张禹涛 刘琼 柴一峰 刘明伟 郭英

摘 要：研究铜管中磁铁下落的运动特性，通过实验证明传统观念认为的，磁铁达到稳定状态后将做匀速直线运动的结论是片面的，仅限于感应磁力较小的情况。当感应磁力足够大时，轨迹是曲线，这是由于磁铁不仅受到感应磁力，还会受到感应磁力矩的旋转作用。

关键词：楞次定律;电磁感应;安培力;磁场

中图分类号：O441 文献标识码：A

一、实验

实验仪器：稀土铷铁硼圆片磁铁：直径SymbolFA@

10mm，厚度SymboldA@

=3mm，重量1.738克，表面磁感应强度100高斯。1号紫铜管外径SymbolFA@

16mm，内径SymbolFA@

13mm，即壁厚d=1.5mm，长度L=293cm;2号紫铜管外径SymbolFA@

13.2mm，内径SymbolFA@

13mm，即壁厚d=0.1mm，长度L=29cm。实验过程中铜管竖直放置。采用华为Mate20手机拍照和计时器计时。

二、结果与讨论

第一步，采用一块磁铁做自由落体运动，初速为0cm/s，下降距离为铜管长度29.3cm，需要时间0.25秒，此时磁铁表面无论是平行地面还是垂直地面，下降过程中都不会改变方向，即运动轨迹属于直线运动，过程中保持平动特征。采用两块或三块磁铁下降现象相同。

第二步，将该磁铁在1号铜管上端口中心竖放，见图1（a），初速为0m/s，磁铁刚进入管内就发生旋转，在0.5s内由竖直转动到水平状态，下降速度减慢，先和左侧管壁发生碰撞，见图1（b），再向中心运动，接近右侧管壁，见图1（c），又向竖直状态旋转，见图1（d），接着又向水平方向旋转，期间和管壁发生多次，可以听到清脆的碰撞声，重复上述过程，直至落出管外。可见磁铁运动轨迹是曲线，不是直线。五次平均下降时间2.79s。

第三步：将该磁铁在1号铜管中心平放，在水平方向上仍然有位移，发生旋转，但是旋转幅度小，不会旋转到竖直位置，期间和管壁发生多次碰撞，最后落出管外。……