通电导线在磁场中受到的力的方向 通电直导线在磁场中受到力的演示实验改进
时间：2019-04-14 03:33:33 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
义务教育课程标准实验教科书（浙教版）八年级科学下册第115页，有通电直导线在磁场中受到力的演示实验（如图1所示）。这是继学习了电流的磁效应后第二次进一步深入研究电和磁的关系，也是为后面的电动机学习打下基础的重要环节。电动机是封闭的机器，内部结构很少有机会看到，好奇心驱使学生想看看其中的运动原理。这个实验可以充分调动学生学习的积极性，也为发电机的学习做了必要的铺垫。这个具有承前启后意义的实验非常重要，所以实验必须成功，而且效果要显著。
按照教材中的直导线形状，截取一段普通实心的紫铜导线进行实验，由于导体AB受到重力的作用，与支架直接接触，当接通电源，让电流通过原来静止的导体，因为要克服支架与导体间的摩擦阻力，所以当电流达到3 A才开始缓慢运动。虽然实验是成功的，但直导线移动很小，教师看得到，学生看不清。应该说这样的实验结果属于现象不明显，教学效果不理想，电流太大，很容易损坏电源，这也是不可取的。所以剩下的事情只好由教师补充讲解，帮助学生理解和记忆实验现象，完成教学任务。
课后分析原因，认为问题可能出在直导线上，可能是质量大了一些，于是找来一根直径较细、质量更轻的铜管在办公室里重做实验，用砂皮将支架和铜管打磨，去掉表面的氧化物，促使它具有较好通电性能和较小的摩擦力，实验效果很显著。不过在课堂上演示实验时，又发现一些问题：支架放在讲桌上，位置较低，不便于学生观察；有时导体与支架接触不良，导体运动不明显；有时因讲桌振动或讲桌不平，没有通电，导体就运动起来，使学生怀疑实验的真实性。
1 教具结构
如图2所示，它由漂浮导体、电解液槽、接线柱组成。电解液是硝酸钾，因为在众多的盐中，硝酸钾的溶解度相对较大；漂浮导体由铝片和泡沫构成，将泡沫用剪刀剪成船形2个，取一张长38 cm×5 cm的铝片，制作成“凸”字形，并将它的2个末端抱住，用钳子夹紧成一船形；接线柱由两块薄铜片构成，并用502胶水固定；电解槽由透明有机板用粘合剂粘合而成，在旁边开两个孔，用橡皮管连接，形成连通器，永远保持两边液体水平。为了使两个槽更加牢固，用透明胶带缠绕。
实验器材：干电池1节（无线话筒），导线若干，电键1个，马蹄形磁铁2个（外形相同，磁场强度不同）、玻璃棒1根，滑动变阻器1个。
2 教具优点
由于阻力很小，小电流时漂浮体也能运动自如，效果十分显著；无论承压物是否水平，只要将连通器接通，两边的液面就可始终水平；液面的高度可以随意调节，装置也可以放的位置较高，观察范围广，效果好；导电能力强，即使硝酸钾溶液饱和，也还可以溶解其他的盐，形成溶质更多的饱和溶液，接触面积那么大，根本不用担心接触是否良好；装置稳定性好，若表面有氧化物，用砂皮稍微处理即可；做了三四年的实验，干电池还可以用。此教具不仅现象直观，可见度大，操作简单可靠，而且可以同时满足初高中阶段教学的具体需要。
3 实验操作
实验前首先把电池、电键、滑动变阻器、自制教具连接成串联电路，在电解槽中放入高浓度的硝酸钾溶液。这个实验容易与电磁感应实验发生混淆，所以应着力研究磁场对电流作用的表现。演示时，告诉学生看清楚电流方向和蹄形磁体的磁场方向，以及导体AB的运动方向。引导学生分析导体AB由静止运动起来，必定受到力的作用，那么是谁给导体以力的作用呢？若是电源断开，发现导体虽然在磁场中，却不动；若是把磁铁移去，电源接通，导体也不动，可见是磁场给通电导体以力的作用。
1）磁场对电流的作用方向与电流方向的关系。闭合电键，移动滑动变阻器改变电路电流大小，直到导体可以运动，观察导体运动方向；断开电键后调换电源的正负极，保持磁场方向不变，再闭合电键观察导体运动方向。
2）磁场对电流的作用方向与磁场方向的关系。闭合电键，移动滑动变阻器改变电路电流大小，直到导体可以运动，观察导体运动方向；断开电键，把蹄形磁体的N极和S极对调位置，保持电流方向不变，重复实验，观察导体的运动方向。
教参建议初中阶段只要让学生知道通电导线在磁场中受到力的方向与电流方向和磁场方向有关即可。如果时间允许的话，利用这个教具研究通电导线在磁场中受到力的大小与电流大小和磁场大小有关。
3）磁场对电流的作用大小与电流大小的关系。闭合电键，移动滑动变阻器改变电路电流大小，直到导体开始运动。断开电键，调节滑动变阻器阻值，使接在电路中的电阻变小，闭合电键，观察导体的运动变快。
4）磁场对电流的作用大小与磁场强度的关系。闭合电键，移动滑动变阻器改变电路电流大小，直到导体开始运动；断开电键，更换外形相同、磁性更大的马蹄形磁铁，闭合电键，观察船形导体的运动变快。
4 注意事项
1）电解液浓度尽量大，有利于导电。
2）回路电流为瞬时通电，观察到导体运动后，应尽快断开电源。
3）为了增强实验效果，在导体的侧面贴上彩色粘纸，引起学生的有意注意。
（作者单位：浙江省湖州市德清县新安镇勾里中学）
