磁悬浮力的测量
磁悬浮实验报告(一)2024
磁悬浮实验报告（一）引言概述本文档旨在提供对磁悬浮实验的详细分析和结论。
磁悬浮技术是一种利用磁场与磁体相互作用产生浮力的技术，它在交通运输、工业制造等领域具有广泛的应用前景。
通过该实验，我们将探索磁悬浮技术的基本原理和悬浮稳定性的影响因素。
正文内容1. 实验装置搭建- 首先，我们准备了磁悬浮实验所需的磁体和磁场产生装置。
- 其次，我们安装了用于测量悬浮高度和稳定性的传感器和仪器。
- 最后，我们调整了磁场强度和位置，以确保磁悬浮平台的稳定性和可控性。
2. 磁悬浮原理分析- 我们对磁悬浮的基本原理进行了详细解释，包括法拉第电磁感应定律和电磁力学原理。
- 我们介绍了磁悬浮实验中所需的磁场调节和控制技术，以保证悬浮平台的平稳运行。
3. 悬浮稳定性实验- 我们对悬浮系统中的稳定性进行了详细研究。
- 我们分析了悬浮高度、磁场强度和位置调节对悬浮稳定性的影响。
- 我们通过实验数据和观察结果，评估了悬浮稳定性的变化趋势。
4. 动态特性分析- 我们对磁悬浮系统的动态特性进行了研究。
- 通过改变悬浮平台上的负载和外力的作用，我们观察了系统响应的速度和稳定性。
- 我们使用传感器和仪器来记录和分析系统的动态响应，以便进一步优化磁悬浮系统。
5. 发展前景和挑战- 我们讨论了磁悬浮技术在交通运输和工业制造中的潜在应用前景。
- 同时，我们也提出了当前磁悬浮技术面临的一些挑战和限制，并提出了进一步改进的可能性。
总结通过本文档，我们详细介绍了磁悬浮实验的搭建过程、磁悬浮原理、悬浮稳定性实验、动态特性分析以及磁悬浮技术的发展前景和挑战。
这些研究将为磁悬浮技术的应用和进一步研究提供有益的参考。
我们相信，随着磁悬浮技术的不断发展和完善，它将在未来的交通和工业领域发挥重要作用。
磁悬浮实验讲义
实验6-5 电磁感应与磁悬浮力实验目的、意义和要求电磁学之所以迅速发展为物理学中的一个重要学科，在于它的强大生命力，在于它在经济生活中有丰富的回报率。
电磁感应原理不但在传统的电机工程、变压器效应、无线通讯等领域中独领风骚，在现代医学、现代交通、信息产业等领域中也有许多应用。
本实验就是要通过一些电磁感应现象的揭示，悟出其中的原理和奥妙，并研究它的现象和磁力对各种材料的影响，探讨其在现实生活中的应用和发展，这对电磁感应从理论到实际的联系，对电磁感应的成因，性质、效应和规律的理解，都有很大的收益。
黄铜的电导率和磁导率分别为σ = 1.5 ⨯ 107 (S/m) 和 μ0 = 4π ⨯ 10-7 (H/m)趋腹深度(穿透深度)为(cm) 1072.21041029.22105.122579700--⨯=⨯π⨯⨯⨯π⨯⨯==μσωδ实验前应回答的问题1.什么是电磁感应？其产生的电流、电动势和电磁场如何定义？解答通过闭合回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中产生电流的现象叫电磁感应。
由电磁感应产生的电动势称感生电动势，由电磁感应产生的电流称感生电流。
电磁场是一种物理场，是相互依存的电场和磁场的总称。
电流随时间变化而引起磁场，磁场随时间变化产生电场，二者互为因果，形成电磁场。
2.楞次定律说明了什么？此实验中电能可能转化为何种能量？解答是确定感生电流方向的定律，即感生电流的方向，总是使其产生的磁场阻碍原来磁场的变化。
在此实验中电能有可能转化为热能和机械能等。
3.什么叫磁力？它和安培定律有什么关系？解答磁力也称为安培力它表述通电导线在磁场中受力的情况，其公式为F ＝BIL sin a 。
a 为磁场方向与电流方向的夹角B 为磁感应强度，I 为导线中的电流，L 为导线长度。
作用力F 的方向可用左手定则确定。
