دید کلی
- اگر یک پاندول مسی بین دو قطب N و S آهنربای نعلی شکل به نوسان در آورد چه اتفاقی خواهد افتاد؟
- اگر جنس صفحه از یک هادی کامل نباشد چه اتفاقی میافتد؟
- ترمز مغناطیسی یکی از کاربردهای جالب و مفید نیروی مغناطیسی و اصل عکس العمل الکترومغناطیسی است. وقتی یک پاندول مسی در یک میدان یکنواخت آهنربای دائمی نوسان میکند. وجود میدان یکنواخ مغناطیسی باعث کند و متوقف شدن آن میشود.
مکانیزم متوقف شدن پاندول
لبهای از صفحه که بطور عمودی در میدان جلو و عقب میرود را به طول L فرض کنید. با ورود به میدان مغناطیسی به اندازه V=EL=VBL در آن ولتاژ القا میشود. طبق
قانون اهم ، چگالی
جریان القایی J و
میدان الکتریکی القایی بصورت J=σE=σVxB به هم مربوطاند.
جهت جریان به طرف پایین (هم جهت با VxB) است. σ رسانای ویژه صفحه است. از آنجایی که این جریان القایی در یک
میدان مغناطیسی قرار گرفته است، یک نیروی مغناطیسی بر صفحه وارد میشود. مقدار این نیرو در واحد حجم برابر است با :
F/∆V=JxF = σ(VxB)xB∆
اگر تمام بردارها بر هم عمود باشند ، نیروی مغناطیسی وارد به حجم لبه پیشرو (به طول L) عبارت است از:
Fm = σVB2∆Vol
که در خلاف جهت حرکت صفحه است.
اثر مقدار رسانایی
اگر رسانایی ویژه مثل رسانای ویژه مس بزرگ ، ولی محدود باشد، صفحه ابتدا کند و سپس متوقف میشود. از آنجا که جریانهای القایی بصورت I
2R تلف میشود، صفحه به آرامی داخل شکاف
آهنربا شده و سرانجام در همان مکانی که میدان مغناطیسی نمیبود میایستاد، متوقف میشود.
میبینیم که نیروی مغناطیسی ترمز کننده با σ متناسب است. اگر جنس صفحه پاندول از
هادی کامل (رسانایی بینهایت) باشد، جریان القایی آنقدر زیاد خواهد بود که صفحه را به عقب براند و در بیرون
میدان مغناطیسی متوقف کند.
راه کم کردن جریان القایی
از آنجا که جریان القایی نمیتواند از صفحه خارج شود در نزدیک لبهها منحرف شده و مسیر بستهای را میسازد. این جریانها به
جریان گردابی معروفند. اگر صفحه نامحدود باشد جریان تنها به سمت پایین خواهد بود. یکی از راههایی که میتواند باعث شود تا پاندول متوقف نشود ایجاد شکاف عمودی در صفحه است که با این کار جریانهای القا شده به شدت کم شده و در نتیجه عمل ترمز به خوبی صورت نمیگیرد.
مباحث مرتبط با عنوان