演示通電螺線管磁場方法四
該教具的主要結構是以固定在底座上的標尺屏為依託。螺線管被水平地固定在標尺屏右下角,銜鐵由四條長懸線水平地吊在相應的位置上,長指針的軸垂直裝在標尺屏上,並通過撥叉機構與銜鐵相連。長懸線的作用是使銜鐵在較弱的磁場作用下發生較大位移,從而使指針發生大角度偏轉,增加可見度。整個教具如圖19.6-5所示。
【製作方法】
截一塊長方形五合板固定在底座上,尺寸如圖19.6-5所示。在底座上安置兩個水平調節螺栓。
懸掛銜鐵的懸線架是用0.5毫米厚的鐵板彎成直角,一個面上鑽兩個孔,以便把它固定在標尺屏的右上角,另一個面上安裝四個小接線柱,用以調整及緊固懸線的長度。懸線架的形狀及尺寸見圖19.6-6。
銜鐵為一直徑6毫米,長度12.5釐米的鋼筋。用直徑為1毫米的鋼絲彎成懸掛環和撥杆,焊接在銜鐵上,形狀和位置如圖19.6-7所示。懸錢用普通的縫紉線即可。
撥叉採用厚度為0.75毫米的銅片製作。指針輪直徑為3毫米左右,可用相應的鐵釘截去釘帽,兩端磨尖,長度約為36毫米。指針用直徑為1毫米的銅絲製作,一端焊0.2毫米厚的鋁箔剪成箭頭形狀,另一端焊直徑為3毫米螺桿,螺桿長度約5釐米,配重螺母依實際情況而定。指針、撥叉、指針軸三者之間的固聯均用錫焊。指針架用3毫米厚的有機玻璃粘制而成,用螺釘固定在標尺屏上,如圖19.6-7所示。
螺線管的製作:找兩段剛好能嵌套在一起的硬塑料管(例如4分管和6分管),內管長85毫米,外管長80毫米。取一塊厚2毫米的硬塑料板,加工成圓環狀,內孔直徑與外管內徑相同,將其粘在外管一端,做螺線管的骨架(圖19.6-5中的螺線管的右邊),與內管套在一起即可,另取一塊長條形銅片,兩端各打一孔,將銅片彎成半圓弧形,套在內管上,再用螺釘從銅片孔將銅片和螺線管架固定在標尺屏上。線圈的線徑為0.3-0.5毫米,參見圖19.6-5和19.6-8。
【儀器的調試】
1.調整銜鐵的懸線使銜鐵軸線與螺線管軸線在同一直線上,或銜鐵軸線略低於螺線管軸線,使銜鐵在移動時不碰內管壁。
2.調整豎直標尺屏和配重螺母,使指針指零。
3.將螺線管線圈與電源、電流表、滑動變阻器等串聯。
【使用方法】
1.通電螺線管的磁場與電流的關係。在螺線管骨架上繞制60匝線圈(實驗前用細膠皮導線繞好),接通電源,改變滑動變阻器的阻值,可看到電流越強,指針偏轉角度越大,表明通電螺線管的磁場越強。反之,則磁場越弱。
2.通電螺線管的磁場與線圈匝數的關係:改變滑動變阻器的阻值,使電流表示數在2.5安培左右。手拿螺線管膠皮導線的一端減小螺線管匝數,隨着匝數減少,指針偏角隨之減小。增加螺線管匝數,隨着匝數增加,指針偏角隨之增大。以上説明匝數越多,磁場越強。本裝置妙在線圈現場增減,指針相應連續變化,可見度大,説服力強。
3.通電螺線管磁場強弱與有無鐵心的關係:調整滑動變阻器,使電流約為1安培,線圈約60匝,此時指針偏角不大,當在螺線管一端插入鐵心時,指針偏角迅速增大,表明通電螺線管的磁場在有鐵心時明顯增強。
本裝置由河北省保定市第二中學謝鋼、李國莊提供,曾獲第三屆全國自制教具評比一等獎。
本站提示:本自制教具可輔以“磁場”部分的物理實驗教學。
選自:《初中物理自制教具》
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