“平行通電導(dǎo)線之間的相互作用”演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

摘　要：“平行通電導(dǎo)線之間的相互作用”的演示實(shí)驗(yàn)，在一般教材中都有介紹，把兩根豎直長(zhǎng)導(dǎo)線平行地懸掛起來(lái)，導(dǎo)體中電流方向相同，互相吸引；導(dǎo)體中電流方向相反，互相排斥。按教材所述的實(shí)驗(yàn)裝置去做，現(xiàn)象不明顯。改用“定軸轉(zhuǎn)動(dòng)”現(xiàn)象，力矩（M）=力臂（L）×力（F），在動(dòng)力大小限制時(shí)，可以通過(guò)盡量減少阻力力矩的大小，同時(shí)增大動(dòng)力力臂使動(dòng)力力矩增大達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)的目的。用粗銅導(dǎo)線等材料制作實(shí)驗(yàn)器材，使通電導(dǎo)線相互作用演示效果明顯。

關(guān)鍵詞：演示實(shí)驗(yàn)；平行通電導(dǎo)線；相互作用

高中物理教材中第三章磁場(chǎng)，第四節(jié)《通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力》中“平行通電導(dǎo)線之間的相互作用”的演示實(shí)驗(yàn)，在一般教材中都有介紹，把兩根豎直長(zhǎng)導(dǎo)線平行地懸掛起來(lái)，導(dǎo)體中電流方向相同，互相吸引；導(dǎo)體中電流方向相反，互相排斥。按教材所述的實(shí)驗(yàn)裝置去做，現(xiàn)象不明顯。在以往的教學(xué)中，往往用掛圖來(lái)替代演示實(shí)驗(yàn)，為了解決這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，我將本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究和改進(jìn)。

一、對(duì)原實(shí)驗(yàn)器材的分析

“平行通電導(dǎo)線之間的相互作用”的演示實(shí)驗(yàn)，演示的是兩導(dǎo)線之間的相互作用力，原教材實(shí)驗(yàn)使用導(dǎo)線和彈簧制作的實(shí)驗(yàn)器材。但由于只是一根通電導(dǎo)線，要通過(guò)導(dǎo)線和彈簧的形變來(lái)展示作用效果，而導(dǎo)線之間的相互作用力不大，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不明顯。或是需要大電流，因一般中學(xué)受器材不足條件的限制，使得這個(gè)實(shí)驗(yàn)無(wú)法演示。

二、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)原理

利用“定軸轉(zhuǎn)動(dòng)”現(xiàn)象，力矩（M）=力臂（L）×力（F），在動(dòng)力大小受到限制時(shí)，可以通過(guò)盡量減少阻力力矩的大小，同時(shí)增大動(dòng)力力臂使動(dòng)力力矩增大達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)的目的，即通過(guò)兩導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)展示導(dǎo)線之間的作用效果。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的制作

1.選材：直徑為3　mm左右粗銅導(dǎo)線若干、廢電池底部金屬片兩塊、支架、導(dǎo)線（兩頭帶夾子）、開(kāi)關(guān)等。

2.用銅導(dǎo)線制作成兩個(gè)相同的“■”型導(dǎo)線框，下端將銅導(dǎo)線折成“■”型，使它與下面的金屬片接觸面之間產(chǎn)生的阻力盡量減少，從而減少導(dǎo)線框轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩。中間的直導(dǎo)線長(zhǎng)度適當(dāng)大些，達(dá)到三、四十厘米長(zhǎng)。同時(shí)在導(dǎo)線硬度允許的條件下增長(zhǎng)兩水平邊的長(zhǎng)度，增加這個(gè)邊長(zhǎng)可以增加動(dòng)力臂。在兩個(gè)“■”型導(dǎo)線框上部豎直導(dǎo)線分別套上一個(gè)比導(dǎo)線直徑略大的銅導(dǎo)線環(huán)，并固定在支架上，使它與下端的金屬片圓心大致在一豎直方向上，如圖安裝好，使接觸點(diǎn)導(dǎo)電良好，并使導(dǎo)線框能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，按下面電路圖連接導(dǎo)線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

圖一為演示同向電流相互作用電路示意圖，圖二為演示異向電流相互作用的電路示意圖。

四、實(shí)驗(yàn)效果與心得

因?yàn)橥ㄟ^(guò)增大動(dòng)力力臂，有效減少了銅線框的阻力力矩，使實(shí)驗(yàn)在不需要大電流的條件下就能得到明顯的實(shí)驗(yàn)效果。（注：實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用塑料泡沫制作兩箭頭粘在兩豎直導(dǎo)線上，既可以表示電流的方向，又可以防止實(shí)驗(yàn)中兩裸銅導(dǎo)線靠近時(shí)造成短路）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)選材容易、成本低廉、不需要其他輔助儀器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，易制作，使用方便、重復(fù)性好；觀察時(shí)對(duì)象突出，現(xiàn)象清楚，易于得出正確的結(jié)論。

（作者單位　江西省九江市武寧縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)）