该教具的主要结构是以固定在底座上的标尺屏为依托。螺线管被水平地固定在标尺屏右下角,衔铁由四条长悬线水平地吊在相应的位置上,长指针的轴垂直装在标尺屏上,并通过拨叉机构与衔铁相连。长悬线的作用是使衔铁在较弱的磁场作用下发生较大位移,从而使指针发生大角度偏转,增加可见度。整个教具如图19.6-5所示。
【制作方法】
截一块长方形五合板固定在底座上,尺寸如图19.6-5所示。在底座上安置两个水平调节螺栓。
悬挂衔铁的悬线架是用0.5毫米厚的铁板弯成直角,一个面上钻两个孔,以便把它固定在标尺屏的右上角,另一个面上安装四个小接线柱,用以调整及紧固悬线的长度。悬线架的形状及尺寸见图19.6-6。
衔铁为一直径6毫米,长度12.5厘米的钢筋。用直径为1毫米的钢丝弯成悬挂环和拨杆,焊接在衔铁上,形状和位置如图19.6-7所示。悬钱用普通的缝纫线即可。
拨叉采用厚度为0.75毫米的铜片制作。指针轮直径为3毫米左右,可用相应的铁钉截去钉帽,两端磨尖,长度约为36毫米。指针用直径为1毫米的铜丝制作,一端焊0.2毫米厚的铝箔剪成箭头形状,另一端焊直径为3毫米螺杆,螺杆长度约5厘米,配重螺母依实际情况而定。指针、拨叉、指针轴三者之间的固联均用锡焊。指针架用3毫米厚的有机玻璃粘制而成,用螺钉固定在标尺屏上,如图19.6-7所示。
螺线管的制作:找两段刚好能嵌套在一起的硬塑料管(例如4分管和6分管),内管长85毫米,外管长80毫米。取一块厚2毫米的硬塑料板,加工成圆环状,内孔直径与外管内径相同,将其粘在外管一端,做螺线管的骨架(图19.6-5中的螺线管的右边),与内管套在一起即可,另取一块长条形铜片,两端各打一孔,将铜片弯成半圆弧形,套在内管上,再用螺钉从铜片孔将铜片和螺线管架固定在标尺屏上。线圈的线径为0.3-0.5毫米,参见图19.6-5和19.6-8。
【仪器的调试】
1.调整衔铁的悬线使衔铁轴线与螺线管轴线在同一直线上,或衔铁轴线略低于螺线管轴线,使衔铁在移动时不碰内管壁。
2.调整竖直标尺屏和配重螺母,使指针指零。
3.将螺线管线圈与电源、电流表、滑动变阻器等串联。
【使用方法】
1.通电螺线管的磁场与电流的关系。在螺线管骨架上绕制60匝线圈(实验前用细胶皮导线绕好),接通电源,改变滑动变阻器的阻值,可看到电流越强,指针偏转角度越大,表明通电螺线管的磁场越强。反之,则磁场越弱。
2.通电螺线管的磁场与线圈匝数的关系:改变滑动变阻器的阻值,使电流表示数在2.5安培左右。手拿螺线管胶皮导线的一端减小螺线管匝数,随着匝数减少,指针偏角随之减小。增加螺线管匝数,随着匝数增加,指针偏角随之增大。以上说明匝数越多,磁场越强。本装置妙在线圈现场增减,指针相应连续变化,可见度大,说服力强。
3.通电螺线管磁场强弱与有无铁心的关系:调整滑动变阻器,使电流约为1安培,线圈约60匝,此时指针偏角不大,当在螺线管一端插入铁心时,指针偏角迅速增大,表明通电螺线管的磁场在有铁心时明显增强。
本装置由河北省保定市第二中学谢钢、李国庄提供,曾获第三届全国自制教具评比一等奖。
编者提示:本自制教具可辅以“磁场”部分的物理实验教学。
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