一、項目背景
目前安培力、磁感應(yīng)強度的實驗很難演示,沒有現(xiàn)存的實驗儀器,臨時組合的實驗無法全面說明問題。由于本實驗具有重要性,筆者對該實驗進行了創(chuàng)新設(shè)計,力求能夠全面詮釋磁感應(yīng)強度的概念和安培力的規(guī)律。筆者創(chuàng)新設(shè)計的安培力、磁感應(yīng)強度演示箱可供初中演示磁場對電流作用的現(xiàn)象、高中演示影響安培力因素和建立磁感應(yīng)強度這一重要電磁學(xué)概念實驗等。
二、作品構(gòu)造
安培力、磁感應(yīng)強度演示箱中主要的元件有:安培力磁感應(yīng)強度實驗架、磁體組合器、電源、滑動變阻器、電流表、導(dǎo)線等。其組裝結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。電路原理如圖3所示。
三、科學(xué)原理
本實驗依據(jù)的原理有:勻強磁場、磁場對電流的作用規(guī)律、安培力大小與電流大小的關(guān)系、安培力大小與磁場中載流導(dǎo)體長度的關(guān)系、安培力大小與磁感應(yīng)強度大小的關(guān)系等。
四、研究方法和實驗方案
1 本實驗采用了控制變量研究法和比值研究法。
2 初中演示磁場對電流作用時,斷開選擇開關(guān)1、2,閉合選擇開關(guān)3,從而保持磁場中的載流導(dǎo)體長度最長且不變,利用換向開關(guān)改變磁場中的載流導(dǎo)體的電流方向,及變換磁場方向探究磁場對電流作用的方向規(guī)律;高中演示影響安培力因素和建立磁感應(yīng)強度這一重要電磁學(xué)概念實驗時,利用選擇開關(guān)改變磁場中的載流導(dǎo)體的長度、變換磁體組合器改變磁場的強弱、調(diào)節(jié)滑動變阻器改變磁場中的載流導(dǎo)體的電流大小,從而探究認識決定安培力大小的因素。
五、創(chuàng)新點
本實驗的創(chuàng)新點有三:①對磁場中載流導(dǎo)體的長度實現(xiàn)了變量控制;②用磁體組合器產(chǎn)生了空間充足的近似的勻強磁場;③把選擇開關(guān)、換向開關(guān)、安培力指示盤和磁場中載流導(dǎo)體的框架組合成了實驗架,較大程度地實現(xiàn)了實驗裝置的一體化,對實驗的進行提供了極大方