洛伦兹力宏观演示仪的制作

的直流电源． 观察 门型框被液体带动的旋转情况．
（） ４ 改变电流的方向 ， 观察框 的旋转 方向． （） ５ 改变电流的大小 ， 观察框 的转速变化 ． （） ６ 改变磁极的方向， 观察框的旋转方 向． （） ７ 改变磁铁数 目改变磁场的强弱 ， 观察框的转速变化．
径为 ０４ｒｌ 的漆包线分层 密绕 ５ ０匝左 右 ． ． Ｔ ｎｌ ０ 在外槽 的上方
高， 否则容易腐蚀 电极 ． 若框的转 动无法体现 ， 请加大 电流或
增加磁场 ． 观察到液体旋转而门框不动可 检查 门框支点 的阻
力 因素 ． 长时间使用会 导致 电源和 电解槽 液体发热 ． 实验完
毕 ， 要 将 电极 清 洗 干 净 ． 需
电 路 故 障 问 题 判 断 例 析
张 泽坤
中 ， 源的 电动 势 为 ６Ｖ， 电 当开 关
Ｓ 接通后 ， 灯泡 和 都不亮 ，
零， Ｂ 即 Ｃ段短路 ， 选项 Ｄ正确 ． 当理想 电压表并 联在 ＡＣ两 点间时 ， 若电压 表 的读数 等 于电源 的 电动势 ， 明外 电路 说 Ａ Ｃ段有断点 ， Ｂ 又因为电压表并联在 ＡＢ两段时读数 也等于
１ ２ 实验 原 理 ．
一 一
图３ 图４
电 解液 在 电解 时 会 产 生 正 负 离子 的 移 动 ， 圆 形 器 皿 的 在
（） ３ 制作环形电极． 测出电解槽 内壁直径 ， 计算 出周长大 小， 取适当的紫铜板 ， 直接围绕成一环形铜片 ， 可中心镂空 也 上 下两股连接 的铜片或 者将铜 片剪成 门形 以增 加侧 向观 察 液体范 围， 然后 焊接 成环状 ， 入容器 内壁至底作 为环形 电 嵌
的方 向 ． 实 验 演 示 和 分 析 中 ， 时 需 要 结 合 化 学 学 科 的 知 在 同
■
图５ 图６
识， 既达到 了实验的有效 性又 整合 了其 他学科 ， 能使学生 全
面综 合 运 用 知识 ， 到 全 面 发 展 ． 得 １ ３ 实验 成 品 图（ 图 ２ ． 如 ）
做两个接线 口． 这样接通 电源就形成 一个 电磁铁 ． 改变 电流
方向也就改变了磁场方向 ．
４ 调 整和 使 用
（） ８ 为增加实验 的可见性 ， 可以添加 碳粉 石蜡 等杂质 ， 视
频上可以通过视频投影来放大观察．
５ 注 意事 项
（） １将强磁铁放置于两块铁片的 中心 ， 由于是强磁 ， 操作
般 都 是 电路 发 生 断路 或短 路 ， 对 此 类 问题 的考 查 通 常 以 而
接部分无断点是通路， 电路中无 电流 ， 以 Ｕ ＝０ 故选项 所 ，
Ｃ正 确 ．
两 种 形式 呈 现 ． １ 在 原 有 电 路 外接 一 电压 表 ， 后 根 据 电压 表 的 读 数 变 化 然 来 判 断
定也可不固定便于拆 卸． 或者用一次性输液管的针头部分 ．
动． 改变磁铁的 Ｎ、 极 或者改变 电极 的正 负， 体的旋转方 Ｓ 液
向 也 将 发生 改 变 ．
洛伦兹力是微观的运动电荷 受到的磁场作用力 ， 而液体 的旋转则把看不见的变 成看见 的 ， 把微观 的变成宏 观 的． 而 通过 改变 电极或磁极 又 可以来运用 楞次 定律判 断洛 伦兹力
