用帶差動放大器的靈敏電流計和專用磁鐵演示電磁感應
【製作方法】
1.檢流計:在大型電流計的檢流計檔上加直流放大器。放大器可以用集成元件也可以用分立元件做成。圖20.7-6是用線性組件5G23等組成的差動放大電路,5G23的管腳分佈如圖20.7-7。電路的電源可以用兩節9伏的疊層電池。整個線路的元件和電池都裝在一個有機玻璃盒內,盒面上裝一隻電源開關,兩隻輸入接線柱和兩隻調零電位器(一隻1兆歐的電位器,用螺絲刀粗調,一隻10千歐的電位器,通過旋鈕進行微調)。盒子上還固定有兩隻輸出接線叉,可以接在大型電流計的輸入接線柱上,見圖20.7-8。大型電流計的選擇開關置於檢流計檔。
2.磁鐵:
磁鐵的結構如圖20.7-9所示,磁極寬度12釐米,極間距離15釐米,在膠木墊板孔內裝上直徑爲12毫米、厚14毫米的圓柱形小磁鐵,墊板上的孔全部嵌滿時,每個極共有20只小磁鐵。爲保證極性相對,小磁鐵的N極都塗上紅漆,小磁鐵嵌入孔後,上面蓋一張鐵皮,使極間的磁場比較均勻,改變嵌入小磁鐵的數目,就可以改變磁場中的磁感應強度B值。
3.導線、線圈:
單根導線是用自行車輻條代替,上面穿有兩隻小型接線柱,引線接在接線柱上(圖20.7-10)。改變兩接線柱在輻條上的距離(最大爲磁極寬度),導線的有效長度L就改變了。圖20.7-11爲方形線圈,是用單股銅線彎成的。
【使用方法】
1.演示感應電流產生的條件:
(1)用單根直導線在磁場中作切割磁力線的運動,與它相接的電流計指針偏轉,表明有感應電流產生。
(2)單根導線沿磁力線運動,與它相接的電流計指針不偏轉,表明無感應電流產生。
(3)改變兩接線柱在輻條上的距離,增大導線的有效長度,以同樣速度在磁場中做切割磁力線運動,比較前後兩次電流計指針的偏轉角度,表明感應電流的大小跟直導線的有效長度有關。
(4)改變直導線的切割速度,比較前後兩次電流計指針的偏轉角度,表明感應電流的大小跟切割速度有關。
(5)減少嵌入小磁鐵的數目,改變磁場的磁感應強度,比較前後兩次電流計指針的偏轉角度,表明感應電流大小跟磁場的磁感應強度有關。
(6)改變導線運動方向與磁場方向的夾角,比較前後兩次電流計指針的偏轉角度,表明感應電流大小跟導線運動方向與磁場方向的夾角有關。
(7)導線靜止,讓磁鐵運動,相對切割磁力線,電流計指針偏轉,表明有感應電流產生。
(8)用方形線圈從磁場外掃進磁場內,或者保持線圈靜止,讓磁鐵運動,都有感應電流產生。
(9)用方形線圈在磁場內部平動,觀察不到感應電流,將它移出或移入磁場就有感應電流產生。
以上演示說明感應電流產生的條件是:閉合電路的一部分導體在磁場裏做切割磁力線的運動。
2.演示交流電的產生:
將方形線圈與大型演示電流計連接,當方形線圈在磁場中轉動時,電流計的指針左右擺動,表明有交流電產生。
【注意事項】
每次演示前應將放大器調零。短時暫停演示,可不關閉電源,以免放大器的零點漂移。
本站提示:本自制教具可輔以“磁場”部分的物理實驗教學。
選自:《初中物理自制教具》
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