铝环跳跃与悬浮
姓名:居来提 学号:110192848 跳跃的原因:
首先,电路接通,电流瞬间增大,铝环内的磁通量瞬间增大,根据楞次定律知铝环产生的磁场会使它受到向上的排斥力,所以铝环首先会跳起来一次,当铝环跳起来时,电路已经稳定了,即线圈产生的磁场也稳定了。铝环运动到最高点时接着会向下运动而且是在稳定的磁场中运动,在向下运动的过程中磁通量会变化(增大),产生电流会受到安培力的作用,在运动过程中只会受到安培力和重力,而且安培力最多能等于重力(因为安培力是由电流产生的,电流是由磁通量变化产生的,磁通量变化是由向下运动即速度产生的,当速度到达一定值时若安培力等于重力那么接下来就是匀速运动,安培力就不会再增大),即铝环在最高点到线圈运动过程中,重力始终大于等于安培力,在铝环运动到线圈上时的瞬间重力还是大于安培力,所以不考虑铝环的弹性的话,线圈是不会再次跳起来的。
悬浮的原因:
我初步分析,从上面放下铝环会悬浮不动的原因是当磁通量增加时,铝
环上感应出一个电动势E(设此时为正),使铝环产生电流,这个电流又反过来抵消这个电动势,但总体来说,铝环要受到一个向上的力(斥力),同时这个电流不断增加的同时为铝环建立起一定的场能.当交流电产生的磁场不再增加的时候,E为0,但是由于场能,电流并不为0,所以还在产生一个斥力.当交流电产生的磁场减少的时候,E变为负,对铝环中的电流(电场能)做负功,在交流磁场极性不变之前,铝环中的电流也没有变为0之前(原来建立的电场能还有),铝环中的电流产生的磁场与交流磁场还是为斥力.当铝环中的电流为0时,斥力消失.此时交流磁场也应接近极性变化了,此后,铝环中的电流方向变化,在交流磁场极性变化之前两个磁场表现为引力,由于交流磁场向0变化,所以引力也向0变化.当交流磁场由0变负时,引力变为斥力,并快速增加,回到开始的描述,只是方向相反,但力的方向却一样.这样我们可以看到:引力只是在很短的时间内存在并且很小,斥力却在很长的时间内存在并且很大.所以铝环浮起来了.如果将铝环放在交流线圈下方,将产生向下的斥力,是不可能浮了,而是加速下落,放在交流线圈的中间也浮不起来.