“永动”天体摇摆仪(磁力摆)的原理

下列部分论述未经核实,请谨慎参考。

天体摇摆仪的原型金属框底部有一个永磁铁,受到底部中电磁铁的驱动产生持续的摆动。 底部黑色塑料壳上,除了承载四节五号电池(6V)仓盒之外,有一个电磁铁和它底部的驱动电路板。

电磁铁具有两个绕组,使用万用表可以测量到两个绕组的直流电阻分别是2000Ω和25Ω。假设两个绕组使用相同漆包线绕制,那么从对应的直流电阻可以大体推测这两个绕组的匝数大概是80:1。

驱动电路

最为不寻常的是电磁铁非常简单的驱动电路,上面就只有一个有源器件。视频中作者经过测量确定这个器件是一个NPN型的三极管。与继电器三个绕组、驱动电源之间的连接电路如下图所示:

视频作者在后面的分析中讲解到,当摇摆的永磁铁在靠近电磁铁时,会在电磁铁中线圈L1感应出电动势,当它超过三极管b-e之间的导通电压,便会产生基极Ib电流,经过三极管电流放大,在三极管发射极输出(1+β)⋅Ib的电流。该电流流经L2,经过电磁铁内部的耦合,重新增强了Ib ,使得三极管饱和导通。此时电磁铁产生吸力吸引永磁铁加速靠近。

当永磁铁经过最低点开始远离电磁铁磁芯时,电磁铁内部的感应电动势开始反向,这会使得三极管有导通转向截止,电磁铁失去励磁电流。所以在永磁铁离开时,电磁铁不产生吸引力。于是在电磁铁的驱动下,固定有永磁铁的天体摇摆仪便产生周期摆动。

原文链接:https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/110790240

另一种解释

材质:塑料;磁性摇摆:就像一个立体的地球仪,装上四节五号电池,手轻轻的动一下,就会左右摇摆起来不停的摇摆,放在办公桌上会是一道亮丽的风景线,是一种交叉的摇摆器。

基本原理:形成一个相对封闭的动能转换。首先用手推动产生原始动能,摆动到底部后,由于放入底座内的电池会放大底座内的磁铁的磁力,从而反推塑料转圜摆动到边上高处,摆动到高处后产生了相对势能,由于重力原因马上下摆,势能转换成动能,摆动到底部后又被底座电磁力推动到另一侧高处产生相对势能,之后开始一个新的循环。如此周而复始一直到底座内的电池力不能放大磁铁的磁效为止停下。

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