Ａ． Ｂ 段 断路 Ａ
Ｃ． ＡＢ段 短 路
图２
源连接部分无断点 ； 若电路 中某 两点 间的电压为零 ， 明这 说 两点间无 断点 ， 而这两 点与 电源 连接部分 有断点 ． 电路 中某
一
ＢＢ ． Ｃ段 断路
Ｄ． ＢＣ段 短 路
部分发生短路 ， 现为有 电流通 过该部 分 电路 ， 表 而该 电路
中学 物 理
Ｖｏ．９ Ｎｏ０ １ ２ ．５
２ １ 年 ３月 ０１
洛 伦 兹 力 宏 观 演 －ｅ 的 制 作 ｇ 仪
周 亮
（ 慈溪 市慈 吉 中学
１ 设 计 思想 与 原 理
１ １ 设 计 出发 点 ．
浙江 慈溪
３ ５０ ） １３０
（） １ 电解 槽 的制作 ． 直径 １ ｒ 取 ０ｃ ｎ左右 的塑 料桶 （ 塑料
・
２ ・ ６
时小 心 夹手 ．
硫酸铜容易误 食有 毒 ． 电解槽 两极 间所加 电压 不宜过
（） ２ 将电解槽对孔放入支架 中， 接入 导线 （ 先 鳄鱼嘴夹 即 可 ）放入环形电极 ， 整个放在磁 铁铁片 的上方 ． ， 再 放上门型 框 支 架 和框 ． （） ３ 注入浓度约 ２ ％的硫酸铜溶 液， ５ 两极 接 ６ｖ～１ ０Ｖ
圈１
用电压表测得各部分电压是
＝ ６ Ｖ， ＝ ０， ＝ ６ ｖ， 由
此 可 以判 定
电源的电动势， 明 Ａ 说 Ｂ段发生断路， 选项 Ａ正确 ． 故正确答
案是 Ａ 和 Ｄ ．
Ａ 灯泡 Ｌ 和 的灯丝都烧断 了 ． ｌ
Ｂ． 泡 Ｌ１的灯 丝烧 断 了 灯
２ 直接根据 电路中的用电器发生的现象来判 断
洛伦兹力是磁场对运动电荷（ 电粒子 ） 带 的作用 力 ， 在现 实生活 中常常难 以观察 ， 一般学校采用 阴极 射线管结合磁场 来演示洛伦兹力对电子射线的影响 ． 但学生通 常会疑问 阴极 射线管 里的是 不是 电子束 ， 什么 是 为
蓝 色 的 ． 对 于 洛 伦 兹 力 的 演 示 效 果 而
（） ７ 电解槽支架 的制作 ． 把原饼 干桶的盖子钻孔 ， 四个 扣
・
２５ ・
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Ｖ １ ９ Ｎ ．５ ｏ． ｏ０ ２
中学 物理
脚 固定作为支撑脚 ， 这样放置于磁铁上方时可 以有空间方便
接 电源导线 ．
（ ） 磁铁 的制 作 ． 电 解槽 外 面 再 制 作 一个 外 槽 ， 直 ８电 在 取
（） ５ 制作 门型框 ． 一次性 杯子一个 ， 取 紫铜 板 （ 其他硬 质 材料 皆可） ２片 ， 在一 次性 杯子 底座 某直径两 端取宽 度约 为
０ ５Ｌ ． ｎ的纸片 ， Ｔ 剪去剩余部 门， 选择合适 的长度（ 浸入液体而
不与槽底 接触 为宜 ） 与 其垂 ， 直的贴上 紫铜板 或其 他硬 质 材料增加 与液 体的切 向受 力
面 积 ． 支 架 针 接 触 位 置 做 一 与
个平 滑的 凹型便 于支 撑针 的 支撑（ ７ ． 图 ） （） ６ 磁铁 的 放置 ． 磁 铁 把
田 乙
图７
图２
置于两块铁 片之 间， 可使 得磁 场垂直 于铁 片分布 ， 在其周 围
