傲娇铝箔的爱恨情仇:她跑她追她插翅难飞 | 正经玩
一张“二次元”铝箔
它明明没有磁性
却会跟着磁铁移动!
推动它的力量
竟然是傲娇属性?
今天,我们就用一个小实验
揭开这个奇妙现象!
实验器材
一盆水、铝箔纸、强磁铁、所标杯

实验步骤
第一步:
撕出一片大小合适的铝箔纸,既不能太大也不能太小。

将强磁铁靠近铝箔纸,发现铝箔纸并不会像铁钉那样被磁铁吸住,说明它本身并不是铁磁性材料。

第二步:
将这片铝箔轻轻平放在一盆水的水面上,使它自然漂浮,等待水面逐渐平稳。

第三步:
把强磁铁放在铝箔上方,保持一定距离,不要碰到铝箔和水面。然后缓慢移动磁铁。发现铝箔会随着磁铁的移动方向发生位移;当磁铁反向移动时,铝箔的运动方向也会随之改变。


原理解说
为什么铝箔本身没有磁性、也不会被磁铁吸引,但是在这个实验中却会跟着磁铁移动呢?
这是因为磁铁的移动使铝箔中产生了感应电流!下面,我们使用电磁感应的楞次定律来分析为什么这会导致铝箔跟随磁铁移动。
楞次定律:感应电流的磁场,总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
我们首先考虑磁铁静止的情况。不失一般性地,我们考虑磁铁N极向下,磁感线自上而下穿过铝箔。此时,由于铝箔并非铁磁材料,也不存在感应电流,所以铝箔漂浮在水面上,静止不动,不受磁铁影响。

当我们手中的强磁铁向前移动时,对于铝箔的前端部分,磁铁带来的磁通量会增大(有更多的磁感线穿过)。根据楞次定律,铝箔的前端部分会产生局部的逆时针旋转的电流,感生磁感线的方向向上,试图抵消磁通量的增加。这等效于铝箔的前端感应出了一个N极向上的小磁铁,与我们手中的强磁铁互相排斥,傲娇地抗拒强磁铁的靠近。这种排斥力会推动铝箔向前移动。

对于铝箔的后端部分,磁铁带来的磁通量会减小。那么相反地,根据楞次定律,这会产生顺时针的感生电流,感生磁感线的方向向下,试图弥补磁通量的减少。这等效于铝箔的前端感应出了一个S极向上的小磁铁,与我们手中的强磁铁互相吸引,傲娇地挽留正在远离的磁铁。这种吸引力也会推动铝箔向前移动。

由于铝箔漂浮在水面上,其向前运动时受到的阻力很小,因此这种电磁感应产生的微弱排斥力和吸引力就足以推动铝箔产生明显地位移。

在这个实验中,我们可以很直观地体会到楞次定律的“来拒去留”傲娇属性:铝箔的前端部分抗拒磁铁的到来,因此向前逃跑,而铝箔的后端挽留磁铁的离去,因而向前追赶。这两种相反的局部感应电流共同推动铝箔跟随磁铁移动。

AI生成的示意图,有一些小瑕疵,仅供参考



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