范德格拉夫起電機(jī)演示試驗(yàn)

儀，B,C分別為上下固定點(diǎn)。在地球儀2儀，B,C分別為上下固定點(diǎn)。在地球儀2地球儀內(nèi)部構(gòu)件示意圖懸浮地球儀Magneticsuspensionglobe磁懸浮地球儀運(yùn)用磁懸浮的科學(xué)原理，將地球儀在無(wú)任何支撐及觸點(diǎn)的空中自轉(zhuǎn),展示地球的真實(shí)狀態(tài)，具有獨(dú)特的視覺效果，給人以奇特新穎的感覺和精神享受。同時(shí)具有很高的欣賞和使用價(jià)值，地球球面為標(biāo)準(zhǔn)的世界地圖，世界各國(guó)疆域，版圖及重要城市盡收眼底，寓教娛樂，融知識(shí)和趣味于一體，感受高科技產(chǎn)品的神奇魅力。［實(shí)驗(yàn)裝置］磁懸浮地球儀如圖1所示。儀器內(nèi)部裝置如圖2所示。整個(gè)裝置由AB,C三部分組成,A為待懸浮體地球A的南北兩極處各安裝一個(gè)小的永磁體，外N極內(nèi)S極;C處安裝一個(gè)永磁體，極性為上S極下N極。［現(xiàn)象觀察］1.接通電源；2?雙手持地球儀,使北極點(diǎn)自上而下慢慢接近上磁極,在一定高度處突然覺得手持力消失，雙手松開即可將地球儀懸浮在空中，并在空中緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)地球儀。［現(xiàn)象解密］本實(shí)驗(yàn)是利用磁體間的相互作用實(shí)現(xiàn)常溫磁懸浮的。但通常情況下，磁體間距離越近作用力越大。因此，由靜磁場(chǎng)對(duì)磁體的作用而形成的磁懸浮一般是不穩(wěn)定的。這里是在上磁極上安裝有一個(gè)帶有負(fù)反饋功能的電磁線圈，使得在一定高度處有一個(gè)勢(shì)能極小點(diǎn)。地球儀的常溫磁懸浮就是利用這一極小點(diǎn)：即把地球儀放置在該勢(shì)能極小點(diǎn)處。為了實(shí)現(xiàn)磁懸浮，采取了兩項(xiàng)措施，那就是負(fù)反饋調(diào)節(jié)磁力和用磁力定位。B為上固定點(diǎn)，它由永磁體E、磁場(chǎng)敏感元件F和勵(lì)磁線圈D組成。如果沒有D,只靠E的作用不可能使A穩(wěn)定地浮起來。為使A能穩(wěn)定地懸浮，特意在上固定點(diǎn)B設(shè)置F和D,令勵(lì)磁線圈D通以一定強(qiáng)度的電流，電流線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與永磁體E的相同，即它們的合磁場(chǎng)對(duì)地球儀上的N極產(chǎn)生吸引。磁場(chǎng)敏感元件F感知地球儀A上極地磁極的位置，若地球儀A靠近E的S極時(shí)，合磁場(chǎng)將較強(qiáng)，有更吸引A往上的趨勢(shì)，此時(shí)受F調(diào)整的控制電路將減弱流過D線圈的電流，使合磁場(chǎng)變?nèi)?，A將因吸引減弱而不向上運(yùn)動(dòng);反之，若A偏下，F(xiàn)感知地球儀偏下，F(xiàn)調(diào)整控制電路將增強(qiáng)流過D線圈的電流，使合磁場(chǎng)變強(qiáng)，A將因吸引力增強(qiáng)而不向下運(yùn)動(dòng)。總之，在控制電路的調(diào)節(jié)下，地球儀A受到的磁力與重力平衡，懸浮在空中。下固定點(diǎn)C的作用是防止地球儀A擺動(dòng)，使A總是趨于豎直并穩(wěn)定地懸浮在空中。［知識(shí)拓展］目前世界上有三種類型的磁懸浮。一是以德國(guó)為代表的常導(dǎo)電式磁懸浮，二是以日本為代表的超導(dǎo)電動(dòng)磁懸浮，這兩種磁懸浮都需要用電力來產(chǎn)生磁懸浮動(dòng)力。而第三種，就是中國(guó)的永磁懸浮，它利用特殊的永磁材料，不需要任何其他動(dòng)力支持。中國(guó)永磁懸浮與國(guó)夕卜磁懸浮相比有五大方面的優(yōu)勢(shì)：一是懸浮力強(qiáng)。二是經(jīng)濟(jì)性好。三是節(jié)能性強(qiáng)。四是安全性好。五是平衡性穩(wěn)定。槽軌永磁懸浮是專為城市之間的區(qū)域交通設(shè)計(jì)的，列車在高架的槽軌上運(yùn)行，設(shè)計(jì)時(shí)速230公里，既可客運(yùn)，又可貨運(yùn)。［思考