?? 磁懸浮地球儀利用電流磁效應(yīng)使地球儀漂浮在半空中。地球儀頂端有一個(gè)磁鐵,圓環(huán)形塑膠框內(nèi)部頂端有一個(gè)金屬線圈,,金屬線圈通過(guò)電流就會(huì)成為電磁鐵,。電磁鐵與地球儀頂端磁鐵間的吸引力可抵消地球儀所受重力,因此地球儀可漂浮在半空中,。用手輕輕觸碰地球儀使其偏離平衡位置,,手移開(kāi)后地球儀仍可回到平衡位置不至掉落,這是利用負(fù)反饋機(jī)制,。 地球儀底端也有一個(gè)磁鐵,。塑膠框內(nèi)部底端有一個(gè)霍爾偵測(cè)器,可偵測(cè)地球儀底端磁鐵的磁場(chǎng)變化,。地球儀 偏離平衡位置時(shí),,霍爾偵測(cè)器偵測(cè)到地球儀底端磁鐵的磁場(chǎng)變化,便會(huì)產(chǎn)生一補(bǔ)償電流,。補(bǔ)償電流流到塑膠框頂端金屬線圈時(shí),,金屬線圈磁場(chǎng)增加,可將地球儀拉回平衡位置,。輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)地球儀便可持續(xù)不停轉(zhuǎn)動(dòng),這可以用慣性原理(說(shuō)得深入一點(diǎn),,依據(jù)動(dòng)量守恒原理)解釋。地球儀所受到的外力總和為零,,因此會(huì)以固定速率沿固定方向轉(zhuǎn)動(dòng),。 磁懸浮地球儀主要由永磁體、鐵芯,、線圈,、磁場(chǎng)傳感器、功率放大器和控制器等組成,。當(dāng)?shù)厍騼x處于平衡位置時(shí) ,通過(guò)線圈繞組的電流為 i0 ,地球儀距頂部間隙為 x0 ,電磁吸力與永磁體吸力和地球儀的重力相平衡,。當(dāng)?shù)厍騼x受到一個(gè)向下的干擾力而向下運(yùn)動(dòng)時(shí),傳感器檢測(cè)到地球儀偏離平衡位置的位移,控制器將這一信號(hào)變換成控制信號(hào) ,功率放大器又將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制電流 i0 +Δi ,因此,電磁鐵吸力變大了,從而驅(qū)動(dòng)地球儀返回到原來(lái)平衡位置。反之,當(dāng)?shù)厍騼x向上運(yùn)動(dòng)時(shí),控制電流變?yōu)?i0 -Δi ,因此,電 磁鐵吸力變小了,地球儀也能返回到原來(lái)的平衡位置,。 ?? |
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