和磁阻尼演示装置的不足，提供了一种新的涡流和磁阻尼验证演示装置，该装置不但提高了演示装置的便携性，而且通过点亮LED管进一步揭示了涡流及磁阻尼的本质特性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：所述的涡流和磁阻尼演示装置，包括底座、永磁铁、扁平玻璃管和3个铝环，所述的底座、永磁铁、扁平玻璃管三者粘合连接在一起形成一个座式的主体，整个装置简单、便携。

所述3个铝环分别为闭合铝环、双向LED铝环和开口铝环，3者的尺寸大小一致，尺寸范围如下，外径7-8cm，环宽0.4-1.0cm，厚度0.2-0.5cm，其中闭合铝环为符合上述尺寸的金属铝环，根据电磁学理论内容，闭合的导电金属环可以产生较大的涡流，而涡流在金属环中会产生热量，根据能量守恒原理，金属环高度下降提供重力势能将有一大部分转换成内能，因此转换成的动能就会减少，表现的现象就是闭合铝环进入磁场和离开磁场的过程下降缓慢，速度明显低于自由落体。开口铝环通过在闭合铝环的某段进行开口制成。根据电磁学理论，由于开口设计不能在铝环中产生较大的涡流，没有上述的能量转换，因此开口铝环的下降速度基本与自由落体过程一致。闭合铝环虽然很大程度上验证了涡流及磁阻尼效应的存在，通过在闭合铝环的某段进行开口并在开口处焊接上两个方向相反的发光二极管制成所述的双向 LED铝环，则进行上述下落实验时，在进入磁场和离开磁场时，除了下降速度明显降低，不论涡流的方向如何，反向并联的两个LED灯中的一个会发光，这样就更加直观的验证了环路中存在涡流电流。

所述底座是四棱椎体的一部分,所述四棱椎体的底端面积比上端面积大,所述底座的高度为10-15cm,该高度能够保证将扁平玻璃管和磁铁举到特定的高度，铝环在通过磁极下落后，能够有足够的空间从扁平玻璃管中掉落出来。

所述的永磁铁N极或S极朝外伸出底座，朝外的磁极外侧面粘合所述的扁平玻璃管，永磁铁的横截面积为矩形，水平方向宽度为6-8cm，竖直方向的高度为6-8cm，该尺寸与铝环的直径相当。

所述扁平玻璃管宽度为9-10cm,高度为10cm,管沿竖直方向安装，扁平玻璃管的底端低于磁铁下侧边缘0.5-1cm,通过强力胶固定于磁极外侧平面，透明的扁平玻璃管便于观察者观察铝环的下降情况和LED小灯的发光情况。