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第3章 电磁学实验中仪器、器材的使用与操作(3)

(2)用手拿住导线在蹄形磁铁中来回运动,即产生感应电流,可以验证右手定则。

(3)线圈代替上面的粗导线,则效果就非常明显。

演示线圈中磁通量变化时产生感应电流实验材料的线圈一个、实验架一只、条形磁铁一块、灵敏电流计一只、导线若干。

实验步骤把图5(b)的线圈接在接线柱(3)、(4)上,灵敏电流计G接在接线柱(1)、(2)上。手拿条形磁铁在线圈中来回运动,使线圈中的磁通量发生变化,即可产生感应电流,根据感应电流的方向,可验证楞次定律。

演示通电线圈在磁场中的运动实验材料用30号漆包线绕成边长为2cm的正方形线圈一个,大约绕15圈左右。用铝片做成可套在线圈上的指针一根。实验架一个。再绕边长为2cm的正方形线圈一只,绕50-80匝。蹄形磁铁一块、条形磁铁2根、灵敏电流计一只、导线若干。

实验步骤

(1)如果接线柱(1)、(2)接上电源,图5(b)线圈接在(3)、(4)上,转动箭头标出电流的方向。把条形磁铁一端靠近线圈,可演示通电线圈在磁场中的运动情况。

(2)把绕15圈的一只线圈接在(3)、(4)接线柱上,板上放上蹄形磁铁,电源接在(1)、(2)接线柱上。当接通电源时,通电线圈即在磁场中发生偏转。

(3)如果在线圈中套上一根铝片做的指针,在板上画出刻度,可定性地演示电流计的工作原理。

(4)如果线圈中标上a、b、c、d符号,转动箭头指出电流的方向,可分析ab,dc的运动情况,可以定性地说明电动机的工作原理。

(5)如果在接线柱(3)、(4)上换上50圈的线圈,接线柱(1)、(2)接上灵敏电流计,转动线圈,电流计的指针会发生偏转,从指针的偏转可以判断ab、cd的电流方向,从而可以定性地说明发电机的工作原理。

演示磁场力相互作用实验材料实验架一只。用30号漆包线绕成边长为2cm的正方形、匝数为100匝的线圈二只(二只绕向相反)。软铁一块。在铁心上用30号漆包线绕50匝的线圈一只。

细弹簧一根。用30号漆包线绕200匝的空心线圈一只。一号干电池一至二节、导线若干。

实验步骤

(1)把绕有100匝的两只线圈的接线插头并接在(3)、(4)的接线柱上,电源接在(1)、(2)的接线柱上。接通电源,由于线圈的绕向相反,因而通以相反的电流,线圈推斥。

(2)将绕有铁心的线圈接在(3)、(4)接线柱上,在木架上放一些小铁钉或者大头针,电源接在接线柱(1)、(2)上。当接通电源时,小铁钉就被吸上来。电路断开,铁钉下落。

(3)将弹簧挂在接线柱(4)或(3)上,弹簧下面挂一块软铁,线圈用导线与接线柱(1)、(2)连接,电源也与(1)、(2)连接。当电源接通时,软铁被线圈吸下,弹簧伸长。

(4)线圈的相互作用,将弹簧挂在接线柱(4)或(3)上,弹簧下端挂绕有铁心的线圈、线圈两端分别接在接线柱(3)、(4)上,空心线圈接在接线柱(1)、(2)上,电源接在接线柱(1)、(2)上。当电源接通时,绕有铁心的线圈被推斥或者被吸引。

上面介绍的这些实验,效果都是比较明显的,当然还可以做一些另外的实验,这里不作一一介绍了。

简易电学实验盒的自制

九年制义务教育《初中物理教学标准》规定做的实验,在实验条件很差的农村中学大多数都不能完成。这样,物理教学质量就会受到严重影响。因此,为改善物理实验条件,加强实验器材建设及应用,提高教学质量,可以采取积极研制教具(或学具)的措施。为此,黄平县旧州中学毛培麟老师以简易电学实验盒的自制及应用为例作了说明。

(1)材料:薄木板火柴盒22号铁丝小铁钉(2cm)小灯泡(25V、03A)胶质线铅笔曲别针薄铁片图钉透明胶布小纸盒1号干电池小木夹(或塑料夹)电炉丝(1500W和500W)废日光灯管(或大功率废白炽灯)干木棒(或塑料棒)(2)制作方法:

①小灯泡座:用一颗图钉将10×30mm2的薄铁片固定在小木板上;再用20mm的铁钉一颗从小木夹弹簧孔中穿过并钉在小木板上;最后把导线一端跟小灯泡的螺旋相接并使螺旋夹在木夹中,导线另一端缠绕在图钉上。图钉固定在小木夹尾部。为了连接电路方便,在固定图钉之前先把短导线头缠绕在图钉上(以下相同)。

