1.本实用新型涉及一种计及电磁阻尼的落体运动实验装置，属于物理演示装置技术领域。
背景技术：
2.磁体在非铁磁性材料金属管(比如铜管或铝管)中下落时，受管壁上感应电流产生的电磁阻尼作用而慢速下落的实验，是电磁学课程中一个经典的演示实验——懒惰管实验。通过理论分析可以推断磁体受到的阻力与速度大小成正比，磁体在非铁磁性材料金属管中做加速度不断减小的加速运动。现有的电磁阻尼落体运动实验装置，采用非铁磁性材料金属管作为下落管道，在管道壁打孔，通过光电门测量磁体速度。缺点在于，打孔破坏了铜管的完整性，使得实验数据存在不连续的情况，且数据量受光电门数量限制，若需要采集更多数据则需要设置更多的光电门和孔，提高了成本的同时更加破坏了铜管的完整性。
技术实现要素：
3.为了克服上述问题，本实用新型提供一种计及电磁阻尼的落体运动实验装置,该实验装置利用线圈测量下落磁体的速度，探究电磁阻尼与磁体运动速度的关系，实验操作简单，且数据精确。
4.本实用新型的技术方案如下：
5.一种计及电磁阻尼的落体运动实验装置，包括水平设置的底座和竖直固定在所述底座上的支架；所述支架一侧设置有竖直中空金属管，所述金属管为非铁磁性材料，一托盘设置在所述金属管正下方；所述金属管外侧壁均匀间隔缠绕有若干组金属线圈，相邻的所述线圈之间通过导线串联连接，所述线圈由外部涂有绝缘层的金属丝缠绕而成；所述托盘底部开有通孔，一细绳穿过所述通孔；所述细绳上端连接有圆柱形磁铁，下端设置有挂钩；所述磁铁位于所述金属管内，所述磁铁极化方向沿竖直方向；有若干钩码，所述钩码挂在所述挂钩上；有采集器与所述线圈串联并采集所述线圈的电流值，传输给一计算机。
6.进一步的，所述底座上设置有海绵垫，所述海绵垫位于所述托盘正下方。
7.本实用新型具有如下有益效果：
8.1、该实验装置通过磁铁穿过线圈时产生的感生电流与磁铁长度进行计算，得到磁铁在金属管中下落过程的速度变化，数值精确且操作方便。
9.2、该实验装置通过调整钩码重量，改变实验参数，以此验证电磁阻尼与物体运动速度的关系，重复实验操作方便。
附图说明
10.图1为本实用新型的整体结构示意图。
11.图中附图标记表示为：
12.1、底座；2、支架；3、金属管；4、托盘；5、线圈；6、细绳；7、磁铁；8、挂钩；9、钩码；10、
采集器；11、计算机；12、海绵垫。
具体实施方式
13.下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。
14.参见图1，一种计及电磁阻尼的落体运动实验装置，包括水平设置的底座1和竖直固定在所述底座1上的支架2；所述支架2一侧设置有竖直中空金属管3，所述金属管3为非铁磁性材料，一托盘4设置在所述金属管3正下方；所述金属管3外侧壁均匀间隔缠绕有若干组金属线圈5，相邻的所述线圈5之间通过导线串联连接，所述线圈5由外部涂有绝缘层的金属丝缠绕而成；所述托盘4底部开有通孔，一细绳6穿过所述通孔；所述细绳6上端连接有圆柱形磁铁7，下端设置有挂钩8；所述磁铁7位于所述金属管3内，所述磁铁7极化方向沿竖直方向；有若干钩码9，所述钩码9挂在所述挂钩8上；有采集器10与所述线圈5串联并采集所述线圈5的电流值，传输给一计算机11。
15.为防止所述钩码9撞击所述底座1时发生损坏，所述底座1上设置有海绵垫12，所述海绵垫12位于所述托盘4正下方。
16.参见图1，本实用新型的工作原理如下：
17.本实用新型在使用时，将磁铁7提升至某一高度，并使其自然下落；磁铁7在金属管3中下落时，根据楞次定律，金属管3产生感应电动势和感应电流，磁铁7受到与运动方向相反的力。磁铁7穿过线圈5时，线圈5上产生感应电流，采集器10采集线圈5中产生的电流值并传输给计算机11，计算机11绘制并输出电流随时间变化的图像；由于磁铁7的磁极穿过线圈5附近时感应电流最大，因此输出图像两波峰之间的时间即为电磁7两磁极分别穿过线圈5所需时间，根据磁铁7两磁极之间的距离，即可得出磁铁7的下落速度；根据磁铁下落速度的变化，即可得到电磁阻尼与物体运动速度的关系。
18.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
技术特征：
1.一种计及电磁阻尼的落体运动实验装置，其特征在于，包括水平设置的底座(1)和竖直固定在所述底座(1)上的支架(2)；所述支架(2)一侧设置有竖直中空金属管(3)，所述金属管(3)为非铁磁性材料，一托盘(4)设置在所述金属管(3)正下方；所述金属管(3)外侧壁均匀间隔缠绕有若干组金属线圈(5)，相邻的所述线圈(5)之间通过导线串联连接，所述线圈(5)由外部涂有绝缘层的金属丝缠绕而成；所述托盘(4)底部开有通孔，一细绳(6)穿过所述通孔；所述细绳(6)上端连接有圆柱形磁铁(7)，下端设置有挂钩(8)；所述磁铁(7)位于所述金属管(3)内，所述磁铁(7)极化方向沿竖直方向；有若干钩码(9)，所述钩码(9)挂在所述挂钩(8)上；有采集器(10)与所述线圈(5)串联并采集所述线圈(5)的电流值，传输给一计算机(11)。2.根据权利要求1所述计及电磁阻尼的落体运动实验装置，其特征在于，所述底座(1)上设置有海绵垫(12)，所述海绵垫(12)位于所述托盘(4)正下方。
技术总结
本实用新型涉及一种计及电磁阻尼的落体运动实验装置，包括水平设置的底座和竖直固定在底座上的支架；支架一侧设置有竖直中空金属管，金属管为非铁磁性材料，一托盘设置在金属管正下方；金属管外侧壁均匀间隔缠绕有若干组金属线圈，相邻的线圈之间通过导线串联连接，线圈由外部涂有绝缘层的金属丝缠绕而成；托盘底部开有通孔，一细绳穿过通孔；细绳上端连接有圆柱形磁铁，下端设置有挂钩；磁铁位于金属管内，磁铁极化方向沿竖直方向；有若干钩码，钩码挂在挂钩上；有采集器与线圈串联并采集线圈的电流值，传输给一计算机。本实用新型利用线圈对磁体的阻尼作用，探究电磁阻尼与磁体运动速率的关系，实验操作简单，且数据精确。且数据精确。且数据精确。
技术研发人员：陈毓华 欧阳涵
受保护的技术使用者：福建省教育装备与基建中心
技术研发日：2021.02.07
技术公布日：2021/10/18
再多了解一些
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