洛侖茲力是磁場對于運動電荷的作用力,一般學(xué)校都沒有洛侖茲力演示儀,在講這部分內(nèi)容時,老師就在黑板上畫個圖講一講,學(xué)生往往是半信半疑。要使學(xué)生很快地接受和掌握洛侖茲力的有關(guān)知識,老師做好演示實驗是很重要的一個環(huán)節(jié)。筆者經(jīng)過反復(fù)實驗,設(shè)計了一種理化結(jié)合的方法,能夠較好的演示洛侖茲力,現(xiàn)介紹如下。
1器材準(zhǔn)備:
①氯化鋇溶液100ml;②大型的U型磁鐵1塊;③學(xué)生電源1個;④5cm×10cm的銅片兩塊,作電極用;⑤長方形10cm×20cm×5cm或正方形15cm×15cm×5cm水槽1個;⑥電流表1個;⑦泡沫塑料1小塊;⑧小開關(guān)1個,幾根導(dǎo)線.
2儀器安裝:
把導(dǎo)線用錫焊焊接在銅片的中間;將兩塊銅片固定在水槽的兩端;用導(dǎo)線將學(xué)生電源、電流表、小開關(guān)和兩塊銅片連接;把氯化鋇溶液倒入水槽內(nèi);然后將泡沫塑料的一個個小顆粒扳下來放入氯化鋇溶液表面,它們都浮在溶液上面,如圖1所示.
3實驗原理:
氯化鋇溶液中存在著大量的Ba++離子和Cl-離子, 在電場力的作用下,它們向相反的方向運動,離子導(dǎo)電,形成離子流.如果只有電場力的作用,Ba++離子和Cl-離子只能沿著電場線的方向運動,這樣在一條直線上方向相反的兩種離子的運動,對于浮在表面上的泡沫塑料的碰撞不會引起泡沫塑料的運動。若在導(dǎo)電區(qū)內(nèi)再加上一個與電場、液面都垂直的磁場,則運動的Ba++離子和Cl-離子將受到同一方向的洛侖茲力, 因此它們會對于浮在液面上的泡沫塑料向一個方向碰撞,從而使泡沫塑料作定向運動,如圖2所示.
4實驗步驟:
①將實驗器材安裝好在檢查無誤后接通小開關(guān),從電流表上可以讀出回路中的電流大?。@時注意觀察浮在液面上的泡沫塑料顆粒是否發(fā)生運動,在沒有加上磁場前,泡沫塑料顆粒是不動的.
②斷開小開關(guān),把水槽放到U型磁鐵中間,使磁場方向既垂直液面又垂直電場方向。這時觀察在沒有接通電源時泡沫塑料顆粒是否發(fā)生運動.
③接通電源,再注意觀察泡沫塑料顆粒是否發(fā)生運動,它們?nèi)绾芜\動.根據(jù)電流的方向我們首先判斷正、負(fù)離子的運動方向;再觀察泡沫塑料顆粒的運動方向,試一試看是否符合左手定則的規(guī)則.