1 引言
居家抗疫期間，除了按時直播講課，其他時間都十分無聊，只能用手機打發時間。在百無聊賴之際，微主偶然發現一條很有意思的視頻，介紹的是超市防盜磁扣的鎖定和解鎖原理。相信看過這條視頻的人們，都對超市防盜磁扣的鎖定和解鎖原理都能有一定的了解。
微主看過視頻之後，可能與多數人的感覺略有不同。微主發現視頻中對防盜磁扣的內部結構介紹的十分清楚，但是對防盜磁扣的自鎖原理含糊其辭，有隔靴搔癢之感。估計視頻的製作者對高一物理第三章的摩擦力部分沒有學明白吧。
2 磁性鎖扣的自鎖原理
如下圖所示，錐形金屬凹槽內的鋼釘被金屬球夾持著，忽略鋼釘、鋼球的重力作用。如果給鋼釘一個向下的拉力F，則鋼釘將給鋼球一個向下的摩擦力0.5F，同時給鋼球一個水平方向的壓力。
對鋼釘運用三力平衡條件，對鋼球利用槓桿平衡原理，若要將鋼釘自鎖，則需要滿足如下關係式
解方程組可得
文獻顯示，鋼材與鋼材之間的摩擦因數在0.10~0.15之間。苛刻起見，取鋼釘與鋼球之間的摩擦因數為0.10，則若要實現鋼釘摩擦自鎖，θ角必須小於或等於11.42°。錐形金屬凹槽的頂角必須小於或等於22.84°。
當錐形金屬凹槽的頂角必須必須小於或等於22.84°時，施加在鋼釘上的拉力將不會大於拔出鋼釘所需要克服的最大靜摩擦力，即鋼釘處於摩擦自鎖狀態，無法拔出。
原來，超市裡面使用的防盜磁扣是利用摩擦自鎖原理設計的，在滿足摩擦自鎖的條件下，理論上再大的力也不可能將釘子拔出。
3 磁性鎖扣的解鎖原理
既然超市防盜磁扣是利用摩擦自鎖原理防盜的，為什麼命名為防盜磁扣呢？
實際上，雖然鋼釘自鎖的時候沒有用到磁場方面的知識，但是鋼釘解鎖的時候卻需要用到磁場。只需要將一塊強磁鐵靠近防盜磁扣的上面，強磁鐵就會將鋼球和壓在鋼球上的鐵環一同吸起，鋼球離開鋼釘，自鎖現象消失，鋼釘就會自然解鎖。
4 溫馨提醒
此文僅用於高中物理的教師教學研究和課堂教學拓展，切勿將文中涉及到的知識和技術用於非法用途。
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