磁力小車的MATLAB仿真研究

劉建曉，孟令輝，鄭永春，賈帥煒，殷春英

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磁力小車的MATLAB仿真研究

劉建曉，孟令輝，鄭永春，賈帥煒，殷春英

(衡水學院 電子信息工程學院，河北 衡水 053000)

將多片導電的強磁磁鐵同極吸引在圓柱電池的正負極，構成一輛“磁力小車”．將其放入裸銅彎制成的螺線管當中，可以看到電池與磁鐵組成的小車會沿著螺線管運動起來，直到從螺線管另一端穿出．針對上述現象，從理論上進行了研究，建立數學模型并通過MATLAB數值仿真，結果表明，磁力小車做加速度減小的加速運動，直至勻速．其加速度、速度與磁場、工作電流、小車質量等因素有關．

磁力小車；MATLAB；數值；仿真

物體的運動狀態發生了改變，一定是受到了力的作用．放入銅質螺線管中的電池與磁鐵組成的小車由靜止開始運動，也說明小車沿軸向的受力不平衡，產生了軸向加速度．對于此實驗現象已有文獻進行了分析說明，然而遺憾的是文中只是指出了小車受力的原理，并沒有給出小車受力的動力學方程，也沒有得到小車運動速度的計算公式[1]．筆者首先研究了螺線管的磁場分布，進一步分析小車的受力，并列出了小車的動力學方程．通過MATLAB軟件對方程進行求解分析，得到了小車運動速度隨時間的函數關系[2-4]．并對影響小車運動規律的幾種因素進行了討論．

1 實驗原理分析

磁力小車的動力來源于導電磁鐵所受螺線管的磁場力．將導電強磁鐵的相同磁極吸附在電池的正負兩極，放入裸銅彎制成……