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1、磁阻尼系数和动摩擦系数的测量磁阻尼是电磁学中的重要概念，它所产生的机械效应有很广泛的实用价值，而摩擦系数 的测量在工业中也经常应用。本实验装置用于测量磁性滑块在非铁磁性良导体斜面上匀速下 滑时的速度，通过数据处理，求出磁阻尼系数和滑动摩擦系数。本实验仪涉及力学、电磁学 等物理概念，是一个重要的设计性研究性力学实验。【目的与要求】1. 观察磁阻尼现象，掌握磁阻尼概念及用途。2. 观察滑动摩擦现象，了解摩擦系数在工业中的应用。3. 学会将非线性方程化成线性方程进行数据处理的方法。4. 用作图法求磁阻尼系数和动摩擦系数。【实验原理】磁性滑块在非铁磁性良导体斜面上匀速下滑时，滑块受的阻力除滑动摩擦力
2、Fs 外，还 s有磁阻尼力FB。设磁性滑块在斜面处产生的磁感应强度为B,滑块与斜面接触的截面不变, B其长度为/。当滑块以匀速率v下滑时，在斜面上的切割磁感应线部分将产生电动势s=B/ v。 如果把由于磁感应产生的电流流经斜面部分的等效电阻设为R,则感应电流应与速度v成正 比，即：I=B/ v/R，此时斜面所受到的安培力F正比于电流I,即：F*/。而滑块受到的磁 阻尼力FB就是斜面所受安培力F的反作用力，方向与滑块运动方向相反。由此推出：FB应 BB 正比于v，可表达为：F=Kv (K为常数，将它称为磁阻尼系数)。因为滑块运动是匀速的， 故它在平行于斜面方向应达到力平衡，从而有：W sin 0
3、 = K v + “ W cos 0(1)式中W是滑块所受重力，0是斜面与水平面的倾角，p为滑块与斜面间的滑动摩擦系数。若将式的两边同时除以WcosO,可得:2)K vtan 0 = + 卩W cos 0显然tan0和v/cos0呈线性关系(y=ax+b)。作出tan0- (v/cos0)直线图，即可得斜率K/W和3)K = aW4)【仪器与器材】1FD-MF-B 磁阻尼和动摩擦系数实验仪如图 1 所示wn图1 FD-MF-B磁阻尼和动摩擦系数实验仪图1中（1）是智能计时器，它由5V直流电源和电子计时器组成；（2）是铝质槽型斜 面导轨，可通过调节支架的移动来调节斜面倾角0,在铝质槽型斜面的反面
4、A、B处各装1 个霍尔开关作计时传感器，（3）是磁性滑块。当磁性滑块滑过A、B两点时，计时器可测量 滑块通过A、B两点的时间。倾角0的测量是通过用水平标尺读出be的距离和ab、ac的已1be知尺寸由0 = areeos 计算0，即可求得tan0和eos0的值。由式（2）、ac（3）、（4）即可求得K和“。2智能计时器使用方法：先连接好计时器与计时传感器的连线，通电后，预热5分钟，按一下计时/保存键，即 可开始实验。智能计时器使用方法如下： 按下复位键后 5 位数码管全部显示 8。 按下计时/保存键后第1 位数码管显示一条上横线（表示等待计时）。 采集到第一个计时脉冲时，第1位数码管显示一条中横
5、线，后4位数码管开始跳动（表 示开始计时）。 采集到第二个计时脉冲时，第1位数码管显示一条下横线，后4位数码管停止跳动， 并显示时间（单位秒）。 重复按下计时/保存键后，开始再次等待计时。前一次时间已被记忆保存，计时满10 次后， 5 位数码管全部变暗，说明 10 次计时已满。 按下查阅键后，第1位数码管依次显示0-9，代表被保存数据的第1到第10次，后4位数码管则显示时间（单位秒）。【实验内容与步骤】1. 调节水平调节螺钉，使磁性滑块从斜面导轨下滑时，滑块能保持直线下滑不与导轨侧面 相碰。2. 将磁性滑块和普通非磁性滑块分别从斜面导轨下滑，并改变斜面导轨倾角，观察磁阻尼 现象和动摩擦力现象。
6、3. 调节斜面导轨为某一倾角，磁性滑块 N 面向下(只有 N 极面对霍耳开关时，计时器才能计时。从斜面导轨5个不同高度q, C2,C5滑下，在表1中记录磁性滑块通 过AB两点的时间t。改变斜面导轨倾角，重复上述实验，得出斜面导轨倾角在多大范 围内，磁性滑块均能作匀速运动。4. 由表1实验结果确定确定磁性滑块做匀速直线运动时斜面倾角0范围，在该范围内改变 不同0值，测量磁性滑块下滑速度v和倾角0关系数据，并记录在表格2内。【注意事项】1. 每次下滑前按一下计时/保存键，计数器自动清零并等待计时，计时/保存可进行 10 次 (0-9)，满 10 次后必须进行复位后重新开始计时/保存。2. 磁阻尼系
7、数的大小与滑块表面的磁感应强度有关，与导轨的阻抗有关。滑动摩擦系数与 导轨表面和滑动块表面的接触情况有关。故由于滑块的磁感应强度不同或略有变化。3. 由于滑动摩擦系数与接触表面有关，务请实验前用柔软的纸仔细擦拭实验导轨和实验滑 块。请留意湿度和灰尘对滑动摩擦的影响。【数据处理与分析】1 记录表格表1 磁性滑块从斜面导轨不同倾角和不同高度下滑时的实验数据表2计算磁阻尼系数K和滑动摩擦系数“数据处理结果2.数据处理要求(1) 由表1所测数据确定磁性滑块做匀速直线运动时斜面倾角0范围，并说明理由。已知 ab=0.500m，ac=0.500m。(2) 当磁性滑块在斜面上做匀速直线运动时，改变 5 种不同倾角 0，单次测量磁性滑块通 过AB两点的时间t,计入表2。以tan0-v/cos0关系作图，求得磁阻尼系数K和滑动摩擦系 数“。已知AB两点间距离=0.2600m；滑块质量m=11.07X 10-远。【思考题】1 磁阻尼系数的大小与哪些因素有关？2 引起实验误差的原因有哪些？在做实验的过程中，怎样才能尽量减小实验误差？
