摘 要:“平行通電導(dǎo)線之間的相互作用”的演示實(shí)驗(yàn),在一般教材中都有介紹,把兩根豎直長導(dǎo)線平行地懸掛起來,導(dǎo)體中電流方向相同,互相吸引;導(dǎo)體中電流方向相反,互相排斥。按教材所述的實(shí)驗(yàn)裝置去做,現(xiàn)象不明顯。改用“定軸轉(zhuǎn)動(dòng)”現(xiàn)象,力矩(M)=力臂(L)×力(F),在動(dòng)力大小限制時(shí),可以通過盡量減少阻力力矩的大小,同時(shí)增大動(dòng)力力臂使動(dòng)力力矩增大達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)的目的。用粗銅導(dǎo)線等材料制作實(shí)驗(yàn)器材,使通電導(dǎo)線相互作用演示效果明顯。
關(guān)鍵詞:演示實(shí)驗(yàn);平行通電導(dǎo)線;相互作用
高中物理教材中第三章磁場,第四節(jié)《通電導(dǎo)線在磁場中受到的力》中“平行通電導(dǎo)線之間的相互作用”的演示實(shí)驗(yàn),在一般教材中都有介紹,把兩根豎直長導(dǎo)線平行地懸掛起來,導(dǎo)體中電流方向相同,互相吸引;導(dǎo)體中電流方向相反,互相排斥。按教材所述的實(shí)驗(yàn)裝置去做,現(xiàn)象不明顯。在以往的教學(xué)中,往往用掛圖來替代演示實(shí)驗(yàn),為了解決這個(gè)問題,通過教學(xué)實(shí)踐,我將本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究和改進(jìn)。
一、對原實(shí)驗(yàn)器材的分析
“平行通電導(dǎo)線之間的相互作用”的演示實(shí)驗(yàn),演示的是兩導(dǎo)線之間的相互作用力,原教材實(shí)驗(yàn)使用導(dǎo)線和彈簧制作的實(shí)驗(yàn)器材。但由于只是一根通電導(dǎo)線,要通過導(dǎo)線和彈簧的形變來展示作用效果,而導(dǎo)線之間的相互作用力不大,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不明顯。或是需要大電流,因一般中學(xué)受器材不足條件的限制,使得這個(gè)實(shí)驗(yàn)無法演示。
二、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)原理
利用“定軸轉(zhuǎn)動(dòng)”現(xiàn)象,力矩(M)=力臂(L)×力(F),在動(dòng)力大小受到限制時(shí),可以通過盡量減少阻力力矩的大小,同時(shí)增大動(dòng)力力臂使動(dòng)力力矩增大達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)的目的,即通過兩導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)來展示導(dǎo)線之間的作用效果。
三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的制作
1.選材:直徑為3 mm左右粗銅導(dǎo)線若干、廢電池底部金屬片兩塊、支架、導(dǎo)線(兩頭帶夾子)、開關(guān)等。
2.用銅導(dǎo)線制作成兩個(gè)相同的“■”型導(dǎo)線框,下端將銅導(dǎo)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(dǎo)線框轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩。中間的直導(dǎo)線長度適當(dāng)大些,達(dá)到三、四十厘米長。同時(shí)在導(dǎo)線硬度允許的條件下增長兩水平邊的長度,增加這個(gè)邊長可以增加動(dòng)力臂。在兩個(gè)“■”型導(dǎo)線框上部豎直導(dǎo)線分別套上一個(gè)比導(dǎo)線直徑略大的銅導(dǎo)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(diǎn)導(dǎo)電良好,并使導(dǎo)線框能自由轉(zhuǎn)動(dòng),按下面電路圖連接導(dǎo)線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
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(shí)驗(yàn)效果與心得
因?yàn)橥ㄟ^增大動(dòng)力力臂,有效減少了銅線框的阻力力矩,使實(shí)驗(yàn)在不需要大電流的條件下就能得到明顯的實(shí)驗(yàn)效果。(注:實(shí)驗(yàn)時(shí),利用塑料泡沫制作兩箭頭粘在兩豎直導(dǎo)線上,既可以表示電流的方向,又可以防止實(shí)驗(yàn)中兩裸銅導(dǎo)線靠近時(shí)造成短路)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)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(fù)性好;觀察時(shí)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(shí)驗(yàn)中學(xué))