旋轉(zhuǎn)的易拉罐

王桂星

磁鐵只能吸引鐵鈷鎳及其合金，并不會(huì)吸引鋁制品?？墒潜酒诮榻B的這個(gè)裝置中的易拉罐卻會(huì)在磁鐵的作用下旋轉(zhuǎn)，這是為什么呢？

如右圖，左邊是一個(gè)鋁制的易拉罐，它穿在豎直的轉(zhuǎn)軸上，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。筆桿中間部位固定了2個(gè)高強(qiáng)度磁鐵，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)磁鐵，左邊的易拉罐就會(huì)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。你是不是開(kāi)始好奇為什么會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象？動(dòng)手實(shí)踐一下吧！

材料和工具：1個(gè)鋁制的易拉罐；1個(gè)木板底座，上面固定了2根用粗銅絲做的轉(zhuǎn)軸；萬(wàn)能膠；1根水性筆筆桿；2塊高強(qiáng)度磁鐵；1小塊泡沫塑料；1個(gè)金屬按扣。

制作過(guò)程：

1.首先在易拉罐的底面正中鉆一個(gè)小孔，孔徑略大于銅絲，拿一根鐵釘用錘子猛敲一下即可。

2.然后把金屬按扣用萬(wàn)能膠粘在易拉罐上表面的正中。注意只把按扣的邊緣粘在鋁皮上，按扣的凹坑要對(duì)著中心位置的開(kāi)口，不能被擋住。膠水也要少用，不能流進(jìn)凹坑里。

3.把易拉罐穿在銅絲上。作為轉(zhuǎn)軸的粗銅絲穿過(guò)易拉罐底面的小孔，尖端正好頂在金屬按扣的凹坑里。這樣易拉罐就能自由地在轉(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦力很小還不會(huì)亂晃。

4.用小刀在泡沫塑料上開(kāi)孔，把它穿到水性筆的筆桿上。2塊磁鐵分別吸在泡沫的兩側(cè)，因?yàn)楦邚?qiáng)度磁鐵的磁性非常強(qiáng)，所以能夠穩(wěn)固地與筆桿組合在一起。

5.把筆桿穿在另一側(cè)的轉(zhuǎn)軸上。適當(dāng)調(diào)節(jié)兩邊轉(zhuǎn)軸，使得它們轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力越小越好。用手指捻動(dòng)筆桿，筆桿帶動(dòng)磁鐵快速轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)你會(huì)驚訝地看到，易拉罐也隨著轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，好像被磁鐵吸引一樣，越轉(zhuǎn)越快。如改變磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，易拉罐的轉(zhuǎn)動(dòng)方向也會(huì)隨之發(fā)生改變。

雖然鋁不能被磁鐵吸引，但它卻是良好的導(dǎo)體。當(dāng)靠近易拉罐的磁鐵快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，形成一個(gè)快速變化的磁場(chǎng)，通過(guò)鋁皮的磁通量不斷變化，鋁皮內(nèi)就感生出了一種電流——渦流。渦流是一種類(lèi)似水流漩渦的環(huán)形電流，環(huán)形電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)與磁鐵的磁場(chǎng)方向相反，相互排斥，易拉罐在這種作用力之下隨著磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)。也就是說(shuō)，鋁制易拉罐并不是在磁鐵的靜磁力作用下運(yùn)動(dòng)的，而是由于感生出了渦流，在電磁相互作用力下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的。利用渦流的這一特性，人們生產(chǎn)出了“渦流分揀機(jī)”：垃圾中的銅、鋁等金屬內(nèi)感應(yīng)出渦流，渦流產(chǎn)生與原磁場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)，于是在與原磁場(chǎng)發(fā)生相互排斥的作用下“跳”出來(lái)，這樣就無(wú)需費(fèi)力地進(jìn)行人工分揀了。

渦流實(shí)際上也是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一種表現(xiàn)形式。渦流在1851年被法國(guó)物理學(xué)家萊昂·傅科發(fā)現(xiàn)，因此也稱(chēng)傅科電流。利用導(dǎo)體中渦流的熱效應(yīng)，可以制作各種感應(yīng)加熱設(shè)備，如真空冶煉爐、電磁爐。電磁爐的臺(tái)面下安裝有線圈，當(dāng)線圈通過(guò)高頻交流電時(shí)，在臺(tái)面與金屬鍋底之間產(chǎn)生強(qiáng)大的交變磁場(chǎng)，交變磁場(chǎng)穿過(guò)鍋底，在鍋底形成強(qiáng)渦流，產(chǎn)生大量的熱量。

利用渦流效應(yīng)還可以制作金屬探測(cè)器。金屬探測(cè)器中通有高頻交變電流，在金屬物中感應(yīng)出渦流，渦流又產(chǎn)生磁場(chǎng)，影響原來(lái)的磁場(chǎng)，探測(cè)器檢測(cè)到磁場(chǎng)的變化，得知金屬的存在。金屬探測(cè)器已經(jīng)被廣泛用于探測(cè)地雷和安檢工作。