此公式也可称为安培定律。
4.说明磁场强度及其对电流的关系？解答磁场强度是描写磁介质中磁场的一个辅助量。
磁介质中的磁场不仅与磁介质中的磁化电流有关，更和场源的电流有关，磁场强度定义为。
磁悬浮原理
磁悬浮原理实验目的1.观察自稳定的磁悬浮物理现象；2.深化学生对磁悬浮的原理的认识；3.培养动手观察思考能力，锻炼较强的耐心。
实验原理1. 磁学基本知识磁性：物质能吸引铁、钴、镍等金属的特性。
磁体：具有磁性的物体。
磁极：磁体上磁性最强的部分就是磁极。
当把两块磁铁放在一起相互靠近时，有时候互相吸引，有时候相互排斥。
现在人们都知道磁体有两个极，一个称N极，一个称S极。
同性极相互排斥，异性极相互吸引。
磁极是由环形电流元产生。
磁力是由于电荷运动所产生的基本力。
地球也是一个大磁体，它的两个极分别在接近地理南极和地理北极的地方。
因此地球表面的磁体，可以自由转动时，就会因磁体同性相斥，异性相吸的性质指示南北。
地球磁场的磁极和地理上的南北级方向正相反，而且和地球南北极并不重合，两者之间有一个11度左右的夹角，叫磁偏角。
此外地球磁场的磁极位置不是固定的，它有一个周期性变化。
地磁场强度很弱,在最强的两极其强度不到10-4(T), 平均强度约为0.6×10-4(T)。
2. 磁悬浮磁悬浮就是运用磁体“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁体具有抗拒地心引力的能力悬浮起来，即“磁性悬浮”。
目前世界上有三种类型的磁悬浮。
一是以德国为代表的常导电式磁悬浮，二是以日本为代表的超导电动磁悬浮，这两种磁悬浮都需要用电力来产生磁悬浮动力。
而第三种，就是我国的永磁悬浮，它利用特殊的永磁材料，不需要任何其他动力支持。
（1）电磁悬浮系统（electromagnetic levitation )：简称EML技术。
它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属球的悬浮。
将一个金属样品放置在通有高频电流的线圈上时，高频电磁场会在金属材料表面产生一高频涡流，这一高频涡流与外磁场相互作用，使金属样品受到一个洛沦兹力的作用。
在合适的空间配制下，可使洛沦兹力的方向与重力方向相反，通过改变高频源的功率使电磁力与重力相等，即可实现电磁悬浮。
磁悬浮轴承原理
磁悬浮轴承原理
磁悬浮轴承是一种利用磁场力来支撑和定位旋转轴的新型轴承，它不需要机械接触，可以实现非接触支撑和旋转，因此具有无摩擦、无磨损、无振动、无噪音、高转速、高精度等优点，被广泛应用于高速旋转机械设备中。
磁悬浮轴承的工作原理主要包括磁悬浮力原理、磁力传感器原理和控制系统原理三个方面。
首先，磁悬浮轴承的工作原理之一是磁悬浮力原理。
磁悬浮轴承利用电磁铁或永磁体产生的磁场力来支撑和定位旋转轴，使其悬浮在磁场中。
当旋转轴偏离原定位置时，磁场力会对其产生作用，使其返回原定位置。
磁悬浮力的大小和方向可以通过改变电磁铁或永磁体的电流或磁场强度来控制，从而实现对旋转轴的支撑和定位。
其次，磁悬浮轴承的工作原理还涉及磁力传感器原理。
磁力传感器可以实时监测旋转轴的位置和姿态，将这些信息反馈给控制系统，从而实现对旋转轴的实时控制。
磁力传感器通常采用霍尔效应、磁阻效应、磁感应线圈等原理来测量磁场的变化，将磁场信号转换为电信号，并传输给控制系统进行处理。
最后，磁悬浮轴承的工作原理还包括控制系统原理。
控制系统通过对磁悬浮力和磁力传感器反馈信号的处理，实现对旋转轴的精确控制。
控制系统通常采用PID 控制、模糊控制、神经网络控制等方法，根据旋转轴的实时状态和运行要求，调节磁悬浮力的大小和方向，使旋转轴保持稳定运行。
综上所述，磁悬浮轴承的工作原理主要包括磁悬浮力原理、磁力传感器原理和控制系统原理三个方面。
