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。