感應煞車
不靠摩擦力也能煞車？非接觸式的煞車原理
目的
觀察金屬感應渦電流(induced eddy currents)的磁力效應。
實驗
實驗裝置：鋁片單擺，梳狀鋁片，多孔鋁片，磁鐵。
- 完整的鋁片和梳狀鋁片，在一開始沒有磁場的條件下，以及加上磁場後，觀察這兩片擺動情形。
×實驗演示
- 完整的鋁片和多孔鋁片，在一開始沒有磁場的條件下，以及加上磁場後，觀察這兩片擺動情形。
×實驗演示
- 梳狀鋁片及多孔鋁片，在一開始沒有磁場的條件下，以及加上磁場後，觀察這兩片擺動情形。
×實驗演示
原理思考
- 為何鋁片於磁場中運動會受到阻力?
- 梳狀鋁片於磁場中運動會不會受到阻力?
×原理探究
- 鋁片經過磁場時，其上移動的電子於磁場中受力而形成感應渦電流。此電流於磁場中受磁力的方向與原速度方向相反，產生煞車效果。
- 對於梳狀鋁片，梳狀結構限制了感應電流的路徑，形成諸多小的渦電流，其所受磁力互相抵消，合力變小，不足以提供明顯的煞車效果。
討論
- 多孔狀鋁片於磁場中運動會不會受到阻力?理由何在?需要多大的孔會有阻力效應?
- 討論渦電流的可能路徑。
- 一般以摩擦原理煞車，動能轉換成熱能。磁感應煞車的動能轉換到何處?
- 討論飛機飛行或火箭升空時切割地磁的感應阻力。
- 為何磁感應煞車沒有大量應用於汽車設計?
關於實驗
可同本網站中的實驗E04.下落磁環、實驗E06.鋁片飄浮及實驗E11.磁鐵太空漫步做比較。
參考資料
- H. Benson, "University Physics", Rev. ed., John Wiley & Sons, 1995, USA.
製作
v.1 曾前助理、戴嘉言
v.2 陳鴻
指導老師
陳泰利
撰稿
陳泰利