通过磁悬浮力的支撑和定位、磁力传感器的实时监测和控制系统的精确调节，磁悬浮轴承可以实现对旋转轴的非接触支撑和精确控制，具有广阔的应用前景。
电磁感应与磁悬浮力
研究性实验报告
——电磁感应与磁悬浮力
磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的典型的机电一体化技术，随着科学与技术的进步，磁悬浮技术得到了长足的发展。
本次实验讲通过对悬浮现象的研究，探讨其中各种材料浮环浮起的原因，以此加深对电磁现象的理解。
【实验仪器】
（1）电磁感应实验仪一台，主要器件由线圈和软铁棒组成；
（2）MSU-1电磁感应电源一台；
（3）小铝环2只（其中1只有切割的缝隙），等厚但外径较小的小铝环1只；
（4）小铜环2只（其中1只为黄铜，另一只为纯铜），小软铁环1只，小钢环1只；
（5）塑料环1只，游标卡尺1把，电子天平1台；
（6）由铜线绕制的线圈环1只，并在线圈环上接有小电珠。
【实验内容】
（1）小铝环、黄铜环、纯铜环的实验现象
表一
突然加压：小铝环飞走；
黄铜环弹起一段距离，但不飞出；
纯铜环刚好飞出。
（2）三个小环的参数
表二
因各个小环材料不同，上升高度不同。
（3）小铁环的实验现象
小铁环被吸住，将其抬高后会被吸下去，但不会到底。
（4）塑料环、有缝隙的小铝环的实验现象
均不动。
（5）小钢环的实验现象
因小钢环有偏心量，在环形磁场中受力不均。
（6）金属小环的发热现象
金属小环中因电磁感应产生涡流，电流的热效应使其发热。
（7）小电珠的变化
随着距离的靠近，小电珠由不亮到红灯亮，然后绿灯也亮，并随距离靠近亮度增加。
原因：线圈环靠近的过程中，因电磁感应而产生的电压越来越大，所以加在小电珠的电压也越来越大。
2011年1月8日。
高温超导实验报告
高温超导实验报告【摘要】采用杜瓦容器和低温恒温器获得从液氮沸点到室温的任意温度，在此条件下，测量高温超导材料电阻的起始转变温度为101.4K、临界温度约为96.50K、零电阻温度为92.39K。
进行温度计的比对，发现硅二极管电压、温差电偶均与温度成接近线性的关系。
观察了高温超导磁悬浮现象，并定量对高温超导体的磁悬浮力与距离的关系曲线进行了扫描，进一步了解场冷和零场冷。
【关键词】液氮、高温超导、铂电阻、硅二极管、温差电偶一、引言1911年昂纳斯首次在4.2K水银的电阻突然消失的超导电现象。
1933年迈斯纳发现超导体内部的磁场是保持不变的，而且实际上为零，这个现象叫做迈纳斯效应。
1957年巴丁、库柏和施里弗共同提出来超导电性的微观理论：当成对的电子有相同的总动量时，超导体处于最低能态。
电子对的相同动量是由电子之间的集体相互作用引起的，它在一定条件下导致超流动性。
电子对的集体行为意味着宏观量子态的存在。
这一超导的微观理论成为BCS理论，1972年他们三个人共同获得了诺贝尔物理学奖。
T超导电性》，后1986年4月，柏诺兹和缪勒投寄文章《Ba-La-Cu-O系统中可能的高c来日本东京大学几位学者和他们二人先后证实此化合物的完全抗磁性。
虽然后来又发现了125K的铊系超导体和150K的汞系氧化物，但是YBCO仍是目前最流行的高温超导材料。
超导电性的应用十分广泛，例如超导磁悬浮列车、超导重力仪、超导计算机、超导微波器件等，超导电性还可以用于计量标准等。
二、原理2.1MEISSNER效应1933年，MEISSNER和OCHSENFELD通过实验发现，无论加磁场的次序如何，超导体内磁场感应强度总是等于零，即使超导体在处于外磁场中冷却到超导态，也永远没有内部磁场，它与加磁场的历史无关。
这个效应被称为MEISSNER效应。
2.2临界磁场磁场加到超导体上之后，一定数量的磁场能量用来立屏蔽电流的磁场以抵消超导体的内部磁场。
