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电流间相互作用演示实验的改进
作者:施朝群 … 来源: 《实验教学与仪器》 点击:15403次 评论:0
     

 

一、仪器装置图及用途

 

图1所示是本实验的装置图,其主要装置是两个直立的、可灵活转动的线圈。该

 

装置可用于演示高中物理“磁场”一章中通电平行直导线间的相互吸引或排斥的现象。

 

二、制作背景及仪器特点

 

通电平行直导线间的相互作用是高中物理课本中的一个传统内容.从恢复高考至今,各个版本的高中物理课本中均有此演示实验,装置如图2所示。

 

在现行高中物理教学大纲中,此实验规定为必做的演示实验。教材是按图2所示装置来做此实验的,我们需要在直导线上通100 A 以上的强电流之间通过磁场发生相互作用流,才有可能使直导线在发生相互吸引或排斥时产生一定的形变,这在一般的普通高中实验室中是比较难以做到的。在历来的(包括最新的)仪器配备目录上和教学仪器生产厂家的销售目录上也找不到这一实验的专用仪器,使得这一实验在很多学校都只能成为教师的“口述”实验。达不到应有的教学目的。

 

        

 

近几年的相关刊物上曾刊载过此实验的改进方法,但都不理想。我们从另一个角度人手,利用线圈转动的方法来体现直线电流间的相互作用,改进后实验效果非常好。

 

改进装置的主要特点:①采用多匝线圈来叠加电流,每个线圈只需用4节1号干电池供电,无需强电流源就能在导线上形成较大的电流强度。②利用线圈的一条边受力后带动线圈转动的方法来取代通电直导线的受力形变,提高了实验的灵敏度和可见度,实验效果非常明显。③ 设计科学,制作简单,操作方便。

 

三、仪器的结构、原理

 

如图1所示,两个矩形线圈分别用铜质锥尖导体作转动轴,被限定竖立在两个铜柱体之间,线圈上的导线各用4节干电池同时供电,每匝线圈中的电流可达到2 A,各匝线圈叠加后在线圈的每条边上形成的电流强度就可达几十安培。两个线圈相互靠近的两条

 

竖边周围产生较强的磁场,在磁场力的作用下,导线相互吸引或排斥,从而带动两个线圈转动。从线圈的转动方向便可反映出直线电流间的相互作用跟电流方向之问的关系。

 

四、仪器的制作方法

 

mm的漆包线绕制两个匝数为25匝左右的矩形线圈,每个线圈的高度为110 mm,宽度为70 mm。线圈两短边的中问穿一根写空了的圆珠笔芯,并用线扎牢,用一小块绝缘皮通入笔芯的中部(起绝缘作用),笔芯两端各插入一根一端打磨成锥尖状的铜导线。用焊锡把线圈的两个线头分别焊接在两根锥尖导体上(图3)。锥尖铜导线既是线圈的转动轴,也是线圈的可动导电体。每个线圈的两长边分别用红、白漆油刷好,两个线圈同向绕制的长边用同色油漆,这样便于辨别相互靠近的两条边的电流方向。

 

用一透明硬塑料板作底座.其侧面直立一术条作支架.在底座盒盖E相距60mm的地方打两个小孔.并在小孔上各装一个铜质螺丝,螺丝的上表面用电钻打一个凹面,用于限定线圈下端的锥尖导体。支架上端固定一水平硬塑料片,硬塑料片与底座两铜质螺丝对应位置也各安装一个较长的铜质螺丝,此铜质螺丝下端套一铜柱体,铜柱体的下表面同样打一凹面,用于限定线圈的上端锥尖导体(图4)。

 

五、使用方法

 

把各部件组装成图1所示的结构.两个线圈分别用4节干电池同时供电,并且两线圈的上端均接电源正极(或同为负极).便于确认线圈各边的电流方向两个线圈的电路共用一个开关控制。

 

通电前,可调节线圈上端的铜柱体,使两线圈能够灵活转动(但必须确保电路接触良好),转动线圈让两个线圈的一条竖边互相靠近并静止。然后接通电路,可以看到,线圈的这两条边由于受磁场力作用而相互吸引或排斥,从而带动线圈转动。

更新:2006/10/6 4:44:38 编辑:fengyefy
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