“洛倫茲力演示實驗”改進

杜 展

(淮北市天一中學 安徽 淮北 235000)

導電液體內的電流，是由正負兩種離子定向運動形成的，整個容器處在豎直方向的磁場中,如圖1所示，磁場對運動的離子有洛倫茲力的作用，其方向和離子運動的方向垂直且平行于液面.正負離子定向運動的方向是相反的，它們受到的洛倫茲力方向是相同的，它們帶動塑料皿中液體旋轉.改變磁場方向、電流方向，改變磁場、電流大小，觀察液體轉動的方向、速度，從而判斷影響洛倫茲力的因素.

圖1 裝有導電液體的容器置于豎直方向磁場中

1 實驗設計與操作

(1)把飲料瓶子底部剪下，作為盛放硫酸鈉的容器，并在中間放一銅絲，在邊緣的內側放一銅絲，作為兩個電極,如圖2所示.

(a)

(b)

(2)把磁鐵固定在升降臺上，如圖3所示，塑料容器放在磁鐵之間，使整個容器處在豎直方向的磁場中，如圖4所示.

圖3 固定磁鐵

圖4 放置容器

(3)按照圖5連接電路，在容器中加入硫酸鈉.

圖5 連接電路

(4)閉合開關，硫酸鈉溶液逆時針旋轉.

(5)使滑動變阻器向左滑動，電流變大，硫酸鈉溶液旋轉變快.

(6)將升降臺升高，硫酸鈉溶液旋轉變慢，降低升降臺，溶液旋轉變快.

(7)將電源正負極反接，觀察到溶液反向旋轉.

(8)將磁鐵磁極反置，觀察到溶液反向旋轉.

2 實驗的優點

(1)利用液體的旋轉來顯示洛倫茲力，把微觀變成宏觀，把“看不見”變為“看得見”.

(2)可以直觀演示洛倫茲力與磁場方向和電荷運動方向的關系.

(3)可以根據需要，控制變量，改變實驗現象，使結論具有說服力.

(4)實驗原理和操作簡單，取材方便、制作容易、貼近生活.

3 幾點建議

(1)通電電流不能過大，通電時間不宜太長.

(2)為了旋轉的效果顯著，磁鐵的磁性越強越好.

(3)實驗結束時，要組織學生結合自己的實驗，以小組為單位，分析實驗的注意事項，匯報結論、交流經驗，共同借鑒和進步.