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        趣味教具

        2017-06-30 17:13:05陶俊?おお?
        關(guān)鍵詞:鐵架漆包線線框

        陶俊+?おお?

        “線框穿越磁場”問題是電磁感應(yīng)部分的一個重要習(xí)題類型。主要研究的是線框穿越磁場的過程中有無感應(yīng)電流產(chǎn)生、判斷感應(yīng)電流的方向、計(jì)算感應(yīng)電流的大小、研究線框的受力情況和運(yùn)動情況、研究力的做功情況和能量轉(zhuǎn)換情況等。特別是線框穿越磁場的過程中判斷感應(yīng)電流的方向問題,在高考中頻繁出現(xiàn)。為了增強(qiáng)該問題教學(xué)的趣味性,筆者設(shè)計(jì)了一個趣味教具。

        1教具簡介

        如圖1所示,教具由單擺、

        發(fā)電線框和顯示燈3個部分組成。單擺由鐵架臺和長木條制成。發(fā)電線框固定在單擺的末端,當(dāng)單擺擺動時,線框在2塊強(qiáng)磁鐵產(chǎn)生的磁場間來回穿越,致使線框中的磁通量發(fā)生周期性的改變,產(chǎn)生方向周期性變化的感應(yīng)電動勢。不同顏色的2只發(fā)光二極管,正負(fù)極相反并聯(lián)接在線框的兩個抽頭上,制成貓頭鷹的眼睛,用以顯示感應(yīng)電流的方向。當(dāng)電流方向向左時,左邊的綠燈亮,電流方向向右時,右邊的紅燈亮。

        2所需材料

        高60 cm的鐵架臺1個、十字夾1個、長10 cm的螺絲桿(配有2個螺帽)1根、80 cm×2 cm×08 cm的長木條1根(廢舊教學(xué)木直尺也可以),

        廢舊的裝修用生料帶卷筒(透明最好),直徑043 mm的漆包線100 m,6 cm×4 cm×0.5 cm的磁鐵2塊,10 cm×4 cm×1 cm的小木板2塊,長8 cm×4 cm×4 cm的小木塊1塊(適當(dāng)大小的廢舊塑料盒也可以),紅綠發(fā)光二極管各1個,彩色硬紙板若干。

        3儀器的制作

        (1)如圖1所示,首先用十字夾將螺絲桿固定在鐵架臺上,在廢舊木直尺的23 cm處打1個孔,穿在螺絲桿上,并用兩個螺帽固定,制成單擺。

        (2)將漆包線繞在卷筒上(約450圈),兩頭各留約1 m的抽頭,并將線圈用膠帶綁在單擺末端。

        (3)將紅綠2個發(fā)光二極管正負(fù)極相反并聯(lián)在漆包線2根抽頭的末端,并將抽頭固定在長木條上。用彩色硬紙板將卡通貓頭鷹固定在單擺上端,2個發(fā)光二極管,作為2只眼睛安裝在貓頭鷹上。

        (4)將2塊小木板用膠帶綁在塑料小盒兩端,再將2塊磁鐵分別綁在小木板內(nèi)側(cè)(磁鐵要異名磁極相對),制成磁鐵門放在單擺下方。

        (5)調(diào)整十字夾的高度、2個螺母的位置、磁鐵門的位置,使線圈能在磁鐵門之間靈活的擺動。

        4使用方法

        (1)確定磁場的方向,將單擺拉開適當(dāng)?shù)慕嵌群箪o止釋放,觀察線框進(jìn)出磁場時2只發(fā)光二極管的發(fā)光情況,從而分析感應(yīng)電流的方向。

        (2)將磁場換一個方向,重復(fù)以上實(shí)驗(yàn),觀察2只發(fā)光二極管的發(fā)光情況,分析感應(yīng)電流的方向。

        5注意事項(xiàng)

        (1)由于阻力的作用,線框進(jìn)出磁場的速度會越來越小,讓學(xué)生注意觀察發(fā)光二極管的亮度如何變化,從而說明磁通量變化越慢,感應(yīng)電動勢越小。

        (2)教具不使用時,應(yīng)將強(qiáng)磁鐵取下,放入專門的盒子中保管。

        (3)在強(qiáng)磁體上貼紙標(biāo)明極性,以確定磁場的方向。

        收稿日期:2017-03-17

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