水槽式洛伦兹力演示仪

针对教材中洛伦兹力演示仪的不足,设计了水槽式洛伦兹力演示仪.该演示仪通过观察水槽中漂浮物运动情况判定洛伦兹力方向和大小,并探究洛伦兹力F与磁感应强度B、带电粒子q以及其运动速度v之间的关系.     

简易复摆和平行轴定理演示仪的研制

研制了一种简易的课堂使用的演示仪,通过数值模拟研究了复摆的运动特性,理论和演示实验的结果相互吻合.该演示仪可以演示平行轴定理和复摆的运动特性.     

惯性现象演示仪的改进

针对传统教材中的不足,利用简易材料设计并制作了惯性演示仪.该演示仪既可以演示静止的物体具有惯性,又可以演示运动的物体具有惯性,同时还能演示质量与惯性的关系.     

基于STM32多功能运动合成与分解演示仪的研制

目前在运动合成与分解演示仪研制中,对2个运动的速度大小、方向的选择较为单一,运动轨迹不能实时地描绘.针对以上问题,自制了基于STM32的多功能运动合成与分解演示仪,并且介绍了该仪器的原理、制作方法以及演示效果.     

基于线性霍尔传感器的太阳能磁悬浮演示仪

应用电磁学理论、机械力学以及电子技术自制了一套太阳能磁悬浮演示仪,该演示实验仪由太阳能电池供电,利用线性霍尔传感器来探测悬浮物体的位移,以达到控制悬浮的目的,添加数码管电压显示电路,可以定量显示电磁铁的磁性在悬浮过程中随悬浮物位置变化的自动调整,能精确而直观地演示磁悬浮的物理现象该仪器结构简单、性能稳定、操作方便,能广...     

特斯拉线圈演示仪的制作与应用

本文简要介绍了特斯拉线圈及其工作原理,并制作了一套简易、安全的小型特斯拉线圈演示仪.利用该演示仪可表演一系列有趣的实验,通过观察实验现象发现问题、提出问题,进一步地分析与探究.     

"曲线运动"演示装置的制作

利用磁铁能在磁性画板上留下轨迹的特点,制作了曲线运动演示仪,该演示仪能够直观地演示曲线运动的速度方向和运动规律,该装置操作简单、效果明显.     

手持式电磁感应演示仪

介绍了一种自制的电磁感应演示仪. 该演示仪利用同性相斥的原理,缓冲并助推了磁铁的往复运动, 通过发光二极管可以直观并持续地展示电磁感应现象. 该演示仪结构简单,便于携带和操作     

洛伦兹力演示仪

为了使学生深入了解洛伦兹力,设计制作了喷泉洛伦兹力演示仪.该演示仪将电场和磁场按照一定方向放置,使离子溶液受到向上的洛伦兹力,在洛伦兹力作用下,溶液向上运动,进而形成了喷泉.     

基于STEM教育理念的初中物理光现象实验教学研究——制作“魔幻光影”演示仪

将STEM教育理念与初中物理光现象实验教学相融合,开展基于项目学习的实验教学,制作了"魔幻光影"演示仪.在合作探究的过程中培养学生问题解决能力和创新能力,提高初中生的科学素养.     

高温超导磁悬浮飞轮储能系统样机

在日益严峻的能源问题背景下,为展示无源高温超导磁悬浮技术在能量储存领域的应用前景,我们设计制作了一台全高温超导磁悬浮形式的飞轮储能样机.样机主要由高温超导磁悬浮轴承、飞轮转子、永磁电机和电路控制及负载部分组成.上下两个轴向型高温超导磁悬浮轴承用于悬浮和稳定飞轮转轴,直径200mm重量1.4kg的飞轮转子作为储能载体,最高可实现13000r/min的转速.在演示运行中,采用灯泡作为负载,该样机完成了从电能→机械能→电能的相互转换.     

超导悬浮系统中电磁力的有限元分析

利用超导体宏观电磁场的Bean模型和有限元方法对由超导体和超导悬浮线圈所组成的悬浮系统进行了分析计算,通过定量计算与模拟,得到了超导体感应的屏蔽电流分布,从而得到了悬浮间隙及悬浮线圈中的电流对悬浮力的影响规律,同时分析了悬浮线圈尺寸与最大悬浮力之间的关系。这些数值计算结果为优化超导悬浮系统的结构设计提供了理论依据。     

空间高频交变磁场对超导块材悬浮力影响研究

高温超导磁悬浮装置,如磁悬浮列车和磁悬浮轴承在高速运行时,空间磁场交变及不均匀性扰动会引发超导块材内部损耗并影响性能,传统均匀时变磁场实验研究及仿真模拟无法满足实际工程应用情况.本文通过设计不同永磁阵列得到不同波形,在高速系统驱动下得到不同交变频率下超导块材损耗特性,发现全波型损耗较半波型损耗高,并研究了不同磁场构型悬浮力衰减特性,可为高速超导磁浮应用提供实验依据.     

