DIS实验与传统实验的比较磁感应强的实验

5磁感应强度的实验5.1磁感应强度的传统实验实验仪器：3个蹄形磁铁、导体棒、电源若干、导线、开关、滑动变阻器、电流表。实验原理：将导体棒摆动角度大小看做磁场对电流的作用力，电流表的示数就是通电导体棒中电流的大小，在磁场中通电导体棒的长度即为蹄形磁铁宽的整数倍。通过观察实验现象，让学生知道磁场对通电导体棒的作用力大小与导体棒中的电流大小以及导体棒的有效长度都有关系，然后经过推理得知：磁场对电流的作用力跟电流成正比，跟导线长度成正比。实验目的：实验探究磁场对电流的作用力跟电流、导线长度的关系。实验步骤：（1）将3块相同的磁铁并列放在水平桌面上，3块磁铁的前后端对齐一直且中间间缝相等。用导线将电源﹑电源﹑开关﹑滑动变阻器﹑导体棒连接成电路，导线接在导体棒“1﹑4位置”上，此时，开关处于断开状态并将导体棒悬挂在3块磁铁两级之间，如图5-25所示。图5-25实验装置图图5-25实验装置图（2)闭合开关，观察导体棒的运动状况；（3)换一个电压大的电源替换上面电源但导体棒上的接线位置不改变，闭合开关，观察导体棒的运动情况。依次更换电压大的电源，重复上述实验几次，观察导体棒的运动摆幅。（4）将导线接依次在导体棒“1﹑4位置”﹑“1﹑3位置”﹑“1﹑2位置”上,均为同一电源，但闭合开关，观察导体棒摆动的角度的大小。总结：（1）3块磁铁是相同的，那么可以认为处于两极间的导体棒是处于匀强磁场中。当更换电压大的电源会使电路中的电流变大，闭合开关后，电路中将有电流流过，我们知道磁场将对通电导体棒施加一个作用力，导体棒将摆动一个角度，通过这个角度我们可以观察磁场对电流的作用力的大小。即：当接入电路中导体棒的长度不变时，流入导体棒的电流越大，磁场对通电导体棒的作用力也就越大。（2）改变接入电路中导体棒的长度，通过滑动变阻器的调节使电流表的示数不改变。我们发现：接入电路中导体棒的长度越长，导体棒摆动的幅度越大。即：当通过导体棒的电流不变时，通电导体的长度越长，磁场对通电导体棒的作用力也就越大。5.2磁感应强度的DIS实验多年来，许多物理教师对传统实验进行了改良和自制，取得了一定的效果。例如，有些是利用光放大的原理自制了实验装置，能够测量安培力的大小，取得了较好的演示效果；有些是利用通电直导线在轨道上运动的距离远近来比较安培力的大小。而DIS实验相对于此传统物理实验却显示其强大的优势。实验器材：力传感器﹑数据采集器﹑电流传感器﹑计算机﹑导线﹑滑动变阻器﹑开关﹑稳压电源﹑导体棒﹑刻度尺﹑3个蹄形磁铁实验目的：实验探究磁场对电流的作用力跟电流、导线长度的关系。实验原理：磁场对通电导体的作用力大小由力传感器测得，导体棒中的电流由电流传感器测得，通电导体棒的长度为磁铁宽度的整数倍。实验步骤:（1）用导线将电流传感器﹑开关﹑滑动变阻器﹑导体棒﹑稳压电源连接起来。图5-26磁感应强度的DIS实验装置图（2）将导体棒悬挂在磁铁的两极间，并在细绳系在导体棒的中间，细绳的另一端与力传感器相连，力传感器与导体棒的位置平行且在同一高度，将电流传感器也与同一数据采集器相连，而数据采集器与计算机相连，如图5-26所示；注意的是：U型磁铁的磁极应面向学生，使学生清楚地看到下面所示的实验现象。图5-26磁感应强度的DIS实验装置图图5-27图5-27导体棒图（4）在计算机上打开数字化实验室软件，点击“通用软件”打开窗口后，保持导线在导体棒的接线位置不变，调节滑动变阻器，单击“点击记录”，记录“电流传感器”和“力传感器”的示数。如此重复多次，记录多次“电流传感器”和“力传感器”的示数。（5)输入多次“电流传感器”和“力传感器”的示数，将Y轴设为作用力F，X轴设为电流I，绘制磁场对通电导体棒的作用力F与导体棒中电流I的线性关系图像。（6）改变导线在导体棒的接线位置，调节滑动变阻器，使电路中电流保持不变，记录“力传感器”的示数。如此重复多次，记录多次“力传感器”的示数。用刻度尺测量蹄形磁铁的宽度，而导体棒的长度即为磁铁宽度的整数倍。（5)输入多组“力传感器”和通电导体棒的长度，将Y轴设为作用力F，X轴设为通电导体棒的长度L，绘制磁场对通电导体棒的作用力F与通电导体棒的长度L的线性关系图像,如图5-28所示。图5-28图5-28F与L的图像（6）观察作用力F与电流I的图像和作用力F与导体棒长度L的图像，如图5-29所示。图5-29F与I的图像图图5-29F与I的图像图总结：从F与I的图像和F与长度L的图像中可以看到，作用力F与电流I成正比例关系，也与长度L成正比例关系，因此，作用力F与IL成正比例关系，即FIL,引入比例系数,即为B,写成公式为:F=BIL。5.3磁感应强度的DIS实验与传统物理实验的对比磁感应强度的DIS实验优于传统物理实验的方面：（1）能够证明L一定，F与I成正比例关系磁感应强度的DIS实验能够通过线性图像从而说明:当接入电路中导体棒的长度不变时，磁场对导体棒的作用力与导体棒中的电流成正比例关系。而传统实验只能证明：当接入电路中导体棒的长度不变时，随着流入导体棒的电流的增大，磁场对导体棒的作用力也随之增大，并不能说明作用力与导体棒中的电流成正比例关系。（2）能够证明I一定，F与L成正比例关系磁感应强度的DIS实验能够通过线性图像从而说明:当通过导体棒的电流不变时，磁场对通电导体的作用力与通电导体的长度成正比例关系，而传统实验只能证明：当通过导体棒的电流不变时，通电导体的长度越长，磁场对通电导体棒的作用力也就越大，并不能说明作用力与通电导体的长度成正比例关系。(3)实验数据支持实验结论磁感应强度的DIS实验可以通过线性图像推导实验结论，即有实验数据的支持，而传统实验没有实验数据支持实验结论，而是通过观察实验现象来推导实验结论。（4）线性图像直观明显DIS实验能通过图像看出：作用力F与电