两个电磁学演示实验的再设计

1、ca izhi2ling(the first college ofw enzhou teachers college, ruian, zhejiang, 325200)abstract u sing smple device, the demonstration experinents of demagnetization and self2 induction are redesigned the demonstratbn methods are introduced, and experimeni phenomena are exp lainedkey words danagne仃zati

2、on; self2inductk)n; danonstratbn cxpcrinent© 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved, ki.nel1退磁演示实验的设计1 1实验方法1）在透明的塑料吸管中装入大小均匀的纽 铁屑，留1工的空间，用透明胶带封闭吸管两 端z摇动吸管，使吸管内的铁屑分布均匀z把吸 管水平轻放入充磁器内，轻敲吸管，使管内的铁 屑在磁场的作用下排列有序（呈流线状）z2）几分钟后,轻轻拿开吸管（不要让吸管风 的铁屑移动），靠近小磁针，如图1所示z

3、观察磁 针偏转情况（转动）z图1退磁演示实验装置3）反复摇动吸管，使管内的铁屑重新分布， 将吸管靠近小磁针，观察小磁针的偏转情况（不 转动）z1 2原理分析根据安培的分子电流假说，当吸管放入磁 场中时，从微观上看，铁屑内的每个分子在一 定程度上沿着磁场的方向规则排列，取向一致, 这即是磁化过程;从宏观上看铁屑排列规则，呈 流线状，表现出磁住，故此时能使小磁针偏转2 当吸管被摇动后，原先被磁化后的整齐排列笊 铁屑被打乱z铁屑虽小，但还是由大量的磁分子 组成，虽然每个铁屑内的每个磁分子的固有磁 矩仍然存在，但从宏观上看铁屑变成无序的、隧 机的排列,个个磁分子当然也变成无序的杂乱 的排列，这即是退磁

4、，吸管便失去了磁性，故再 拿吸管靠近小磁针时，就不能使它偏转z2自感现象演示实验的改进2 1实验方法1) 如图2 (a)所示，将干电池正极与小型金 属锂刀一端接触，负极与铜多芯导线的a端林 连，将导线的另一端b在锂刀平面上来回摩擦, 口观祭到有微浙旳电火化z2) 如图2 (b)所示，把导线绕在铁锂刀上， 两端留10cm左右z将干电池正极与锂刀一端 平面接触,负极与导线的u端相连接z再将导结 的另一端b与锂刀平面来回摩擦，可观察到有 较强的电火花z图2门感演示实验装置2 2实验原理导线b端在锂刀上来回摩擦时，相当于电 路快速地通断，当通过线圈的电流突然减弱，穿 过线圈的磁通量也很快减少，因而在线

5、圈中产 生感应电动势z由楞次定律可知,此自感电动势 要阻碍电流的消失，故其方向与干电池的电说 势方向相同，即导线一端与锂刀之间存在同方 向的电动势，这两个电动势的总和较大时，就会 衽导线与锂刀之间产生电火花z因e自二l, e自的大小与自戚系数l及电流的变化率3) /有矢z故在其他条件不 变的情况下，电火花的大小与导线绕在铁芯上 的匝数有尖，匝数越多，电火花越大z电火花的强弱与导线b端在锂刀间来回摩 擦的速度有矢，速度越快，电流的变化也越快， 形成的自戚电动势也越大，故电火花也越大z 2 3几点说明1) 经多次实验证明,此火花不至于使铜导 线很快氧化z2) 因本实验仅定性讨论，故导线b端滑动 的

6、速度凭直觉即可判断律实上,两次实验中产 生的电火花差异非常明显，即使无绕线时b端 滑动的速度比有绕线吋b端滑动的速度快时， 产生的电火花还是要比后者要小的多z3) 若电路中的总电阻为/?,电源的电动势由欧姆定律得ir积分整理后得'e 衣=ke"因初始条件:产0时,k= - e.x，故i= e.衣(1 e s对于本实验，用交流电桥测自感厶约为 5 8mh,电路总电阻r约为l 08,电动势开矢 接通后，电流达到峰值的90%时，求得/= l f rin 10= q 013 3s导线b端与锂刀摩擦时，在 锂刀上is内移动的距离约为12cm,锂刀上两 凹槽问的距离约为l 5mm,则电路

7、接通、断开 的吋间为()012 5sz所以，导线b端与锂刀摩擦 过程中，虽然接通的时间很短，但电流可以接近 峰值,从而，3)./*/很大,e自很大，足以引起电 火花z参考文献：1 赵凯华，陈熙谋a电磁学 a北京:高等教育出版社，1992a 5502 李方杰a如何使断电自感现象的演示效果显著 j a 物理实验,2002, 20(2): 24 29.3 胡允锁，何博纳a自感实验的改进j a物理实验，2002, 20(7): 36何炎贵a自感现象的演示ij 1a物理实验，1996, 16(2): 64 64张顺季a演示自感现象的一种新方法ja物理实验，1995, 15(3): 1111125(2()01212224 收稿,2002207215