②开关:先用一颗图钉把曲别针的一端固定在小木板上,但要使曲别针能转动;后用另一颗图钉固定在这一木板上,要使曲别针的另一端能自由夹在这颗图钉帽下,以便闭合或断开。

③转换开关:将两颗图钉依次按在一块小木板上,分别标以一、二、三、四,其中一和四上各套一个曲别针,曲别针与图钉帽紧密接触,但能够转动,以便与相邻的图钉帽接触。

④电池夹:把20×50mm2的铁片弯成100。左右的角,用铁钉固定在小木板的一端,为了连接电路方便,在固定铁钉之前,先把短导线头缠绕在铁钉上,这是电池夹的正极;电池夹的负极用15×25×40mm3的木块侧固于小木板上(要注意正负极间的距离适当),木块内侧中心按一颗图钉;最后装上干电池。

⑤定值电阻(5Ω):从500W的电炉丝上剪下线圈10mm长(阻值约5Ω);把它的两线头分别用图钉按在小木板上。

⑥定值电阻(10Ω):从500W的电炉丝上剪下20mm长的线圈(阻值约10Ω),把它的两线头分别用图钉按在小木板上。

⑦滑动变阻器:用小刀将铅笔剖成两半,留下附着铅笔心的那一半,在铅笔心的一端接一根导线,并用细线绑紧或用胶布粘住连接处,用铜线在铅笔上绕几圈,做成一个能紧密接触铅笔心又能在铅笔上滑动的铜环,在铜环上接一根导线。

⑧小电动机:把一只玩具电动机用细线或胶布固定在小木板上,但要保证电动机的长轴在小木板之外。

⑨日光灯丝(或细铁丝线圈):把废日光灯敲破;取两端灯丝(包括灯丝座),用两根短导线分别接在灯丝座的插头上;为了保护灯丝,在灯丝座的玻璃上套火柴外盒。若用铁丝绕制线圈,线圈内径约为2-3mm,圈数10-15圈,线圈的两线头用两颗图钉分别按在小木板上,线圈离小木板的距离在20mm以上。

⑩细电炉丝:在500W的电炉丝上剪下1m长的直丝;把丝缠绕在干木棒上;用胶布缠在周围;最后约在丝长20cm处用短导线的一头接出,便于连接电路。

粗电炉丝:在1500W的电炉丝上剪下1m长的直丝;把线缠绕在干木棒上;用胶布缠在周围。

细铁丝:把1m长的22号铁丝烧在干木棒上,用胶布缠在周围。

(3)简易电学实验盒的组成:

①小纸盒1个;②小灯泡座2只;③开关3只;④转换开关1只;⑤电池夹2只;⑥定值电阻5Ω1只;⑦小电动机1只;⑧日光灯丝1只;⑨小电动机1只;⑩细铁丝1根;细电炉丝1只;粗电炉丝1只;30cm长的胶质线10根;滑动变阻器1只。

旧蓄电池正负极的判断方法

蓄电池使用久长或保存不妥,其正、负极标记容易磨损,这是实验室中常有的情况,遇到这种情况怎么办?山东临清二中刘吉顺老师介绍了几种判断旧蓄电池正负极的方法。

电流的化学效应和磁效应与电流方向有关。因此可根据电流的化学效应和磁效应来判断电流的方向,再根据电流的方向来判断出蓄电池的正负极。

第一种方法:将碳棒C、D插在硫酸铜溶液里,通电以后,1根碳棒上出现一层红色的铜,与这根碳棒连接的就是电源的负极。

第二种方法:用奥斯特实验,设计一个电路:

在静止小磁针的上面平行地拉一条导线PQ,再将蓄电池、滑动变阻器R,电键K与PQ导线串成电路。电路闭合后调节滑动变阻器R,使电路中电流增大,如小磁针N极向纸里偏转,利用安培定则(一)判断出PQ中的电流方向向右,蓄电池A接线柱为正极,B接线柱为负极。反之极性与上相反。

第三种方法:在条形磁铁上绕制一个螺线管,将待测蓄电池、滑动变阻器、电键等跟这个螺线管组成串联电路。在磁铁上方用弹簧吊一个铁块。当电键K接通后,如弹簧增长,说明通电螺线管形成的磁场与条形磁铁的磁场方向相同,也就是螺线管产生的磁性与条形磁铁极性相同,使磁性增强。利用安培定则(二)可判断出螺线管中的电流方向。蓄电池接线柱A为正极,B为负极。

用上述方法,也可测电池的正负极。注意上面的滑动变阻器要将电阻调到较大处。

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