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影響電磁感應-渦電流實驗的因子探討

為了解決brass pipe 15mm的問題，作者陳志聰 這樣論述：

冷次定律可以用來降低磁鐵在紅銅管裡面下降的速度，但是磁鐵在紅銅管內的最終速度與磁鐵的磁通量和紅銅管的直徑、管壁厚度之間的關係，卻沒有明確的表明。直到Levin, da Siliveira & Rizzato (2006)發表了一篇簡單的定量模式，才將它們的關係確定。但是該論文有幾個可疑的點，就是僅使用特定尺寸的紅銅管和特定大小的磁鐵。不同的磁鐵、非鐵金屬管、管徑的尺寸、長度所測量的結果是否不一樣，不得而知。最後，實驗中並沒標明重覆的次數。 為此本研究量測兩種釹鐵硼磁鐵(直徑30mm，厚度5mm和10mm)從中空紅銅管、黃銅管、依厚度不同大、中、小的鋁管中間掉落所需要的時間，並將每次不同

的實驗結果記錄下來，再進行比較。每次實驗分為1米、2米管長個別作實驗。在一種規格的磁鐵墜落實驗中，又分為1、2、3塊磁鐵堆疊作實驗。每次實驗各量5次，用其平均值計算磁鐵的終極速度。所以總共實驗2*2*3*5*5=300次的實驗。其中第1個因素的水準數2代表2種厚度的磁鐵(10mm和5mm厚)、第2個因素的水準數2代表2種金屬管高度、第3個因素的水準數3代表3種磁鐵堆疊方式、第4個因素的水準數5代表5種金屬管(2種銅管、3種鋁管)、第5個因素的水準數5代表重覆5次的實驗。根據以上300次的實驗得知磁鐵在非鐵金屬管的運作是非常複雜的。傳統的理論假設重力加速度會因著冷次定律隨著時間作單調式的下降至零

。傳統的實驗的終極速度是金屬管長度除以經過金屬管的時間。但是，為求更逼近於實際的終極速度，在計算2米的終極速度是根據2米的時間減去1米的時間，在被1米除。由此，兩米的實驗的終極速度應該大於1米的。本研究發現實驗的終極速度和理論的終極速度有顯著的差異。在逆磁性的紅銅管實驗中，實驗的終極速度是理論的0.45~0.70倍；在弱鐵磁性的黃銅管實驗中，實驗的終極速度是理論的0.52~0.94倍；在逆磁性的小、中、大鋁管實驗中，實驗的終極速度是理論的0.55~3.05倍。很明顯Levin, da Siliveira & Rizzato (2006)無法預測真實的磁鐵的終極速度。他們所提供的實驗可能是一個特

例。本研究無法提出其公式推導的過程是否有假設性的錯誤，但是，他們所提出理論終極速度的公式需要被修正。另外，在實驗中發現2米的實驗的終極速度與1米的實驗的終極速度和理論的終極速度大小關係並不一致。在逆磁性的紅銅管實驗中，理論的終極速度大於1米的實驗的終極速度，並且1米的實驗的終極速度大於2米的實驗的終極速度。我們提出作用在磁鐵的加速度假設3說明此現象。在弱鐵磁性的黃銅管實驗中，2米的實驗的終極速度大於1米的實驗的終極速度，並且2米的實驗的終極速度小於理論的終極速度。我們提出作用在磁鐵的加速度假設1說明此現象。在逆磁性的小、中、大鋁管中，唯一確定的是2米的實驗的終極速度大於1米的實驗的終極速度。並

且，除了3塊堆疊的10mm厚釹鐵硼磁鐵在中鋁管的實驗外，所有鋁管的實驗中，2米的實驗的終極速度是大於2倍的1米的實驗的終極速度。即使在上述中鋁管的實驗中，2米的實驗的終極速度(15.08*10-2m/s)也幾乎是2倍的1米的實驗的終極速度(7.57*10-2m/s)。這種現象可能由於鋁是順磁的，這種順磁性會隨著長度弱化其磁性效果，使得小鋁管的長度為2米的順磁性低於1米的。這使得磁鐵通過2米小鋁管的勞倫斯阻力變小，因此，磁鐵可以快速通過2米的小鋁管，甚至通過時間短於通過1米的小鋁管的時間。