《实验1 磁阻尼和动摩擦系数的测定.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验1 磁阻尼和动摩擦系数的测定.doc（2页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、实验1 磁阻尼和动摩擦系数的测定磁阻尼是电磁学中的重要概念，它所产生的机械效应在实际中有很广泛的应用。利用开关型霍尔传感器和单片机测量时间，可以使计时测量方法从光敏传感器计时转为磁敏传感器计时，尤其是它隔着介质(非磁介质)仍能工作，因而其应用前景更广泛，是正在大规模推广和应用的测时技术。【实验目的】1.学习用霍尔传感器测量时间。2.同时测定磁阻尼系数和动摩擦系数。3.通过磁性滑块在非铁磁质良导体斜面上下滑时的速度的测量，求出磁阻尼系数和滑动摩擦系数。【实验原理】当一磁性滑块在非铁磁质良导体斜面上匀速下滑时，滑块受到的阻力有滑动摩擦力和磁阻尼力。如果磁性滑块在斜面上产生的磁感应强度为,滑块与斜面
2、接触线长度为，当滑块以匀速率下滑时，因切割磁力线而产生的电动势为。现将磁感应产生的电流流经斜面部分的等效电阻设为，则感应电流与速度成正比，即。此时斜面受到的安培力的反作用力就是磁阻力，因为正比于，故正比于，令(为常数，称为磁阻尼系数)，当斜面角度选择恰当时，滑块运动速度为匀速。在斜面上有力的平衡式 (1)式中是滑块所受的重力，是斜面与水平面的倾角，为滑块与斜面间的滑动摩擦系数。经变换(1)式可写为 (2)显然，和/呈线性关系，从其斜率和截距可分别求得和。【实验仪器】1.磁阻尼系数和动摩擦系数测定仪1台，如图1所示。(1)是调节斜面横向倾角的螺钉，可防止滑块在下滑过程中往一边靠。(2)是磁性滑块
3、，它是在圆柱形非磁性材料的一个滑动面上粘一薄片磁钢制成，此面磁感应强度较强涂以蓝色，而另一面磁感应强度较弱，涂以黄色。如图2所示。(3)M型透明隐形胶带，分别粘于磁性滑块的两滑动面上和铝制斜面上。2.天平1台。【实验内容】1.磁阻尼现象的观察与实验条件的获得(1)调节斜面下端的螺丝(图1中(1)，使斜面与某一地板间具有某一倾角，初步确定的范围，要求在该范围内滑块(图1中(2)下滑接近匀速实验条件。调节螺钉，使滑块下滑使不往旁边偏，滑块中磁性强的一面朝下，令滑块从斜面顶端不同高度下滑。(2)接线：将两传感器的“”、“”和“OUT”接头分别与HTM-2计时仪的“SV”、“GNP”和“INPUT”接
4、线柱相接。(3) 依次改变斜面倾角，从已定角度(设)测出滑块从已定角的不同高度处(注铝质槽形斜面(4)的侧面上5个已固定圆孔位置)滑下通过A、B两点的时间。记录实验数据，数据记录表格自拟。2.磁阻尼系数与动摩擦系数的测量记录滑块质量及A、B两点间的距离。根据上述记录数据用最小二乘法进行数据处理，从而求得磁阻尼系数和滑动摩擦系数。【注意事项】1.按实验示意图连接导线后，接通HTM-1霍尔开关用计时仪的电源，在滑块下滑前按一下计时仪 图1 磁阻尼系数和滑动摩擦系数测定仪 图2 磁性滑块的RESET键，复零计时数。2.滑块接触导轨面的磁性为N极，在滑块滑动到第一个对应导轨下面的霍尔开关位置时，会使霍
5、尔开关传感器输出低电平，计时仪上相应的指示灯发光，计时仪开始计时；在滑块再滑到第二个对应导轨下面的霍尔开关位置时，霍尔开关传感器输出低电平，计时仪上相应的指示灯发光。计时仪停止计时，并保持所计的时间到按RESET键前。若滑块接触导轨面的磁性为S极，不会使霍尔开关传感器输出低电平，计时仪不计时。3.磁阻尼系数的大小与滑块表面的磁感应强度有关，与导轨的阻抗有关。会由于滑块的磁感应强度不同或略有变化而使数据有差异。4.铝质导轨反面安装霍尔传感器的位置点A和B由实验者测量实际的距离。5.由于滑动摩擦系数与接触表面有关，务请实验前用柔软的纸仔细擦拭实验导轨和实验滑块。请留意湿度和灰尘对滑动摩擦的影响。【参考书籍和材料】1.张逸，章企，陆申龙.集成开关型霍耳传感器的特性测量和应用.大学物理实验，13(2)，2000.2.沈元华，陆申龙.基础物理实验.北京：高等教育出版社，2003.3.上海大学电子设备厂.磁阻尼系数和动摩擦系数测量仪产品说明书，2001.