旋转的易拉罐

时间:2022-04-10 03:00:28

磁铁只能吸引铁钴镍及其合金,并不会吸引铝制品。可是本期介绍的这个装置中的易拉罐却会在磁铁的作用下旋转,这是为什么呢?

如右图,左边是一个铝制的易拉罐,它穿在竖直的转轴上,可以自由转动。笔杆中间部位固定了2个高强度磁铁,当转动磁铁,左边的易拉罐就会一起转动。你是不是开始好奇为什么会发生这样的现象?动手实践一下吧!

材料和工具:1个铝制的易拉罐;1个木板底座,上面固定了2根用粗铜丝做的转轴;万能胶;1根水性笔笔杆;2块高强度磁铁;1小块泡沫塑料;1个金属按扣。

制作过程:

1.首先在易拉罐的底面正中钻一个小孔,孔径略大于铜丝,拿一根铁钉用锤子猛敲一下即可。

2.然后把金属按扣用万能胶粘在易拉罐上表面的正中。注意只把按扣的边缘粘在铝皮上,按扣的凹坑要对着中心位置的开口,不能被挡住。胶水也要少用,不能流进凹坑里。

3.把易拉罐穿在铜丝上。作为转轴的粗铜丝穿过易拉罐底面的小孔,尖端正好顶在金属按扣的凹坑里。这样易拉罐就能自由地在转轴上转动,摩擦力很小还不会乱晃。

4.用小刀在泡沫塑料上开孔,把它穿到水性笔的笔杆上。2块磁铁分别吸在泡沫的两侧,因为高强度磁铁的磁性非常强,所以能够稳固地与笔杆组合在一起。

5.把笔杆穿在另一侧的转轴上。适当调节两边转轴,使得它们转动的阻力越小越好。用手指捻动笔杆,笔杆带动磁铁快速转动。这时你会惊讶地看到,易拉罐也随着转动起来,好像被磁铁吸引一样,越转越快。如改变磁铁转动的方向,易拉罐的转动方向也会随之发生改变。

虽然铝不能被磁铁吸引,但它却是良好的导体。当靠近易拉罐的磁铁快速转动时,形成一个快速变化的磁场,通过铝皮的磁通量不断变化,铝皮内就感生出了一种电流――涡流。涡流是一种类似水流漩涡的环形电流,环形电流会产生磁场,这个磁场与磁铁的磁场方向相反,相互排斥,易拉罐在这种作用力之下随着磁铁转动。也就是说,铝制易拉罐并不是在磁铁的静磁力作用下运动的,而是由于感生出了涡流,在电磁相互作用力下开始运动的。利用涡流的这一特性,人们生产出了“涡流分拣机”:垃圾中的铜、铝等金属内感应出涡流,涡流产生与原磁场方向相反的磁场,于是在与原磁场发生相互排斥的作用下“跳”出来,这样就无需费力地进行人工分拣了。

涡流实际上也是电磁感应现象的一种表现形式。涡流在1851年被法国物理学家莱昂・傅科发现,因此也称傅科电流。利用导体中涡流的热效应,可以制作各种感应加热设备,如真空冶炼炉、电磁炉。电磁炉的台面下安装有线圈,当线圈通过高频交流电时,在台面与金属锅底之间产生强大的交变磁场,交变磁场穿过锅底,在锅底形成强涡流,产生大量的热量。

利用涡流效应还可以制作金属探测器。金属探测器中通有高频交变电流,在金属物中感应出涡流,涡流又产生磁场,影响原来的磁场,探测器检测到磁场的变化,得知金属的存在。金属探测器已经被广泛用于探测地雷和安检工作。

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