非磁性材料的電磁阻尼效應(yīng)分類(lèi)器

張　尋

我的設(shè)計(jì)初衷：

我一直認(rèn)為，磁鐵是不能吸引銅、鋁等金屬的。但是，在技術(shù)課堂上，老師的演示打破了我以前的認(rèn)識(shí)，粉碎了我的思維慣性。老師演示了電磁阻尼實(shí)驗(yàn)，我看到了，也親自感覺(jué)到了這種力的存在。磁鐵與這些非磁性金屬在發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)確實(shí)有一種阻力。非磁性導(dǎo)體在磁場(chǎng)環(huán)境中，閉合導(dǎo)體與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，閉合導(dǎo)體與磁體發(fā)生切割磁力線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，閉合導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生感生電流，電流又產(chǎn)生電磁場(chǎng)，兩者之間會(huì)產(chǎn)生電磁阻力，阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)。其阻力大小與磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，導(dǎo)體的表面積、體積等物理量有關(guān)。知道原理后，老師要求我們拓展此原理在生活上的應(yīng)用，解決實(shí)際問(wèn)題，聯(lián)想到人類(lèi)關(guān)注的生存、文明、進(jìn)步、科學(xué)等問(wèn)題。我把思路關(guān)注到了社會(huì)的一個(gè)熱點(diǎn)話(huà)題——環(huán)保與資源的二次利用，從而誘發(fā)我對(duì)發(fā)明此作品的設(shè)想，就是用它將混在一起的銅、鋁等非磁性金屬與非金屬進(jìn)行分離。此想法得到老師和專(zhuān)家們的一致認(rèn)可，從而確定了此課題。

我的目的和基本思路：

一、設(shè)計(jì)目的：

1從應(yīng)用的角度分析：在注重環(huán)保的時(shí)代，完全可以實(shí)現(xiàn)金屬與非金屬“廢固”(固體廢料)的自動(dòng)分離問(wèn)題。適用于廢料的回收部門(mén)和垃圾焚燒發(fā)電的部門(mén)，能分離出銅、鋁等金屬。減少了資源的浪費(fèi)。

2從知識(shí)的角度分析：以此為教學(xué)教具，告訴同學(xué)們，在習(xí)慣思維中的不可能，在某些條件下也是可能的。磁鐵同樣可以吸引(排斥)銅、鋁等金屬。

3從技術(shù)的角度分析告訴人們只要變換一下思維，我們同樣可以用自己的知識(shí)改變我們自己的生活，為大家提供生活上的方便。

二、設(shè)計(jì)思路：

1現(xiàn)階段的技術(shù)已經(jīng)擁有了鐵與固態(tài)非金屬分離的技術(shù)，本作品主要為了解決非磁體金屬與非金屬固體的分離。考慮到實(shí)驗(yàn)效果，我只選擇了常見(jiàn)的銅、鋁金屬導(dǎo)體與非金屬非導(dǎo)體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2將若干小長(zhǎng)條磁鐵分別以N極S極倆倆相連，組成一大長(zhǎng)方體磁體塊，固定在傳送帶下面。另外設(shè)計(jì)二個(gè)皮帶輪，二者以傳送帶相連。皮帶輪在調(diào)速電機(jī)的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，又帶動(dòng)傳送帶運(yùn)動(dòng)。當(dāng)非磁性金屬導(dǎo)體(銅、鋁)與非金屬固廢在轉(zhuǎn)送帶上高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，非金屬固廢到達(dá)磁鐵上方時(shí)不受磁場(chǎng)影響，繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，落入前方的箱里。而銅和鋁到達(dá)磁鐵上方時(shí)，因切割磁力線(xiàn)，使得非磁性金屬與磁體之間產(chǎn)生一個(gè)側(cè)向的阻尼力，從而將非磁性金屬“推下”傳送帶，落八傳送帶側(cè)面的箱內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了銅、鋁等金屬與非金屬固料的分類(lèi)。

我的研究過(guò)程

1將初步設(shè)想與輔導(dǎo)老師交流，得到老師的指導(dǎo)后進(jìn)行本項(xiàng)目的創(chuàng)新。

2通過(guò)查閱，在沒(méi)有與本思路相同作品的條件下，將設(shè)想轉(zhuǎn)化為研究方案。

3通過(guò)查閱資料，學(xué)習(xí)并了解電磁阻尼效應(yīng)原理。

4購(gòu)置不同型號(hào)的磁鐵。

5進(jìn)行不同磁場(chǎng)、不同相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、不同材料、不同體積、不同表面積等情況下的阻尼力實(shí)驗(yàn)。

6構(gòu)建模擬演示實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

7購(gòu)置所選制作材料。利用各種加工工具制作實(shí)物，將方案完整地加以物化。

8改進(jìn)——制作——改進(jìn)——完善。

我的作品用途

在強(qiáng)調(diào)環(huán)保、資源再利用的大背景下，作品適用于垃圾焚燒發(fā)電部門(mén)、生產(chǎn)加工企業(yè)的廢料分類(lèi)、廢品回收公司。這將會(huì)大大降低勞動(dòng)成本，提高工作效率。同時(shí)，它可作為教學(xué)教具，打破學(xué)生、的思維習(xí)慣，知道磁鐵與非磁性材料發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，也能產(chǎn)生引力和斥力。

我的作品設(shè)想

現(xiàn)已有分離磁性物質(zhì)與非磁性物質(zhì)的技術(shù)，這里不做敘述。

本作品已經(jīng)能完全在垃圾中分離出非磁性金屬中的銅、鋁、鉛等金屬。希望以后將作品進(jìn)一步完善，通過(guò)多級(jí)高速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，研究出能分離更多不同材料的新作品。