《看不見的力量》
——自制電動旋轉(zhuǎn)裝置

黃力雄

西安高新唐南中學(xué) 陜西 西安 710065

經(jīng)過學(xué)習(xí)我們知道了這個世界上的一切物體都處于不同形式的運(yùn)動之中，當(dāng)我們想要改變物體的運(yùn)動狀態(tài)時，需要給物體施加一個力。通常物體都是可見的，而像磁場卻是一種看不見、摸不著卻又真實(shí)存在的物質(zhì)，這讓我感到十分疑惑和強(qiáng)烈的好奇，也驅(qū)使著我不斷學(xué)習(xí)。在查閱了大量資料之后，我根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計(jì)了一個“電動旋轉(zhuǎn)裝置”，作為這一階段學(xué)習(xí)的一個成果。

磁鐵之間的作用在我在很小的時候就激起了我的好奇心。兩塊磁鐵中間可以沒有任何接觸就互相吸引或者互相排斥，這給我的童年帶來了很多樂趣，也曾像其他孩子們一樣拿著磁鐵玩耍。現(xiàn)在學(xué)習(xí)后我還了解到，原來磁鐵和通電導(dǎo)線之間也存在力的作用，而這種力是通過磁場來傳遞的。而這次我要制作的“電動旋轉(zhuǎn)裝置”正是利用通電導(dǎo)線在磁場中受力的原理。

當(dāng)通電導(dǎo)線處于磁鐵產(chǎn)生的磁場中時會受力的作用，這種力就叫作安培力。由于安培力作用方向垂直水平磁場，而通電的線圈兩側(cè)電流方向相反，兩側(cè)所受安培力方向相反，如圖1所示。在兩側(cè)反向安培力作用下，線圈就會繞水平軸oo′發(fā)生轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)到線圈平面與水平磁場垂直時，我們通過一個小機(jī)關(guān)把電流的方向翻轉(zhuǎn)，這樣線圈就會繼續(xù)沿同一方向旋轉(zhuǎn)。

圖1

根據(jù)這一原理，我開始了我的制作。

準(zhǔn)備制作所需器材：小木塊、漆包線、磁鐵、支架、曲別針、電池、導(dǎo)線等。當(dāng)然還有相關(guān)的工具：剪刀、小刀、雙面膠等。

首先制作線圈。我找到了一個空的膠帶輪子，并用雙面膠把膠帶輪子的面裹了一圈。我又用漆包線沿著膠帶輪子纏繞了幾十圈，把線圈的兩頭扎住、這樣剛纏好的線圈就不會松開了。然后制作第二步驟--支架。我用幾塊小木塊搭了一個小支架，支架的長度正好可以把線圈放到上面。在木頭支架的頂端，我用曲別針分別固定在兩邊，形成了一個小圓環(huán)下面是一根鐵針的樣子，小圓環(huán)是用來支撐線圈的。制作好的線圈要搭在小圓環(huán)上。

第三步驟就是連線。我把電池放在電池夾中，把電池夾用導(dǎo)線連接起來。兩節(jié)5號電池一共是3伏的一個電源就準(zhǔn)備好了。我在電源的兩端用鱷魚夾連接上，并把鱷魚夾夾在了固定好的曲別針上，小圓環(huán)下面的鐵針的位置。這樣整個支架已經(jīng)通了電，我用電壓表量了一下，確定電壓已經(jīng)傳導(dǎo)到曲別針上了。

最后最關(guān)鍵的一步。我用小刀把線圈的一側(cè)漆包線上的漆全部刮掉，另一邊漆包線上的漆只刮掉一半。這樣做的目的是當(dāng)我制作的裝置旋轉(zhuǎn)一半之后可以斷開電流，也就不會受到反方向的推力、這樣每轉(zhuǎn)一圈的時候，磁場對電流產(chǎn)生的作用力都會使線圈加速旋轉(zhuǎn)。我的電磁旋轉(zhuǎn)裝置就做好了。

通電、雙手拿著磁鐵漸漸靠近線圈的時候，我看到線圈開始旋轉(zhuǎn)，和實(shí)驗(yàn)開始時預(yù)測的一模一樣。這令我十分喜悅，也再一次感受到科學(xué)的魅力。制作時的緊張和不知道效果是否可以達(dá)成的不安此時都不復(fù)存在了。

通過這次制作讓我真切的感受到了電磁場的神奇。也用自己的方式證明了磁場這種特殊物質(zhì)的客觀存在，這對我以后的學(xué)習(xí)和探索自然的向往都具有積極的作用。我把制作過程分享給大家，也希望和我一樣熱愛科學(xué)的人可以從中得到樂趣。

我還在想，是不是可以把這個旋轉(zhuǎn)裝置和水車、風(fēng)車之類的東西結(jié)合起來呢？也許又是一個很好玩的事，期待我的下一個作品吧！