摘 要:“平行通電導線之間的相互作用”的演示實驗,在一般教材中都有介紹,把兩根豎直長導線平行地懸掛起來,導體中電流方向相同,互相吸引;導體中電流方向相反,互相排斥。按教材所述的實驗裝置去做,現(xiàn)象不明顯。改用“定軸轉(zhuǎn)動”現(xiàn)象,力矩(M)=力臂(L)×力(F),在動力大小限制時,可以通過盡量減少阻力力矩的大小,同時增大動力力臂使動力力矩增大達到轉(zhuǎn)動的目的。用粗銅導線等材料制作實驗器材,使通電導線相互作用演示效果明顯。
關(guān)鍵詞:演示實驗;平行通電導線;相互作用
高中物理教材中第三章磁場,第四節(jié)《通電導線在磁場中受到的力》中“平行通電導線之間的相互作用”的演示實驗,在一般教材中都有介紹,把兩根豎直長導線平行地懸掛起來,導體中電流方向相同,互相吸引;導體中電流方向相反,互相排斥。按教材所述的實驗裝置去做,現(xiàn)象不明顯。在以往的教學中,往往用掛圖來替代演示實驗,為了解決這個問題,通過教學實踐,我將本實驗進行了研究和改進。
一、對原實驗器材的分析
“平行通電導線之間的相互作用”的演示實驗,演示的是兩導線之間的相互作用力,原教材實驗使用導線和彈簧制作的實驗器材。但由于只是一根通電導線,要通過導線和彈簧的形變來展示作用效果,而導線之間的相互作用力不大,導致實驗效果不明顯?;蚴切枰箅娏鳎蛞话阒袑W受器材不足條件的限制,使得這個實驗無法演示。
二、改進實驗儀器設(shè)計原理
利用“定軸轉(zhuǎn)動”現(xiàn)象,力矩(M)=力臂(L)×力(F),在動力大小受到限制時,可以通過盡量減少阻力力矩的大小,同時增大動力力臂使動力力矩增大達到轉(zhuǎn)動的目的,即通過兩導線轉(zhuǎn)動來展示導線之間的作用效果。
三、實驗設(shè)備的制作
1.選材:直徑為3 mm左右粗銅導線若干、廢電池底部金屬片兩塊、支架、導線(兩頭帶夾子)、開關(guān)等。
2.用銅導線制作成兩個相同的“■”型導線框,下端將銅導線折成“■”型,使它與下面的金屬片接觸面之間產(chǎn)生的阻力盡量減少,從而減少導線框轉(zhuǎn)動的阻力矩。中間的直導線長度適當大些,達到三、四十厘米長。同時在導線硬度允許的條件下增長兩水平邊的長度,增加這個邊長可以增加動力臂。在兩個“■”型導線框上部豎直導線分別套上一個比導線直徑略大的銅導線環(huán),并固定在支架上,使它與下端的金屬片圓心大致在一豎直方向上,如圖安裝好,使接觸點導電良好,并使導線框能自由轉(zhuǎn)動,按下面電路圖連接導線進行實驗。
圖一為演示同向電流相互作用電路示意圖,圖二為演示異向電流相互作用的電路示意圖。
四、實驗效果與心得
因為通過增大動力力臂,有效減少了銅線框的阻力力矩,使實驗在不需要大電流的條件下就能得到明顯的實驗效果。(注:實驗時,利用塑料泡沫制作兩箭頭粘在兩豎直導線上,既可以表示電流的方向,又可以防止實驗中兩裸銅導線靠近時造成短路)改進實驗選材容易、成本低廉、不需要其他輔助儀器,結(jié)構(gòu)簡單、可靠,易制作,使用方便、重復性好;觀察時對象突出,現(xiàn)象清楚,易于得出正確的結(jié)論。
(作者單位 江西省九江市武寧縣實驗中學)