Справка - Поиск - Участники - Войти - Регистрация
Полная версия: Практический электромагнетизм
Частный клуб Алекса Экслера > Наука и техника
Timmy
2 февраля 2016, 15:42
Пытаюсь решить задачку, никак не могу разобраться.
Постоянный магнит цилиндрической формы свободно падает в замкнутую катушку из медной проволоки. Определить силу, с которой катушка замедляет падение магнита. Положение магнита зафиксировано, он может только падать вниз, но не отклоняться или вращаться. Все характеристики магнита и катушки известны.
Вроде как сила должна линейно зависеть от скорости. А как она будет зависеть от характеристики магнита? И как - от свойств катушки?
Если точное решение не укладывается, грубо говоря, в школьную физику и математику, можно ли придумать какое-то приблизительное решение? Как-то прикинуть величину эффекта для небольших недорогих магнитов размером, скажем, 5х5мм?
Solmir
2 февраля 2016, 17:33
Не совсем понятно название, ничего практического я не вижу. Если относиться как к теоретической задаче, то надо понимать несколько нюансов.
1) Каково отношение размеров катушки и длины магнита?
2) Можно ли пренебречь сопротивлением катушки и считать ее сверхпроводником? Если пренебрегаем, то магнит может вообще не влезть в катушку. В условиях задачи он не отклонится и не перевернется. Если не пренебрегаем, то надо знать это сопротивление, ведь джоулево тепло и обеспечит потерю энергии.

В общем, надо уточнять условия.
Alex Lonewolf
2 февраля 2016, 17:51
Хм... ну вероятно, от студента тут ожидают, что он сам обозначит буквами все нужные для решения параметры и выведет формулу.
Timmy
2 февраля 2016, 18:16
Практический смысл задачи следующий: я рассматриваю возможность на практике изготовить устройство, описанное в задаче. Прежде чем изготавливать прототип, я захотел провести теоретические расчеты, и понял, что не могу. Понятно, что в данном случае проще изготовить прототип и сделать измерения, но мне стало интересно, как это вообще можно расчитать, поэтому я и завел тред.

Solmir написал: 1) Каково отношение размеров катушки и длины магнита?
2) Можно ли пренебречь сопротивлением катушки и считать ее сверхпроводником? Если пренебрегаем, то магнит может вообще не влезть в катушку. В условиях задачи он не отклонится и не перевернется. Если не пренебрегаем, то надо знать это сопротивление, ведь джоулево тепло и обеспечит потерю энергии.

Магнит - цилиндр 5х5мм. Катушка - внутренним диаметром, допустим, 6мм, длиной, скажем, 30мм, навитая медным проводом в ПВХ изоляции, толщина жилы 0.5 мм, толщина провода 1мм, 30 витков. У меня получилось сопротивление катушки 0,07 Ом.

Кстати, а если бы катушка была сверхпроводящей, то куда бы делась энергия?
Solmir
2 февраля 2016, 18:33

Timmy написал:
Кстати, а если бы катушка была сверхпроводящей, то куда бы делась энергия?

Два варианта, в зависимости от параметров магнита, массы и магнитного момента.
1. Очень немного перешло бы в энергию магнитного поля, которое не дало бы магниту падать.
2. Магнит бы пролетел сквозь, при этом часть энергии на влете перешла бы в энергию магнитного поля, которое на вылете ускорило бы магнит. В конечном итоге потенциальная энергия в поле тяжести перешла бы в кинетическую, очень мало бы излучилось с электромагнитными волнами.
Alex Lonewolf
2 февраля 2016, 18:40

Timmy написал: Практический смысл задачи следующий: я рассматриваю возможность на практике изготовить устройство, описанное в задаче. Прежде чем изготавливать прототип, я захотел провести теоретические расчеты, и понял, что не могу. Понятно, что в данном случае проще изготовить прототип и сделать измерения, но мне стало интересно, как это вообще можно расчитать, поэтому я и завел тред.

Магнит - цилиндр 5х5мм. Катушка - внутренним диаметром, допустим, 6мм, длиной, скажем, 30мм, навитая медным проводом в ПВХ изоляции, толщина жилы 0.5 мм, толщина провода 1мм, 30 витков. У меня получилось сопротивление катушки 0,07 Ом.

Кстати, а если бы катушка была сверхпроводящей, то куда бы делась энергия?

А что там изготавливать? Берем неодимовый магнит (ну не 5мм - побольше), алюминиевую трубу от советского пылесоса. Показываем фокусы. PROFIT!
http://www.popmech.ru/diy/14582-magnitnyy-parashyut/


Если катушка сверхпроводящая и напряженность магнитного поля не превышает критических значений, то полагаю магнит "отскочит" т.е. почти вся энергия вернется обратно в кинетическую.
Solmir
2 февраля 2016, 18:41

Timmy написал:
Магнит - цилиндр 5х5мм. Катушка - внутренним диаметром, допустим, 6мм, длиной, скажем, 30мм, навитая медным проводом в ПВХ изоляции, толщина жилы 0.5 мм, толщина провода 1мм, 30 витков. У меня получилось сопротивление катушки 0,07 Ом.

Магнит в катушке будет пытаться развернуться. Если его поместить в стеклянную трубку, то все равно будет трение. Без трубки он в реале будет цепляться за обмотку катушки. В любом случае по приведенным данным это не очень подсчитаешь.
А если делать предположения, то потом все равно их проверять экспериментально.
Timmy
2 февраля 2016, 18:49
Я всё понял.
Попробую вечерком проэкспериментировать.
Спасибо!
Alex Lonewolf
2 февраля 2016, 19:00
Рассчитать теоретически конечно можно. Теория процесса давно известна. На память я не помню нужных формул, за книжкой далеко лезть, а выводить еще дольше. smile.gif Поэтому прямо сейчас я этим заниматься не стану.
Gibber
4 февраля 2016, 12:41

Timmy написал: Если точное решение не укладывается, грубо говоря, в школьную физику и математику, можно ли придумать какое-то приблизительное решение?

Статья по теме, чуть сложнее, чем популярная.

Solmir написал: Магнит в катушке будет пытаться развернуться.

В симметричной катушке/трубе? С чего бы это?
Solmir
4 февраля 2016, 12:59

Gibber написал:
В симметричной катушке/трубе? С чего бы это?

Считаешь, что он будет в устойчивом равновесии?
Timmy
4 февраля 2016, 14:34

Gibber написал:
Статья по теме, чуть сложнее, чем популярная.

Спасибо! Не думаю, что разберусь полностью, но попробую вникнуть.

Эксперимент с катушкой не показал заметного эффекта.
Попробую с трубой.
Эта версия форума - с пониженной функциональностью. Для просмотра полной версии со всеми функциями, форматированием, картинками и т. п. нажмите сюда.
Invision Power Board © 2001-2017 Invision Power Services, Inc.
модификация - Яро & Серёга
Хостинг от «Зенон»Сервера компании «ETegro»