双偏心轮电机系统的角动量不守恒试验不遵守角动量守恒定律的滑块.pdfVIP

大统一 （231 ） 理论探索 双偏心轮电机系统的角动量不守恒实验 不遵守角动量守恒定律的滑块陀螺实验 （4 ） 双偏心轮电机系统的角动量不守恒实验 原创作者 马天平 （地址 新郑市） (2015-02-11) 一、实验名称：验证双偏心轮电机系统的角动量不守恒。 二、实验日期：2015-02-09 、2015-02-10。 三、实验目的：验证质点系的角动量守恒定律存在例外、验证角动量不守恒。 四、实验原理：角动量守恒定律。 五、实验材料： 使用 RF-300FA-12350 的微型电机两个，固定在横杆的两端，两个电机的黑色引线连接在 一起、两个电机的红色引线 （被铜丝）连接在一起，二极管连接着 1k 电阻并联在电路中 （靠近 横杆悬挂点）作为指示灯。 电机电路通过比较细的漆包线与一个 12v 电源连接 （开关是电源的插头）； 两个电机的自转轴与横杆在一条直线上，使两个定子的自转角动量相互抵消；从一侧看， 两个电机飞轮的自转方向相反。 横杆由细线系着，悬挂在 （可水平转动的吊扇电机为底座的）支架的垂直轴 （即，图片中 的平放的螺丝）上。 从横杆中部向下垂的电线，是比较细的漆包线。 两个电机飞轮上分别夹着小鳄鱼夹 （黑色和红色）形成偏心轮。 从黑色小鳄鱼夹向红色鳄鱼夹方向看，具有黑色小鳄鱼夹的飞轮能够逆时针自转，具有红 色小鳄鱼夹的飞轮能够顺时针自转， 六、实验现象： 6-1、 参考实验 1 的图片 （图 1-1 双偏心轮 1、图 1-2 双偏心轮 1、图 1-3 双偏心轮 1、图 1-4 双偏 心轮 1）。 参考实验 2 的图片 （图2-1 双偏心轮 2 、图2-2 双偏心轮 2 、图2-3 双偏心轮 2 、图2-4 双偏 心轮 2 、图2-5 双偏心轮 2 ）。 参考实验 3 的图片 （图3-1 双偏心轮 3、图3-2 双偏心轮 3、图3-3 双偏心轮 3 ）。 初始状态，横杆处于水平、红色小鳄鱼夹向上、黑色小鳄鱼夹向下，悬挂点位于系统质心。 从系统的静止状态开始接通电源，相对于悬挂点，静止的横杆的两端产生摆动。 在飞轮自转的第一个周期中，可以明显看到，鳄鱼夹，与相对靠近的定子的运动方向相反， 静止的横杆的两端产生反向的摆动。 6-2 、 参考实验 4 的图片、参考实验 5 的图片。 初始状态，横杆处于水平、两个小鳄鱼夹全部下垂。 从系统的静止状态开始接通电源，相对于悬挂点，静止的横杆的两端产生摆动。 在飞轮自转的第一个周期中，可以明显看到，鳄鱼夹，与相对靠近的定子的运动方向相反。 七、讨论： 7-1、 参考实验 1、实验 2 、实验 3 的图片。 如果两个飞轮同步自转，就可以使悬挂点处于系统质心。 由于在飞轮自转的第一个周期中，两个飞轮接近同步自转。因此，实验 1、实验 2 、实验 3， 主要考察在飞轮自转的第一个周期中的情况。 在初始状态，悬挂点位于系统质心、系统静止，相对于悬挂点，系统的初始角动量为零、 力矩矢量和为零。 接通电源以后，相对于悬挂点，静止的横杆的两端产生 （反向的）摆动，说明了，轴上的 悬挂支撑点，受到力矩不为零。 因此，相对于悬挂点、系统质心，系统的角动量不守恒。 在飞轮自转的第一个周期中，可以明显看到，鳄鱼夹，与相对靠近的定子的运动方向相反， 说明每一组的电机定子和偏心轮转子，存在绕 自转轴自转、绕共同质心公转。 7-2 、 参考实验 4 的图片、参考实验 5 的图片。 在初始状态，横杆处于水平、两个小鳄鱼夹全部下垂，相对于悬挂点，系统的初始角动量 为零、力矩矢量和为零。 接通电源以后，相对于悬挂点，静止的横杆的两端产生 （反向的