通電彈簧實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

梁振華

摘 ? 要：在通電彈簧實(shí)驗(yàn)中采用了升降平臺(tái)、石墨板電極與銀導(dǎo)線、大功率12 V電源等創(chuàng)新改進(jìn)，使本實(shí)驗(yàn)更加安全、可靠，實(shí)驗(yàn)效果更加明顯。

關(guān)鍵詞：通電彈簧;物理實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1003-6148（2020）1-0046-1

物理課本選修3-1（人教版）94頁第4題：如圖1所示，把一根柔軟的彈簧豎直地懸掛起來，使它的下端剛剛跟槽中的水銀接觸。通電后，你預(yù)計(jì)會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？該實(shí)驗(yàn)題中用水銀作為導(dǎo)電液體。因?yàn)樗y有毒，在本創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中使用了其他更安全的方法替代水銀（圖2）。

實(shí)驗(yàn)裝置：

裝置特點(diǎn)：

（1）將水銀改成石墨板和銀導(dǎo)線，保證實(shí)驗(yàn)的安全性。使用銀導(dǎo)線是由于本實(shí)驗(yàn)中銅導(dǎo)線接觸放電時(shí)容易氧化使導(dǎo)電性能下降，而銀氧化后還是具有良好的導(dǎo)電性能。石墨板可減少放電火花。

（2）使用了可升降支架。將石墨板安裝在升降平臺(tái)上，可方便地調(diào)節(jié)石墨板電極的高度，使彈簧下端剛好與石墨板電極接觸。

（3）改裝大功率電源。實(shí)驗(yàn)中由于要使彈簧收縮需要一定的電流，同時(shí)彈簧下端銀導(dǎo)線與石墨板之間有一定的接觸電阻，需要12 V左右的電源電壓;彈簧跳動(dòng)過程中峰值電流比較大，因此實(shí)驗(yàn)室常規(guī)的電源難以完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)。在本實(shí)驗(yàn)中選擇了學(xué)校報(bào)廢的服務(wù)器電源，并加以改裝。

實(shí)驗(yàn)過程：

（1）將彈簧安裝在支架上，調(diào)節(jié)升降平臺(tái)高度，使彈簧下端銀導(dǎo)線與石墨板電極剛好接觸。

（2）將電源與裝置上兩個(gè)接線柱連接。

（3）接通電源，彈簧通電時(shí)，由于同向電流相互吸引，彈簧收縮而斷開電流，即可觀察到彈簧上下跳動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與優(yōu)點(diǎn)：

在本實(shí)驗(yàn)中采用了升降平臺(tái)、石墨板電極與銀導(dǎo)線、大功率12 V電源等創(chuàng)新改進(jìn)，使本實(shí)驗(yàn)更加安全、可靠，實(shí)驗(yàn)效果更加明顯。

（欄目編輯 ? ?王柏廬）