翦知渐，谢 中，周艳明

(湖南大学 物理与微电子科学学院 大学物理实验中心，湖南 长沙 410082)

相对运动的非磁性导体与永磁体(或其他磁场)之间因电磁感应存在相互作用，研究这种相互作用对了解感应电机的运行、磁悬浮、涡流制动、磁感应探伤以及卫星在地磁场中的运动等具有重要作用[1-5]. 在这类体系中，电磁相互作用导致的磁体与导体之间的磁悬浮力和磁阻尼力是实际应用问题的焦点.

对于相对运动的导体与磁体之间的相互作用，理论上可以用麦克斯韦方程组和洛伦兹力来解决，但除了少数高对称性的情形外，一般很难得到解析解，所以实际应用中多采用模拟或数值计算的方法[6-7]. 另外，采用实验方法进行研究也较为有效[8-9].

本文介绍了研究磁体与运动导体之间相互作用的实验方法及相关的实验装置：位于永磁铁下方旋转的铝圆柱体内，因电磁感应产生涡流，涡流产生的磁场使磁体受到力的作用，通过测量相互作用力，可以对导体内的涡流及其产生磁场的特点进行分析. 该实验过程涉及许多电磁学的概念和定律，适合作为本科生的提高型或进阶型实验项目.

1 基本模型及测量结果

当磁体与导体之间有相对运动时，导体内的电子受洛伦兹力的作用产生运动，从而形成涡旋状的感应电流，电流的大小和分布与导体的电导率及形状有关，如图1所示. 磁体产生的磁场B0向下，下方的平板导体向左运动，导体内将会产生涡旋状的感应电流，其分布及产生的磁场BI大致如图1所示. 值得注意的是，左半部的感应磁场与外场方向一致，总磁场加强；……