【制作方法】
如图19.6-2所示,该教具主要由螺线管及带小磁片的指针组成。各部件安装在一块20×50厘米2的带底座的竖立的木板上(图中未画出)。
1.螺线管:线圈骨架的圆筒内径约11毫米,长约80毫米,两端圆盘边宽约8毫米,均以硬纸片剪、卷、粘而成,如图19.6-3所示。若有现成的塑料或其他材料的骨架,尺寸差不多也可以用。以直径约0.5毫米的漆包线,在骨架上排绕1000匝,并在300匝及600匝处抽头。铁心为直径约1厘米、长约9厘米的软铁棒(普通建筑用钢筋或相应尺寸的铁螺钉均可)。
2.带小磁片的指针:小磁片,用长约4厘米的两段废钢锯条,在条形磁铁上单向摩擦数次使之磁化做成。指针是一根长约40厘米的竹针,下部约5厘米一段为6×6毫米2的方形,下端纵向中间开口,夹住两片小磁片(磁极同向),并用细线扎紧。指针其余部份,自方形开始削圆,直径约3毫米逐渐至尖端,以使重心接近小磁片为好。利用一枚大头针支持竹针使竹针水平平衡从而找到竹针的重心。用钳子夹住大头针在酒精灯上把大头针烧红后,在竹针重心偏尖端方向约5毫米处锥眼(要烧、锥几次后才能锥透)另用一根新的大头针,穿过竹针上的眼,把大头针的尖端扎进竖板的适当位置,作为指针转动轴。
3.电路:直流电源10-12伏;变阻器50欧、1.5安。演示电表用1.5安分流器。
4.各部件在竖板上安装时,应当使接通电路后,螺线管与指针小磁片相对端为同极性,使小磁片被斥向右,指针尖端向左偏。开关S是用软线接的鳄鱼夹,以方便地与300匝、600匝或1000匝各接线柱接通。
【使用方法】
1.抽出铁心,接通300匝抽头,调节滑动变阻器,可以看到随着电流强度的增大(或减小),指针偏转角度也增大(或减小)。说明通过螺线管的电流越强,所产生的磁性也越强。
2.改变接通螺线管的匝数,同时每变换一次就调节滑动变阻器,使电流表示数保持一定值(如0.5安),则看到螺线管的匝数越多(或越少),指针偏转角度也越大(或越小)。说明通电螺线管的匝数越多,其磁性也越强。
3.接通300匝抽头,电流调至0.2安,指针偏转角度不大,但插入铁心,则指针偏转角度显著增大。这说明铁心在通电螺线管中被磁化,使螺线管的磁场大大增强。
【注意事项】
1.指针转轴眼一定要锥正,不能有上下左右的倾斜,以保证指针在竖直面上转动。
2.本演示器是根据同性磁极相斥的原理制作的。由于同性磁极斥力随着距离的增大而减小,所以未通电时,指针下端的小磁片,应尽量靠近螺线管一端,通电后,斥力将磁片推远,两者距离增大,斥力随之减小。当斥力对整个指针产生的力矩与重力回复力矩达到平衡时,指针呈现“稳定平衡”。反之,若两者产生的是吸引力,那势必要求磁片与螺线管相距一段较远的距离,这时吸力微弱,但一旦磁片被吸动,两者距离减小,吸力随之增大,一直到磁片被吸引到距螺线管最近为止。这样,通电螺线管的磁性随电流大小、匝数多少、铁心有无等因素影响的变化量,将难以表现出来,所以两者一定要相斥,这个实验才能成功。
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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