安培力的演示实验 由查字典物理网资料整理
1 实验器材与装置
取两块大小相同的立方体磁铁,磁铁选用铁氧体或铝铁硼磁性材料,长是宽的二倍(10cm×5cm),N极向上(或向下);取两条薄铜片P、Q,长约30cm,上下边平行且较光滑,高度比磁铁高度略高0.5cm左右。把两薄铜片用两铁片固定在一块磁铁的两侧,充当导轨,并在一铜片上贴有刻度尺,形成如图1所示的实验装置,在导轨上放置一根轻质圆形导体棒(可选用空心天线),两薄铜片与电源通过导线构成电路,电源可选用蓄电池或干电池。
2 实验原理
将导体棒垂直放在导轨上,闭合开关,导体棒上通有电流,在磁场力(安培力)作用下运动,从指定起点A开始,导体棒在磁场中运动的距离为S0,在导轨上运动的距离为S。由于桌面水平,则f不变,且保持每次实验的导体棒从同一位置A出发,则S0就不变。由动能定理可得:F安S0-fS=0。由此可得:F安/S=f/S0=定值,即F安∝S。要研究F安与I、L的关系,就只要研究S与I、L的关系。
3 实验方法
(1)在磁场中导体棒长度一定时,研究F安与I的关系
①按图1装置,将导体棒垂直放在导轨上的固定标记处,电源选用2V蓄电池或二节干电池,闭合开关,导体棒运动的距离为S1(从刻度尺上读出)。②将导体棒垂直放在导轨上的固定标记处,电源选用4V蓄电池或四节干电池,闭合开关,导体棒运动的距离为S2。③比较S1、S2大小,得S2≈2S1,说明S∝I。④结论:F安∝I。
(2)在电流一定时,研究F安与L的关系
①将两块磁铁并放在一起,N极与上述方向相同,导体棒垂直放在导轨上的固定标记处,此时电流长度变成原来的两倍。保持电源选用2V蓄电池或二节干电池。闭合开关,导体棒运动距离为S3。②比较S1、S3大小,得S3≈2S1,说明S∝I。结论:F安∝I 。
(3)安培力的大小
由上述结论可得:F安∝I。
(4)判断安培力的方向
根据以上实验,分析电流方向,磁场方向,安培力方向,从三者方向关系,可总结出左手定则。
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