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电磁悬浮 摘要:自法拉第发现电磁感应现象以来，电磁感应被广泛应用于发电、电工电子技术和电磁测量等领域，电磁悬浮也是其中重要应用之一。 对电磁悬浮实验进行定性分析，分析表明：金属盘悬浮高度与交流电幅值有关，悬浮的稳定度与交流电频率有关。 关键词：电磁感应 电磁悬浮 Electromagnetic Suspension Abstract: Since Faraday discovered the phenomenon of electromagnetic induction, electromagnetic induction is widely used in the power, electrical and electronic technology and electromagnetic fields, electromagnetic is one of important application of. On electromagnetic suspension experiment for qualitative analysis, analysis shows that : the metal disc suspension height and alternating current amplitudes, suspension stability and alternating current frequency. Key words: electromagnetic induction electromagnetic suspension 引言 电磁感应现象的发现是经典电磁学发展史上又一次飞跃，它不仅为电与磁的内在联系奠定了实验基础，而且也标志着重大的工业和技术革命的到来。自法拉第发现电磁感应现象以来，电磁感应被广泛应用于发电、电工电子技术和电磁测量等领域[1]。电磁学课上的一段实验视频中，金属盘由于受电磁力而悬浮，本文利用电磁感应知识及电磁悬浮原理定性分析了金属盘的受力状态及其运动状态变化。 1.电磁感应现象 产生感应电流的情况可概括为五类，变化着的电流、变化着的磁场、运动的恒定电流、运动的磁场、在磁场中运动的导体，法拉第将这一现象与导体上的静电感应类比，把它取名为“电磁感应”。 2.电磁悬浮技术（electromagnetic levitation ) 电磁悬浮技术简称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。高频涡流与外磁场相互作用，使金属样品受到一个安培力的作用。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[2]。 3.电磁悬浮实验分析 实验中，向由多匝导线绕成的线圈中通正弦交变电流，线圈上放置的金属盘受力向上运动，经短时间的波动后，稳定悬浮在某一固定高度。将一盏灯放在金属盘上，灯被点亮，说明金属盘中存在电流，即涡流。 为便于分析，对实验中器具作如下简化： 1.金属圆盘中由于电磁感应而产生了涡流，故可将其简化为线圈，考虑到下方线圈中交变电流所激发的磁场的不均匀性，用单匝小线圈(记为线圈二）等效代替金属盘，并忽略小线圈所受的重力。 2.为便于作图，可将下方线圈用一单匝线圈（记为线圈一）等效代替。 线圈一中通交变电流i(t)=A sin(wt)后，在其周围激发磁场，线圈一中磁感应强度随电流强度变化而呈周期性变化。 线圈一中正弦交变电流 [3] 由毕奥—萨伐尔定律，推导出空间各点的磁感应强度为： 由上述表达式，可知，空间一点磁感应强度与电流强度成正比，设其比例系数为K，不同点K值不同，则 B=KI 空间任意一点磁感应强度 磁感应强度变化率： dB/dt=KAw cos(wt) 空间任一点都磁感应强度变化率 线圈一所激发的变化的磁场通过电磁感应，使得线圈二中产生感应电流，感应电流与外磁场相互作用，使线圈二受到安培力的作用，合力垂直于线圈平面向上，产生向上的加速度，瞬间“跳起”。 0—T/4内磁场及线圈状态 由于线圈一中电流变化，引起磁场变化率减小，线圈二向上运动的过程中，其内的感应电流减小，但外磁场磁感应强度增大。 在T/4至T/2内，磁感应强度逐渐减小，方向不变，其变化率逐渐增大，线圈二中电流方向改变，线圈二