定量研究通电螺线管磁场的强弱

第29卷第11期 2008年 物理教师 PHYSICSTEACHER Vd．29No．11 (2008) 定量研究通电螺线管磁场的强弱 王俊博 (陕西省宝鸡文理学院物理系(老校区)200号信箱，陕西宝鸡721007) 1引言 通电螺线管是中学生接触到的第一个“电能生磁”的实 验教具。在中学物理教学中是一个难点，学生对电与磁之间 的相互转化缺乏感性认识．为解决这个问题，笔者经过钻研 中学物理教材，结合大学物理知识，广泛查阅期刊文献，设 计了该实验．该实验方案从定性和定量两方面人手，研 究匝数和电流大小对螺线管磁场强弱的影响． 2实验的设计和原理 原理如图1所示， E为6V的直流电源。 S为一个单刀单掷开 关，A为3A的电流 ，R为5Q、3A的滑 线变阻器，L为一个多 抽头的螺线管，其分别 图1 在200匝、400匝、800匝处引出抽头b、C、d．a、b、c、d可 另行用导线连接，改变连入电路中螺线管的匝数．左边由角 度盘与指针构成，指针上端的配重物体起放大指针偏转角 度和保持指针平衡的作用，中间的转轴轴套可使指针悬挂 起来，并与角度盘相连，下端的小磁铁在螺线管的轴线方向 上，当受到磁场作用时，可以带动指针偏转． 为了便于观察现象和定量研究，一般情况下，一旦选定 电流方向，则实验过程中不要改变． 操作过程： (1)将滑线变阻器的滑片置于中间任意位置，将4，b 用导线连接．使接入螺线管的有效匝数为200匝．闭合S， 可明显看到小磁铁受到通电螺线管的磁场作用，带动指针 偏转一定的角度．断开S指针恢复到原来位置．将口，c用 导线连接，使接人螺线管的有效匝数为400匝，闭合S。指 针偏转．从角度盘上可以看到，此时指针走过的角度是第一 次的2倍．将口，d用导线连接，使接入螺线管的有效匝数 为800匝，闭合S，指针偏转角度又是接入400匝时偏转角 度的2倍．可以发现，当电路中接入3个不同匝数的螺线管 时，电流表的读数几乎没有发生改变．根据B=／-．,onI(oosOI —oos02)(J不变)，可以说明B与1"1成正比，即当电流一定 时，通电螺线管的磁场与其匝数成正比． (2)将a，b用导线连接，使接人螺线管的有效匝数为 200匝，将滑线变阻器的滑片置于任意位置，闭合K，可以 观察到指针偏转一定角度．此时电流表读数记为f1’移动 T． 滑线变阻器滑片的位置，改变电流大小．使电流变为等，此 二 l 时可以看到指针偏转角度变为原来的÷．再次改变电流大 小，使电流变为2，l，此时可以看到指针偏转角度变为原来 的2倍．更换接入电路中螺线管的有效匝数，重复以上操作 仍可得到相同的结论．根据B=掣nI(oosOI—oos02)(雄不 变)，可以说明B与J成正比，即当匝数一定时，通电螺线 管的磁场与通过其内部的电流成正比． 3结语 该实验具有明显的优势：①用指针偏转角度的大小形 象的演示了影响通电螺线管磁场强弱的因素；②可以直观 的定量演示通电螺线管改变电流或匝数时的磁场强弱的变 化；③此仪器可用于中学物理教学也可推广至大学物理中 用于验证B=掣nl(cosOl—oos02)中B与，l、J的关系． 参考文献： 1尤增平．自制通电螺线管磁场强弱演示仪．物理教师，2006(8)： 31 2路俊岭编，物理演示实验教程．北京：清华大学出版社．2005． 138 (收稿El期：2008一07—15) 把(4)式代入(5)式得 口 产5—2h。 由上式可知，如果^越小测得的动摩擦系数就越大， 反之则越小．如果长方体的高度为H，则利用该长方体测 量动摩擦因数的最小值为格，所以H越大，测量范围就越 大．因为平时常用的测量长度的工具一般是刻度尺。最小刻 度为毫米，所以为了减小测量中的偶然误差，可以把长方体 的体积做得适当大一些，边长达十几厘米的样子即可．为了 测量出不同材料之间的动摩擦因数，可以用不同的材料做 成不同的长方体，以备实验所需． 可能有人提出：匀速推动物体不易?是的，用手推动物 体匀速运动确实不是容易的事，但只要能缓慢推动物体就 行，这时物体加速度很小，就可以认为物体作匀速运动，产 生的误差并不大． 该估测方法方便快捷，实验器材简单，效果明显，大家 不妨一试． (收稿日期：2008一06—06) 一29— 万方数据 定量研究通电螺线管磁场的强弱 作者： 王俊博 作者单位： 陕西省宝鸡文理学院物理系(老校区)200号信箱,陕西,宝鸡,721007 刊名： 物理教师 英文刊名： PHYSICS TEACHER 年，卷(期)： 2008，29(11) 引用次数： 0次 参考文献(2条) 1.尤增平 自制通电螺线管磁场强弱演未仪[期刊论文]-物理教师 2006(08) 2.路俊岭 物理演未实验教程 2005 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_wuljs200811017.aspx 下载时间：2010年6月19日