ВАЛТЕНХОФЕН; нишалки за нишало LEIFIphysik

Нишало на ВАЛТЕНХОФЕН

Цел на експериментот

  • Демонстрација за тоа како работи сопирачката од вртливата струја
  • Истражување на односот помеѓу обликот на телото на нишалото и силата на сопирање
  • Дискусија за предностите и недостатоците на сопирачките на вртливата струја што се користат

Експериментално поставување на нишалото на Валтенхофен

валтенхофен

Фондација Јоаким Херц

Нишалото е конструирано на таков начин што телото на нишалото може да се лула напред и назад помеѓу двете полни парчиња електромагнет. Различни тела на нишалото како полн круг, дупчиња кружен диск, итн. Можат да бидат обесени на нишалото. Телата на нишалото треба да бидат изработени од алуминиум, бакар или месинг (не феромагнетни).

извршување

Прво оставивте нишалото да се лула со исклучен електромагнет. Потоа го вклучувате електромагнетот. Овој процес го повторувате со различните тела на нишалото.

Имплементација и објаснување во видеото

набудување

Ако вклучите електромагнет, нишалото се забавува. Колку е забавено нишалото од магнетното поле за време на замав, зависи многу од формата на телото на нишалото. Затворените тела како полн круг се силно забавени. Од друга страна, дупчест круг или метална плочка во форма на чешел, само малку кочи.

Објаснување на ефектот на сопирање

Фаза 1: Нишалото се лула во магнетното поле

  • Ако прстенот осцилира во електромагнет, се менува магнетното поле што продира во прстенот. Магнетното поле се зголемува.
  • Ова предизвикува напон во прстенот што предизвикува индукциона струја.
  • Според правилото на Ленц, оваа струја е насочена на таков начин што ја инхибира причината за нејзиното создавање. Индуктивната струја тече на таков начин што предизвикува магнетно поле кое е спротивно на оној на електромагнетот (индукционата струја „се обидува“ да ја врати првобитната состојба без поле).
  • Прстенот сега претставува спроводник што носи струја, што е делумно во полето на електромагнетот. Според правилото УВВ, врз неа дејствува сила спротивно од насоката на движење. Прстенот е сопиран.

Фаза 2: Нишалото е целосно во магнетното поле

  • Ако прстенот е целосно во магнетното поле, нема сила што дејствува врз него, бидејќи магнетното поле што продира во прстенот не се менува.

Фаза 3: Нишалото излегува од магнетното поле

  • Ако прстенот се сврти од електромагнет, магнетното поле што продира во прстенот се менува. Магнетното поле се намалува.
  • Ова за возврат предизвикува напон во прстенот, што предизвикува индукциона струја.
  • Според правилото на Ленц, оваа струја е насочена на таков начин што ја инхибира причината за нејзиното создавање. Индуктивната струја тече на таков начин што предизвикува магнетно поле кое е спротивно на оној на електромагнетот (индукционата струја „се обидува“ да ја врати претходната состојба: „Магнетно поле преку прстен“).
  • Прстенот сега претставува спроводник што носи струја, што е делумно во полето на електромагнетот. Според правилото УВВ, врз неа дејствува сила спротивно од насоката на движење. Прстенот е сопиран.

Единична сопирачка на вртлив кружен диск

Фондација Јоаким Херц

Како алтернатива на нишалото на Валтенхофен, може лесно да се ротира кружен диск помеѓу половите на електромагнетот, така што дел од кружниот диск може да биде пробиен од магнетното поле (види слика 4).

Имплементација и набудување

И тука го поставивте кружниот диск во ротација со исклучен електромагнет. Пишувањето ротира скоро неомашано. Сега го вклучувате електромагнетот и можете да забележите дека ротацијата на кружниот диск е силно сопрена. Забележливо е дека ефектот на сопирање е првично многу силен, но се намалува со намалување на брзината на вртење.

евалуација

Кога магнетното поле е вклучено, вртливите струи се создаваат во ротирачкиот кружен диск со индукција. Кружниот диск станува спроводник што носи струја. Овој спроводник што носи струја доживува сила на сопирање од надворешното магнетно поле.

Силата на сопирање се намалува со намалување на брзината на вртење, бидејќи со побавно вртење индуцираниот напон е помал, а добиените вртложни струи се послаби.

Забелешка: Анимацијата на слика 5 го покажува техничкиот тек.

Предности и недостатоци во споредба со конвенционалните сопирачки

Со помош на сопирачките на вртливата струја, може да се генерираат многу големи сили на сопирање при брзи движења. Соодветно на тоа, сопирачките од вртливата струја се користат, на пример, за да се забават ICE, кулите за слободен пад или ролерите. Друга предност е што сопирачките од вртливата струја работат без триење и затоа практично немаат абење. Енергетските сопирачки не треба постојано да се заменуваат. Сопирачките на струи со вртлози исто така работат соодветно тивко.

Сепак, сопирачките од вртливата струја создаваат соодветно големи сили на сопирање со релативно брзи движења и силни магнетни полиња. Сопирачките на вртливата струја се несоодветни како сопирачки за паркирање при паркирање. Во пракса, сопирачките на вртливата струја обично се комбинираат со класични механички сопирачки.

Забелешка: Можете исто така да најдете прекрасни слики и видеа од пробување на нишалото Валтенхофен на серверот за образование во Баден-Виртемберг.