磁悬浮的实验探究和理论分析

作者:李瑶; 路俊哲; 何国铭; 窦凤怡; 吴帅东; 马晓栋*
来源:新疆师范大学学报(自然科学版), 2023, 42(04): 26-42.
DOI:10.14100/j.cnki.1008-9659.2023.04.004

摘要

文章研究2020年中国大学生物理学术竞赛的第九题,对磁力搅拌器黏性液体中的搅拌子在旋转磁铁磁场作用下的运动,进行实验探究和理论分析。根据搅拌子和旋转磁铁的相对运动情况,将整个实验过程分为同步、不完全同步和不同步转动的三个阶段,观测和记录了三个阶段的实验现象及其细节,其中第二阶段搅拌子在黏性液体中的悬浮现象作为重点探究内容。由于问题复杂,在理论分析中,首先根据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的规律进行简单的讨论,然后根据搅拌子在磁场中的附加能量和磁力矩对实验现象进行详细的解释。为了更加清晰地理解搅拌子的悬浮现象,特别注重形象物理模型的构建和直观物理图像的呈现,将复杂问题简单化。研究内容及其方法在课堂教学实践和科普宣传教育中有一定的参考价值。

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