Гальмування постійного магніту токами Фуко при його русі біля металевих поверхонь

Abstract

Мета роботи: дослідити гальмування постійного магніту струмами Фуко при його русі біля металевих поверхонь. Для досягнення мети поставлені і вирішені такі наукові задачі: 1. Теоретично розглянути процес падіння магніту у вертикальній провідній трубці. 2. Розробити лабораторні установки та провести за їх допомогою дослідження кінематичних параметрів руху магніту та їх зв’язок з величиною й формою індукційного струму. 3. Як приклад практичного застосування набутих знань розробити рятувальний ліфт. Об’єкт дослідження: струми Фуко. Предмет дослідження: процес гальмування магнітного диполя, який рухається біля провідної поверхні. Методи досліджень. Методологічно робота базувалася на найбільш загальних принципах фізики, а її основні науково-практичні результати отримані з використанням сучасної цифрової осцилографічної техніки. Основні наукові результати. 1. Теоретично доведено, що при малих швидкостях гальмівна сила пропорційна швидкості руху магніту в металевій трубці; при збільшенні швидкості сила гальмування зменшується спочатку пропорційно v–1, а потім пропорційно v–1/2. 2. Справедливість теоретичних висновків підтверджено результатами експериментів із скляними, алюмінієвими, латунними і мідними трубками. 3. За наявності подовжнього розрізу в стінці трубки величина гальмівної сили зменшується приблизно в 1,5 рази в порівнянні з суцільною трубкою. 4. На основі проведених досліджень розроблена конструкція неелектричного ліфта для індивідуального порятунку людей з висотних будівель. Висновки: 1) теоретично та експериментально досліджено процес гальмування постійного магніту струмами Фуко в наближенні слабкого та сильного скін-ефекту; 2) розроблено конструкцію неелектричного ліфта для індивідуального порятунку людей з висотних будівель. Purpose: to investigate the braking of a permanent magnet Foucault’s current at its movement near the metal surfaces. To achieve the goal set and solved the following scientific tasks: 1. Theoretically, consideration is given to the process of falling of a magnet in a vertical conducting tube. 2. Develop laboratory facilities and conduct research by studying the kinematic parameters of the magnet and their habits with large and formal induction of current. 3. As an example of practical application of the acquired knowledge, develop a rescue lift. The research object: Foucault’s currents. The research subject: the process of braking the magnetic dipole, which moves near the conducting surface. Research methods. Methodologically, work was based on the most general principles of physics, and its main scientific and practical results were obtained using modern digital oscilloscopic techniques. Main scientific results. 1. It is theoretically proved that at low speeds the braking force is proportional to the velocity of the magnet in a metal tube; at increasing speed the braking force decreases initially proportionally v–1, and then proportional v–1/2. 2. The validity of the theoretical conclusions is confirmed by the results of experiments with glass, aluminum, brass and copper tubes. 3. In the presence of a longitudinal section in the tube wall, the amount of braking force decreases by about 1,5 times compared with the continuous tube. 4. Based on the research carried out, the design of a non-electric lift for the individual salvation of people from high-rise buildings has been developed. Conclusions: 1) the process of inhibition of a permanent magnet by Foucault’s currents in the approximation of weak and strong skin effect was investigated theoretically and experimentally; 2) the design of a non-electric lift for the individual salvation of people from high-rise buildings has been developed.