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  定義:當導體在磁場中運動時,感應電流會使導體受到安培力,安培力的方向總是阻礙導體的運動,這種現象稱為電磁阻尼。

  電磁阻尼現象源於電磁感應原理。宏觀現象即為:當閉合導體與磁極發生相對運動時,兩者之間會產生電磁阻力,阻礙相對運動。這一現象可以用楞次定律解釋:閉合導體與磁極發生切割磁感線的運動時,由於閉合導體所穿透的磁通量發生變化,閉合導體會產生感生電流,這一電流所產生的磁場會阻礙兩者的相對運動。其阻力大小正比於磁體的磁感應強度、相對運動速度等物理量。

  電磁阻尼現象廣泛應用於需要穩定摩擦力以及制動力的場合,例如電度表、電磁製動機械,甚至磁懸浮列車等。

  為了簡單可靠地增加系統的穩定性、抑制轉子的共振峰值.提出了一種新型的被動式電磁阻尼器.它的結構類似於電磁軸承.但無需閉環控制,採用直流電工作。通過分析發現,電磁阻尼器線圈內由於轉子渦動時變化的磁場而產生的波動電流與轉子位移間的相位差是產生阻尼的原因,推導了波動電流、阻尼係數的計算公式。實驗結果顯示該阻尼器提供的阻尼能夠有效地抑制共振振幅。

  電磁阻尼:

  在磁場中轉動的線圈,會產生感應電動勢。若線圈的外電路閉合,則在線圈中會產生感應電流。磁場對感應電流將產生安培力,形成與原來轉動方向相反的力偶矩,對線圈的轉動起阻尼作用。下列兩種方法,分別演示短路線接上后,對靈敏電流計和電動機的電磁阻尼效果。

  方法一

  目的 演示靈敏電流計的短路保護。

  器材 靈敏電流計,導線等。

  操作

  (1)將靈敏電流計搖動后,使指針有較大的擺動幅度。停止搖動后,可觀察指針要擺動多次,經一定時間才能停止下來。

  (2)再次搖動靈敏電流計,使其有較大的擺幅。立即在兩個接線柱上接上一根導線(短路線),可發現指針擺幅迅速減小,比不連短路線時擺動的時間短得多。這是由於與指針相連的線圈在磁場中擺動時產生了感應電流,線圈受到安培力形成的阻力矩的作用,使指針擺幅迅速衰減。這樣能起到阻尼保護的作用。

  (3)再搖動已連上短路線的靈敏電流計,可見指針擺動幅度很小,且迅速停下。理由同操作(2)。

  說明

  (1)通常JD409或JD409-1型靈敏電流計的阻尼時間小於4S,因為此種靈敏電流計的動圈鋁框是閉合的,已有一定的阻尼作用。所以本演示中最好採用老式的靈敏電流計(內部動圈鋁框是不閉合的),演示短路阻尼效果更好。

  (2)本實驗說明靈敏電流計不用時,應在兩接線柱上加上短路線,以達到阻尼保護的作用。防止在搬動或運輸過程中,電流計受到振動,指針振幅過大而被撞彎或軸尖脫落等情況。

  方法二

  目的 演示電動機的短路制動方法。

  器材 玩具電機,單刀雙位開關,乾電池,導線等。

  操作

  (1)將玩具電動機、兩節乾電池、單刀雙位開關用導線連接如圖。

  (2)將單刀雙位開關扳到a,電動機即高速轉動。切斷電源,可見電動機斷電后,仍能較長時間保持轉動。記下從切斷電源到完全停轉的時間。

  (3)再次將開關扳到a,電動機高速轉動后,即將單刀雙位開關扳到b。發現電動機會迅速停止轉動。與操作(2)形成明顯對比。這是因為已經高速轉動的電動機轉子,在切斷供電后,仍在磁場中高速轉動,轉子中會產生感應電動勢。若這時將外電路閉合(如開關打到b),在電路中會產生感應電流,這時相當於一個發電機。具有感應電流的轉子線圈,受到安培力力偶矩的制動作用,會使轉動迅速停止下來。故這時電動機外部的短路線起到了對轉子的電磁阻尼作用。
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