這項科學(xué)實驗改編自Salters Horners高級物理項目。它對應(yīng)于課程“軌道上的運輸”部分的活動17，并提供了查看電磁感應(yīng)的機會，并使用所收集的數(shù)據(jù)和附加信息來計算速度和加速度。 可以在鐵路系統(tǒng)上使用電磁感應(yīng)來感測列車的速度和加速度。其目的可能是感知列車對于它們所在的軌道部分的行駛速度太快，并在此向駕駛員提供反饋，或者可能是為了檢測失控的列車，并采取措施將列車轉(zhuǎn)移到避開的部分。與其他列車相撞直到最終停止。一個這樣的系統(tǒng)可以如圖A17.1所示設(shè)計，其中列車的一個小磁鐵連接在其前面的垂直平面上，然后經(jīng)過設(shè)置在軌道上的兩個線圈。 當(dāng)列車沿著軌道加速時，磁鐵越過線圈，產(chǎn)生的軌跡類似于圖A17.2所示
程序 有關(guān)設(shè)備的詳細(xì)信息以及如何進(jìn)行設(shè)置，請參閱技術(shù)人員的注意事項部分。 將連接電纜安裝在Pico ADC-40/42 BNC插座和放大器的輸出插座之間。將引線從軌道線圈連接到放大器的輸入插座。 加載PicoScope軟件。將X時基設(shè)置調(diào)整為100 ms / div，增益為* 1。將Y增益設(shè)置為* 20。將觸發(fā)設(shè)置為Single，Rising和20 mV *。為了準(zhǔn)確查看跡線的起始位置，將其跡線顯示設(shè)置（屏幕底部條形圖上的右側(cè)框）置于-10％。 打開放大器。 結(jié)束發(fā)條模型火車。將其放置在其中一個線圈前方約5厘米的軌道上。單擊GO上的光標(biāo)。放下火車。應(yīng)顯示類似于圖A17.2的跡線。
圖A17.2：線圈輸出
使用后關(guān)閉放大器。 *您可以減少此值，但該值必須足夠高，以防止過早觸發(fā)。
問題 1.為什么線圈上會產(chǎn)生電壓？ 2.為什么每個線圈產(chǎn)生的走線都有負(fù)片和正片？ 3.說明并解釋線圈A和線圈B產(chǎn)生的兩個差異。 4.如果磁體通過直徑為1.0 cm的線圈時，磁場的擴展會產(chǎn)生超過1.5 cm的明顯效果，如圖A17.3所示，計算模型火車越過每個線圈時的平均速度。仔細(xì)考慮磁鐵移動的距離，同時在每個線圈上產(chǎn)生效果。 5.模型火車從線圈A的中心移動到線圈B的中心需要多長時間？ 6.使用您對Q4和Q5的答案來計算模型火車的加速度。
圖A17.3：磁場的擴散