國立中央大學物理演示實驗 NCU Physics Demonstration Lab

磁鐵太空漫步

神奇的磁鐵漂浮

目的

瞭解磁鐵在運動中受力的作用情形。

實驗

實驗裝置:約一米長的鋁管一枝,垂直站立。強力磁鐵、乒乓球各一只。

  1. 讓乒乓球在鋁管中自由下落,觀察下落的情形。

    實驗演示

    ×實驗演示

  2. 讓強力磁鐵在鋁管中自由下落,觀察下落的情形。

    實驗演示

    ×實驗演示

  3. 比較兩實驗的差別。

    實驗演示

    ×實驗演示

原理思考

為什麼掉落的速度會有差別呢?

原理探究

×原理探究

磁鐵運動時造成週遭磁通量(magnetic flux)的變化,因此在鋁管內部產生感應電動勢(induced emf )形成渦電流(eddy current),此時,渦電流產生的磁場抵抗磁鐵的運動,造成磁鐵以較慢的速率掉落。

討論

  1. 若置換成其它材質(ex. 塑膠、鐵、銅…)的圓管,則會有何種情形發生?
  2. 相同材質不同管徑對其掉落速度影響為何?
  3. 若在磁鐵上施加重物,則磁鐵下落的速度是否會改變?

關於實驗

可同本網站中的實驗E04.下落磁環實驗E05.感應煞車實驗E06.鋁片飄浮做比較。

參考資料

  1. H. Benson, "University Physics", Rev. ed., John Wiley & Sons, 1995, USA., Ch31.

製作

v.1 曾前助理

指導老師

朱慶琪

撰稿

黃時霖、朱慶琪