垂向磁场变化量对高温超导块材悬浮力特性的影响

高温超导体因其无源自稳定的特性,受到许多学者的重视,具有广阔的应用前景.目前针对高温超导块材悬浮性能的研究主要集中于由永磁体产生的低磁场环境.本文基于超导磁体平台提供的强磁场环境,通过改变高温超导块材不同的场冷高度,实验研究了高温超导块材悬浮力与垂向磁场变化量的关系.研究结果表明随着垂向磁场变化量的增加,高温超导块材的悬浮力增长趋缓,并最终出现悬浮力饱和的现象.本文还对比了YBCO 和Gd-BCO 两种不同材料超导块材的悬浮性能,结果发现GdBCO 的悬浮力在强磁场环境中表现出更大的潜力.这为高温超导磁浮在强磁场中的应用奠定了基础,通过更加合理地调节磁场的分布,可以更好地发挥高温超导块材的悬浮性能潜力     

高温超导飞轮储能系统磁悬浮力的仿真计算与实验分析

超导磁悬浮飞轮储能装置储能密度大、储能效率高,具有很好的发展前景。阐述了超导磁悬浮飞轮储能装置的基本原理。主要研究了超导块与永磁体之间的间隙、两者的半径和永磁体厚度等尺寸参数对磁悬浮力的影响。运用有限元分析软件ANSYS对磁悬浮的基本模型进行仿真计算,得到模型的磁力线分布,进一步总结各个参数和磁悬浮力之间的关系,并进行实验验证得到的结论。     

The attenuation of the levitation force of HTS bulk exposed to AC magnetic field on the above NdFeB guideway

In the present High Temperature Superconducting (HTS) maglev vehicle system, the air gaps between the adjacent permanent magnets make the magnetic fields above the NdFeB guideway non-uniform. So it is required to study the characteristics of levitation force of the HTS bulk affected by the non-uniform applied magnetic fields along the moving direction. In this paper, we have studied the characteristics of the levitation force relaxation by an experiment in which AC magnetic field generated by an electromagnet is used to simulate the time-varying magnetic field caused by the inhomogeneity of the NdFeB guideway. From the experiment results, it is found that the levitation force is attenuated with the application of the AC field, and the attenuation is increased with the amplitude of the AC field, but the attenuation is almost independent of the frequency the AC magnetic field.     

预载条件下Y-Ba-Cu-O块材的悬浮力弛豫特性

文中以实验技术为手段,研究了不同工况下预载抑制悬浮力弛豫衰减的作用规律.实验以Halbach永磁轨道和三籽晶方形Y -Ba-Cu-O块材组成的系统为主要研究对象,通过改变块材的场冷方式、工作高度、预载高度等,研究这些因素对块材悬浮力弛豫的影响规律.选取30mm场冷高度、15mm工作高度,改变永磁轨道和块材,研究了轨道磁...     

磁悬浮列车原理简介

对磁悬浮列车的提升和推进的原理作简要介绍。     

NdFeB永磁体下YBaCuO块材在交流磁扰动中的悬浮力磁滞特性

研究了交流磁扰动对高温超导块材和永磁体之间悬浮力的影响。实验分析了在零场冷(ZFC)条件下,不同频率的交流磁场扰动下的悬浮力曲线;另外还研究了交流磁扰动在永磁体下降和上升过程中对悬浮力的影响,发现上升过程中悬浮力受交流磁场影响较大,而在下降过程中影响则较为不明显,同时随着交流磁场幅值的增大,悬浮力的滞回曲线逐渐加宽。说明交流磁场导致了超导块磁滞损耗的增加,对超导磁浮特性的研究具有理论意义。     

Analytic solutions to Maxwell–London equations and levitation force for a general magnetic source in the presence of a long type-II superconducting cylinder

The interaction between a general magnetic source and a long type-II superconducting cylinder in the Meissner or mixed state is studied within the London theory. We first study the Meissner state and solve the Maxwell–London equations when the source is a magnetic monopole located at an arbitrary position. Then the field and supercurrent for a more complicated magnetic charge distribution can be obtained by superposition. A magnetic point dipole with arbitrary direction is studied in detail. It turns out that the levitation force on the dipole contains in general an angular as well as a radial component. By integration we obtain the field and supercurrent when the source is a two-dimensional monopole (a magnetically charged long thread along the axial direction), from which the results for a two-dimensional point dipole easily follow. In the latter case the levitation force points in the radial direction regardless of the orientation of the dipole. The case for a current carrying long straight wire parallel to the cylindrical axis is solved separately. The limit of ideal Meissner state is discussed in most cases. The case of mixed state is discussed briefly. It turns out that vortex lines along the axial direction and vortex rings concentric with the cylinder have no effect outside the cylinder and the levitation forces remain the same as in the case of the Meissner state.