不靠磁力的“磁力剎車系統(tǒng)”

史金陽

磁力剎車是游樂場中過山車采用的一種新型剎車裝置，工作效應(yīng)比靠摩擦力剎車更穩(wěn)定。磁力剎車靠的是“同性相斥、異性相吸”的磁力嗎？答案是否定的。讓我們一起動手制作一個簡易裝置，模擬磁力剎車的工作過程，學(xué)習(xí)什么是磁力剎車吧！

實(shí)驗(yàn)材料

帶吊環(huán)的磁鐵、鋁片、鐵片、棉線

實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)原理

磁力剎車是楞次定律的眾多應(yīng)用之一。楞次定律可以理解為導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的感應(yīng)電流總是阻礙外在磁場的變化。通俗地講，即導(dǎo)體總是維持自身所處磁場不發(fā)生劇烈變化。

根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，越靠近磁鐵，磁場越強(qiáng)；越遠(yuǎn)離磁鐵，磁場越弱。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)磁鐵靠近鋁片時，鋁片感受到的磁場是逐漸增強(qiáng)的。根據(jù)楞次定律，鋁片內(nèi)部就會產(chǎn)生阻礙磁場增強(qiáng)的電流，而這個電流又會產(chǎn)生與當(dāng)前磁鐵相抗衡的磁場，從而延緩磁鐵的靠近，減緩自身所處磁場的變化速度；宏觀上，產(chǎn)生了對抗磁鐵靠近的力。

反之，當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離鋁片時，鋁片所處磁場減小，鋁片內(nèi)部會產(chǎn)生阻礙磁場減弱的電流；在宏觀上，產(chǎn)生阻止磁鐵遠(yuǎn)離的力。

這種現(xiàn)象，我們可以歸納為簡單的四個字：來拒去留。

如圖所示，磁鐵在鋁片附近徘徊時，磁鐵總是受到一個阻礙它運(yùn)動的力（來時不讓來，走時不讓走），使它的速度逐漸降低，最終到達(dá)靜止?fàn)顟B(tài)，周圍空間的磁場也不再發(fā)生明顯變化。