MSU-1磁悬浮实验(综合性)
MSU-1磁悬浮实验(综合性)
磁悬浮在科学技术上具有巨大的意义，吸引了大量 爱好者研究和探索，MSU-1磁悬浮实验仪，应用电磁感 应原理和楞次定律，由交流电通过线圈产生交变磁场， 交变磁场使闭合的导体产生感生电流，感生电流的方向， 总是使自己的磁场阻碍原来磁场的变化。因此线圈产生 的磁场和感生电流的磁场是相斥的，若相斥力超 重力，可观察到磁悬浮现象。
实验目的 1.观察不同材料闭合圆环和开圆环的磁悬浮实验现象. 2. 分析磁悬浮的受力和振动原理. 实验仪器
MSU-1磁悬浮实验仪,线圈铁芯棒, 线圈(约550圈) 磁悬浮圆环：铝-铁-紫铜-黄铜-塑料 共振用大铝环
实验内容和步骤
1.跳环实验：一只紫铜环或小铝环套在铁芯线图的软铁棒上， 接通线圈接线柱，合上输出开关，打开电源后盖板上电源开 关，显示窗显示电源电压或输出电流，调输出电压调节换挡 开关由断开（水平）转向最高输出电压（约24V），可见到 小铝环突然脱离软铁棒，飞出一定高度。 2.浮环实验：调输出电压调节换挡开关在16V—24V，放铝 环等材料的环于线圈铁芯上，观察环的悬浮现象。可记录相 同电压下的悬浮高度，以及相同材料在不同电压/电流时的 高度。 3.双铝环实验：将小铝环套在线圈铁芯棒上，逐渐增加电压， 使小铝环上升到离线圈约5~7cm时，用手拿住另一只小铝环， 慢慢套入软铁棒，当这只小铝环距离原来的小铝环约2cm时， 它会将下面的小铝环吸上来，合二为一，松手后一起作上下 运动。
•
–个定理，你能解释上述实 验的结果吗？ 如果将小铝棒沿轴线开一条小缝,上述实验结 果会怎样？为什么？ 如果将小铝环改为小铜环，结果会怎样？为 什么？
永磁体与超导体之间水平间距对磁悬浮力的影响
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环 氧 树
超 导体
环 氧树
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脂 ＼ ／ 块 块 ＼、 ／ 脂
图 １ 磁 悬 浮力 测 量 组 合 示 意 图
１ 磁体组 合和 ２个 长方体永 磁体 ， 个 Ｂ包 括 １个超 导体和 ２个 长方体 永 磁体 ． 验 时超 导体 和 长方 体永 实 磁 体在 同一水平 面上 ， 导体与 磁体 组合 之 间的垂 直距离 Ｚ ４ ｍｍ， 超 － ＿ ２ 磁体 组合 与超 导体 、 体 组合 与 长 磁 方体 永磁 体之 问均成 轴对称 ， Ｂ中长方 体永 磁体 与超导 体 中心 轴之 间距离 均 为 Ｒ ＋Ｌ， 超导 体 （ 导体 待 超 和永 磁体 一起 冷却 ） 被冷却 至液 氮温 度 （ ７ 后 ， ７ Ｋ） 利用 三维空 间磁场 及磁 力测试 系 统［ 将 Ａ（ 体组合 １ 引， 磁 和两 个长方 体永 磁体 ） Ｚ ２ 从 ＝４ ｍｍ 开 始 ， ５ 以 ｍｍ／ 的速度开 始接 近超 导体 ， Ａ 和超导 体表 面之 间垂 ｓ 当 直距 离 Ｚ ２ － ＿ ｍｍ 时离开 超导体 ， 量 Ｂ中长 方体 永磁体 与超导 体之 间水 平间 距 Ｌ分别 为 ｌ ｍｍ、 ｍｍ、 测 Ｏ ８
收 稿 日期 ：０ ９ ６ ３ ２０ ～Ｏ —２ 作者 简 介 ： 俊 （ ９３ ， （ 马 １ ７ 一） 男 回族 ） 副 教 授 ， 士 ， 事 自动化 技 术 ， 合 磁悬 浮 技 术 研 究 ． ， 硕 从 混
２ ４
青海师 范大学 学报 （ 自然 科 学版 ）
２１ ０ ０血
６ ｍｍ、ｍｍ、 ｍｍ 时 （ ４ ２ Ａ部分 中磁体 组合 和长 方体永磁 体之间 的水 平 间距不 变） 的磁悬浮 力．