一
２ 材 料 与工 具
定 范围内形成一个匀强磁场 ． 我在制作时利用 一块 厚度与
直径 １ ｎ 左右的饼干桶 、 ２ｃ＇ ｌ 紫铜板 （５ｏ２ ｒ） 铜圆 ３ ｎ ×３ｅ 、 ａ 柱（ 铜接线柱 ）缝衣针 、 、 一次性杯子 、 橡皮 、 酸铜溶液 、 硫 磁铁 （ 圈）铁片 ２张 、 线 、 直流 电源 、 导线 ． ３ 制 作 方 法 与 步 骤
强磁 一样 的泡 沫， 中心挖 空与磁 铁一样大 小 ， 如此既可 以保 证底座平稳也 可隐藏磁 铁变 实验为魔术 来增加 实验 的隐蔽 性和趣味性 ．
明确电路断路和短路的这些特点 ， 同学们正 确判 断电 是
两端 的电压为零 ． 路故障问题的基础 ． 下面通过两例分析说 明．
例 １ 如 图 ｌ所 示 的 电 路
解析 当理想 电压表并联在 Ａ Ｃ两点问时 ， 电压表的读 数 ｕ 可能小于电源的电动势 ， 也可能等于电源的电动势． 若 电压表的读数 Ｕ小 于电源 的电动势 ， 明整个电路是通路 ， 说 电路中有 电流 ， 而理想 电压表并联在 Ａ Ｃ两点间时和并联在 ＡＢ两点间时 电压表的读数都为 ｕ， 说明 Ｂ Ｃ两点间的电压为
Ｃ． 泡 的灯 丝 烧 断 了 灯
Ｄ 变阻 器 Ｒ 断路 ．
解决这类问题直接是根据闭合 电路欧姆定律和 串、 并联
电路知识分析各 部分 的 电流、 电压是 否符合 题干 的表现 特
征， 然后作 出相应判断 ． 下面通过一例分析说 明．
解 析 由于 Ｕ ＝６Ｖ等于 电源的电动势 ， 明外 电路 说
瓶 ）我选的是饼干桶， ， 将距 其底部 ５ＣＩ ｌ 以上部分锯掉 ， Ｔ 剩余
部分作为电解槽（ ３ ． 图 ） （） ２ 制作 中心 电极． 取约 ３ｅ ｒ ａ高的铜 接线 柱作 中心 铜
极 ， 电 解 槽 底 部 中 心 钻 孔 略 小 于 铜 极 ， 铜 极 的 螺 纹 部 分 在 把 拧 人小 孔 ， 线从 桶底 接 出 （ ４ ． 漏 水 可 以 填涂 凡 士 林 或 接 图 ）如
１１ ０ 等快速胶 ．
ห้องสมุดไป่ตู้
及知识 分析往 往大 打折 扣 ． 以我 希 所 望能做一个结构简单 ， 取材方便 、 制作 容易 、 贴近生活 的演示 实验装置 ． 人教 版选修 ３—１第 ９ ３页做 一做 《 转 的 旋 图ｌ
液体》 图 １ 为我提供 了很好的实验设计 出发点． （ ）
例 ２ 某 同 学做 研 究 串联 电 路 电压 特 点 的 实验 时 ， 成如 图 ２ 接
这种情况的关键是要把握断路或短路 的特点 ： 电路中发
生 断路 ， 现 为 电 源 的 电压 不 为 零 ， 电流 为 零 ， 路后 电 源 表 而 断
电路 ， Ｓ接通后 ， 他将理 想 电压表 并联在 ＡＣ两点间时， 电压表 的读
数 为 Ｕ； 当并联 在 ＡＢ 两 点 间 时 ，
的电压将全部降落在断点之处 ， 若电路中某两点间的电压不
为零 ， 于 电源 的 电 压 ， 过 这两 点 间 有 断 点 ， 等 则 而这 两点 与 电
电压表读数也为 Ｕ； 当并联在 Ｂ Ｃ 两点 间时 ， 电压表读数为零； 故障可能原 因是