電磁綜合演示儀
電磁綜合演示儀的結構如圖21.1-1所示。
【製作方法】
1.實驗架的製作:
用20×10×0.5釐米3的木板做實驗架底板,用膠在底板下方粘上四個三角形木塊做成底腳(或者用青黴素藥瓶的橡膠塞做底腳),按圖21.1-1所示在底板上鑽兩個小孔並安裝兩個接線柱1、2。
按圖21.1-1所示的尺寸,用0.5釐米厚的木板製成實驗架的立柱,並在立柱橫樑上挖一個3×1.5釐米2的矩形孔,在矩形孔內底面的中心部位裝上一根小針,讓針尖向上。在立柱面板上圖示位置安裝兩個接線柱3、4,以及一個用薄鋁片製成的可轉動的紅色箭頭,立柱則固定在底板上。
在立柱面板上安裝兩根分別帶有紅色和綠色絕緣包皮的單心鋁導線,兩導線的上端跟立柱上的接線柱3、4連接,下端穿過底板在背面跟底板上的接線柱1、2連接。
2.零件的配備和製作:
(1)螺線管:用直徑0.35毫米漆包線在軟鐵棒上繞100匝製成,如圖21.1-2(a)所示。
在圓柱形軟鐵上用直徑0.35毫米漆包線繞50匝線圈一個,如圖21.1-2(b)所所。
用直徑0.35毫米的漆包線繞200匝的空心線圈一個,如圖21.1-2(c)所示。
(2)方形線圈:用直徑0.35毫米的漆包線繞制邊長4釐米的正方形線圈一個,密繞50-80匝,如圖21.1-3(C)所示。用直徑0.35毫米的漆包線繞成邊長爲21釐米的正方形線圈兩個,匝數都是100匝,但二隻線圈的繞向相反,如圖21.1-3(a)(b)所示。用直徑0.35毫米的漆包線再繞二個邊長爲2釐米的方形線圈,匝數分別爲15匝和50匝,如圖21.1-3(d)(e)所示。
演示儀還需要配備條形磁鐵、蹄形磁鐵、靈敏電流計、圓柱形軟鐵各一塊,細鐵屑、小磁針等。
【使用方法】
1.演示條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁力線:
在底板的下面水平放置一塊磁鐵(條形或蹄形),在底板上撒一些鐵屑,用手指輕輕振動底板就可以看到磁力線的分佈情況。
2.演示通電直導線周圍的磁場:
(1)在實驗架矩形孔內小針上放一枚小磁針,用導線連接接線柱3、4。接線往1、2與乾電池連接,轉動箭頭指出導線中的電流方向,從指針的偏轉可以驗證安培定則,如圖21.1-4所示。
(2)用一根直導線穿過底板的小孔與接線柱4連接,直導線的下端用導線與接線柱2相連,在底板上放四隻小磁針,從磁針的偏轉方向可以定性地說明通電直導線磁力線的方向,如圖21.1-5所示。
3.演示通電螺線管的磁場:
如圖21.1-6所示。將螺線管平放在底板上面,接通直流電源,在底板上撒一些鐵屑,用手指輕輕振動底板,可以看到通電螺線管磁力線的分佈情況。
做以上實驗時,教師可在裝置的後面放一塊較大的平面鏡,調節平面鏡的角度,可以使每個學生看清實驗現象。
4.演示通電導體在磁場中運動:
(l)取一段粗直導線,兩端分別與兩根較細的裸銅線連接,將兩根較細的裸銅線的另一端連接在實驗架的接線柱3、4上,將粗直導線水平吊起,在實驗架底板上放一塊蹄形磁鐵,使粗直導線位於磁鐵兩極間,轉動箭頭指出導線中電流方向,接線柱1、2與直流電源連接,接通電路時,粗直導線運動,可以驗證左手定則,如圖21.1-7所示。
(2)如圖21.1-8所示,將上述的粗直導線換爲邊長4釐米的方形線圈做上述實驗,效果更明顯。
(3)用錫箔紙繞一個空心錫箔圓筒。把兩根光潔度高的粗金屬絲(一般可採用自行車輻條)的一端折成直角,安裝在接錢往3、4上,使兩根粗金屬絲穿過矩形孔,互相平行且水平,將錫箔圓筒置於兩金屬絲上,再把蹄形磁鐵套在外面,使錫箔圓筒位於磁鐵的兩極間,再將接線柱1、2連接直流電源,轉動箭頭指向電流的方向。當把電源接通時,錫箔圓筒就滾動;改變電流的方向或改變磁場方向,錫箔筒的滾動方向也跟着改變,可以驗證左手定則,如圖21.1-9所示。
5.演示閉合迴路的部分導體在磁場中運動產生感應電流。
(l)按圖21.1-10進行安裝,把直導線接在3、4接線柱上,實驗架的底板上放一塊蹄形磁鐵,接線柱1、2接檢流計,用手拿住導線,在蹄形磁鐵兩極間向遠離讀者方向運動,檢流計指針偏轉。導線向讀者方向運動,檢流計指針向相反方向偏轉。此實驗可以驗證右手定則。
(2)按圖21.1-11進行安裝,把50匝的方形線圈接在3、4接線柱上,接線柱1、2接檢流計。轉動方形線圈,檢流計的指針會發生偏轉,從指針的偏轉可以判斷線圈中的電流方向,從而可以定性地說明發電機的工作原理。
6.演示通電線圈在磁場中的運動:按圖21.1-12進行安裝,把15匝的邊長爲2釐米的方形線圈接在3、4接線柱上,底板上放上蹄形磁鐵,電源接在1、2接線柱上,轉動箭頭標出電流的方向,接通電路時,通電線圈即在磁場中發生偏轉。改變電流方向或磁場方向,線圈的偏轉方向也改變。此實驗可定性地說明電動機的工作原理。
7.演示磁場力的相互作用:
(1)按圖21.1-13進行安裝,把兩個100匝繞向相反的方形線圈並接在3、4接線柱上,1、2接線柱接直流電源。由於兩個線圈的繞向相反,因而電流方向相反,兩線圈互相排斥。
(2)按圖21.1-14進行安裝,將帶有鐵心的線圈接在3、4接線柱上,在實驗架的底板上放一些小鐵釘或大頭針,將電源接在接線往1、2上。當接通電路時,小鐵釘被吸引,電路斷開,鐵釘下落。
(3)按圖21.1-15進行安裝,將彈簧掛在接線柱3或4上,彈簧下面掛一塊軟鐵,將200匝的空心螺線管豎直放在軟鐵下方的底板上。用導線將螺線管與接線柱1、2連接,電源也與1、2連接。當電路接通時,軟鐵板通電螺線管吸下,彈簧伸長。
(4)按圖21.11-6進行安裝,將彈簧掛在接線柱4或3上。彈簧下端掛帶有鐵心的線圈。線圈兩端分別接在接線柱3、4上。將200匝的空心線圈接在接線柱1、2上,電源接接線柱1、2。當電源接通時。帶鐵心的線圈被推斥或被吸引。
本站提示:本自制教具可輔以“電學”部分的物理實驗教學。
選自:《初中物理自制教具》
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