Вихревые токи – трубки с прорезями

Когда магнит падает в трубку, образуются вихревые токи, которые текут вокруг трубки перпендикулярно направлению падения магнита.

введите описание изображения здесь

Однако, когда в трубке есть вертикальная щель , вихревые токи либо не образуются (поскольку они не могут совершить полный оборот), либо образуются гораздо меньшие вихревые токи, как показано на следующем рисунке?

введите описание изображения здесь

В дополнение к этому, недавний HSC (Австралийский экзамен по физике) проверил это,введите описание изображения здесь

Официальный ответ на этот вопрос C. Если правда, что образуются малые вихревые токи, то почему тогда это так?

Ответы (2)

Да, должны образовываться меньшие вихревые токи, когда в трубке есть щель. Те самые вихревые токи будут образовываться и в трубке без щели, поверх тока, идущего по всей окружности. Важно то, что первичный ток отсекается щелью, что снижает количество рассеиваемой энергии по сравнению с трубкой без щели.

Таким образом, ответ, который, как я ожидаю, будет правильным, будет заключаться в том, что порядок падения будет следующим: пластик, медь с прорезями и медь без прорезей.

То, что ответ получается, когда прорезанное медное и пластиковое кольцо ударяются одновременно, меня не слишком удивляет, потому что вихревые токи в прорезанном кольце довольно малы и не рассеивают достаточно энергии, чтобы значительно замедлить объект. Это похоже на одновременное падение апельсина и шара для боулинга — шар для боулинга испытывает большее сопротивление воздуха, но он также должен иметь более высокую конечную скорость, потому что он имеет большую массу.

Было бы интересно увидеть этот эксперимент с очень длинным падением, наблюдаемым как высокоскоростными камерами, так и тепловизионными камерами.

Вероятно, в последнем случае щели магнитное поле направлено на боковые стенки вверх, как показано на рисунке, и, таким образом, отсутствует взаимодействие этого поля с магнитом. Здесь, кажется, следует пренебречь радиальным магнитным полем (хотя оно и существует). В полной петле магнитное поле централизовано, поэтому оно взаимодействует с магнитом, заставляя его двигаться очень медленно.