电磁感应与磁悬浮.

1、电磁感应与磁悬浮磁悬浮是一系列技术的通称,它包括借助磁力的方 法悬浮.导引、驱动和控制等。磁悬浮的主要方式分为：电磁吸引悬浮(Electro Magnetic Suspension ) 永磁斥 力悬浮(Permanent Repulsive Suspension ) 感应斥力悬浮(ElectroDynamics Suspension)楞次定律：闭合回路中的感应电流方向，总是企图使感应电流 本身所产生的通过回路面积的磁通量，去反抗引起感应电流的 磁通量的改变。或者说感应电流产生的磁场总是阻碍原来磁 场的变化。法拉第电磁感应定律：不论任何原因使通过回路面积的磁通 量发生变化时，回路中产生的感应电动

2、势与磁通量对时间的变化率成正比，即_“0_如0)dtdt【预备问题】1. 产生电磁感应的条件是什么？产生磁悬浮现象的机理是什么？2. 产生磁悬浮的主要方式有那几种？各有什么特点？3. 本实验中利用的是稳恒磁场还是交变磁场？是均匀磁场还是 非均匀磁场？4. 本实验采用什么方法测量磁悬浮力和牵引力的？若要提高测 量精度应如何改进？5. 本实验采用什么方法测量轴承转速？若要提高测量转速的稳 定性应如何改进实验装置？6. 铝盘转速与磁悬浮和磁牵引力有什么关系？【实验仪器】本实验的卑本装世山电磁感应与磁悬浮综合实验仪、力传感器，光电传感 器，步进电机、步进电机控制器、铝盘、磁悬污测试底用和传感器支架、

3、带仃小佈轮和水磁体的轴承等纽成。对本实验装置，在金屈铝盘与永磁体做相对运动时，测況产主的“磁悬浮 力”和“磁牵引力”。步进电机可以将电脉冲转化为角位移，当步进驱动器接收到 一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固 定的角度（即步进角），在非超载的情况下，电机的转速不 受负载变化的影响。fxl.87V（D = X 27V = f16x3601600传感器支架，箭头 方向为传感器可以 测量的力的方向。步进电机安装在金属底座上， 并与铝盘相连。底座上还安装 有一个传感器支架，可以用来 固定磁铁，同时支架上的传感 器可以用来测量磁铁的受力情 况，力的大小可从数显窗口上 直接读出。支架上的标

4、签所画 箭头方向为传感器可以测量的 力的方向，因为悬浮力与牵引 力方向不同，因此测量时需要 注意传感器和永磁体的装配位【注意事项】1. 在安装力传感器和永磁体时，要注意检査磁体与铝盘是否有 摩擦，如有摩擦则在铝盘高速旋转时可能导致永磁体飞出， 造成伤人事故！为了防止在铝盘髙速转动时的震动导致传感器和永磁体随支 持杆下滑，导致永磁体飞出，立柱上的固定螺丝一定要拧紧!【实验程序】1. 磁牵引力的测量。从最小频率开始，逐级加大脉冲频率，到 最大频率为止，测量铝盘不同转速对应磁牵引力的大小，每 个频率测量三组数据（可以暂停后重新旋转再测量下一组数 据），并记录数据。2. 磁悬浮力的测捷。根据磁悬浮力的

5、方向重新装配力传感器和 永磁体。从最小频率开始，逐级加大脉冲频率，到最大频率 为止，测量铝盘不同转速对应磁悬浮力的大小，每个频率测 量三组数据，并记录数据。3. 为设计并测量磁悬浮传动系统。测量铝盘不同转速对轴承转 速的影响，每个频率测量六组数据。要求思考如何使轴承转 速读数更稳定。4. （选做）改变磁铁和铝盘的距离，分析磁牵引力与悬浮力随距 离的变化规律。【数据和结果分析】1. 用多项式拟合不同转速与磁牵引力的依赖关系，确定其函数形 式和相关系数。2. 用多项式拟合不同转速与磁悬浮力的依赖关系，确定其函数形 式和相关系数。3. 用数学公式进行拟合铝盘不同转速对轴承转速的依赖关系，确 定其函数形式和相关系数，计算其传动比。拟合磁悬浮力随距离