變極條形電磁鐵的制作與應(yīng)用

郭章淵

摘? ?要：詳細(xì)介紹“變極條形電磁鐵”的制作原理、制作方法以及在物理教學(xué)中的應(yīng)用?！白儤O條形電磁鐵”可通過(guò)開關(guān)巧妙地改變條形電磁鐵的極性，使小磁針的偏轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變。

關(guān)鍵詞：變極條形電磁鐵;魔術(shù)實(shí)驗(yàn);制作與應(yīng)用

1? ? 制作應(yīng)用背景

初中物理“電生磁”新課教學(xué)中，一般以?shī)W斯特實(shí)驗(yàn)作為新課引入，缺乏新意，不能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。筆者將自制的“變極條形磁鐵”作為教學(xué)線索用于魔術(shù)實(shí)驗(yàn)引入知識(shí)教學(xué)，能迅速地抓住學(xué)生眼球，吸引學(xué)生的注意力，也能很好地說(shuō)明磁場(chǎng)方向與電流方向有關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

2? ? 制作過(guò)程

2.1? ? 教具原理

如圖1所示，為“變極條形電磁鐵”電路圖。圖2為該器材制作的簡(jiǎn)易示意圖，圖2上方為兩擋開關(guān)，中間為通電螺線管，下方為兩節(jié)干電池組成的電源。開關(guān)正面及側(cè)面如圖3所示，有三個(gè)接線柱、兩個(gè)擋位。當(dāng)開關(guān)擋位處于O時(shí)，開關(guān)為斷開狀態(tài)，電磁鐵無(wú)磁性;當(dāng)開關(guān)擋位處于Ⅱ時(shí)，開關(guān)的左接線柱和中接線柱接通，此時(shí)電路圖2中下方的電池和電磁鐵接通，電流由通電螺線管右端流向左端，電磁鐵有磁性;當(dāng)開關(guān)處于擋位Ⅰ時(shí)，開關(guān)的右接線柱和中接線柱接通，此時(shí)圖2中上方的電池和通電螺線管接通，電流由通電螺線管的左端流向右端，實(shí)現(xiàn)電流的反向，電磁鐵的磁極發(fā)生改變。

2.2? ? 具體制作流程

（1）材料準(zhǔn)備：飲料瓶，三擋開關(guān)，干電池2節(jié)，漆包線，若干細(xì)導(dǎo)線，條形磁鐵芯（用硅鋼片制作），絕緣膠布，透明膠布，焊接工具。

（2）制作“條形磁鐵”狀塑料殼：將廢棄的飲料瓶用剪刀截取表面光滑的一段，用直尺量好條形磁鐵的尺寸，依照條形磁鐵一半的尺寸，制作兩個(gè)可相互嵌套的外殼，其中一個(gè)用于制作線圈，另一個(gè)用于安裝開關(guān)和電源。

（3）制作線圈：如圖4所示，用漆包線在一個(gè)外殼上緊密地纏繞，為保證磁性夠強(qiáng)，盡量緊密排列以使匝數(shù)增多。塑料殼中間用膠帶粘牢鐵芯，再用透明膠布固定所有繞線。為使磁性更強(qiáng)，還可以在第一層的漆包線上再繞幾層，同樣用膠帶纏繞，固定繞線。

（4）安裝開關(guān)：如圖5所示，在另一個(gè)外殼上的合適位置，用小刀開一個(gè)小口，小口以略小于開關(guān)尺寸為準(zhǔn)以剛好卡緊開關(guān)，開關(guān)右方留下空間安放電源。

（5）電源的制作：如圖6所示，為實(shí)現(xiàn)更大磁性和電流的換向，教具使用了兩節(jié)12 V電池，將一節(jié)電池的正極與另外一節(jié)電池的負(fù)極相連，并焊接牢固，另外的兩極留用于接三擋開關(guān)接線柱。

（6）連接電路：按照電路原理圖，將各部分導(dǎo)線連接，并用焊接工具將接線處焊接牢固，將線頭和導(dǎo)線的裸露部分用絕緣膠布裹住，以防電源短路。將線圈的塑料殼與裝開關(guān)和電源的塑料殼套接上，用透明膠布或膠水貼牢，如圖7所示。

（7）制作“魔術(shù)揭秘”外盒：用不透明的紙殼，做成相互嵌套的條形磁鐵形狀的外盒，將自制教具放入盒內(nèi)，只留出操作開關(guān)的小口。操作時(shí)用大拇指遮擋開關(guān)，學(xué)生看不見器材，鋪墊實(shí)驗(yàn)中的“揭秘”，如圖8所示。

3? ? 教學(xué)應(yīng)用介紹

（1）新課引入：老師先用已通電的器材（開關(guān)處于Ⅰ擋）去靠近小磁針，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，讓學(xué)生猜想盒內(nèi)的實(shí)驗(yàn)器材是什么，學(xué)生根據(jù)盒子的形狀猜想是條形磁鐵;拿開器材，小磁針回到原來(lái)的指向，老師故弄玄虛，稱自己是魔術(shù)師，可以改變磁鐵的極性。這時(shí)再用同一端去靠近小磁針時(shí)，小磁針不再偏轉(zhuǎn)（開關(guān)處于O擋），學(xué)生驚呼。再用同一端去靠近小磁針時(shí)，小磁針反向偏轉(zhuǎn)（開關(guān)處于Ⅱ擋），學(xué)生再一次驚呼，課堂氣氛活躍。最后拿開盒子揭秘，引入“電能生磁”。

（2）線索貫穿：利用器材作為課堂線索，帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)電生磁的其他相關(guān)知識(shí)，如電磁鐵的極性與電流的方向有關(guān)，使用右手定則去判斷電磁鐵的極性等，鼓勵(lì)學(xué)生利用生活中的器材自己學(xué)習(xí)制作一個(gè)電磁鐵。

4? ? 制作后的反思

好的教具可以給課堂帶來(lái)無(wú)限的生機(jī)，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生愛上課堂。教師在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，要不斷地思考，不斷地創(chuàng)新，創(chuàng)作出更多優(yōu)秀的作品。教師需要多學(xué)習(xí)、多積累，不斷地去發(fā)現(xiàn)、探索生活中值得挖掘的東西，把它帶到課堂中來(lái)，使物理課堂更加鮮活，更加有趣，讓學(xué)生在快樂中學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

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（欄目編輯? ? 王柏廬）