华博物理

利用天平研究通电螺线管的磁性

                                      

作   者：刘德华（湖北省钟祥市东桥中学）

      初三物理第十章第五节中"研究通电螺线管的磁性"的演示实验，若按课本217页的装置进行（笔者注：这里指人教社1987年版物理教材），由于实验室中无k很小的弹簧，实验效果很不明显。这里介绍笔者设计的不用弹簧而巧用物理天平进行的演示实验。
      一、材的选取和组装
      1.取湖南教学仪器厂生产的J0104型物理天平一架，去掉左盘及盘架，在左挂钩下用长7cm左右的细线悬挂约60g的普通铁锁，调节底板水平后让游码移在零刻度线处，在右盘放入适量的砝码（不移动游码，笔者实验时所放砝码质量共有9.29g），使天平处于平衡状态。
      2.取湖北黄冈师专生产的J2423型可拆变压器的原线圈（总圈数400匝并有100匝抽头，电阻4Ω）和铁芯（长15cm），将原线圈置于悬着的铁锁正下方的天平底板上，按课本要求将线圈跟演示电表（拨1mA档接1.5A通路板）、开关、直流电源（6V）、滑动变阻器组成电路。
      实验装置如图（图中是下文第4步铁芯插入螺线管时的情形）。
      二、演示方法步骤
      1.将螺线管的接线柱"0"、"100"接入电路，闭合开关，铁锁被吸下，调节滑动变阻器使示教电流表指针指在0.6A处，移动天平上的游码，使天平重新平衡，读出游码示数，记在事先画在黑板上的表格中（见附表）。
      2.接线柱不变，调节滑动变阻器使电流变为1.2A，再向右移动游码，记录游码示数。
由于向右移动游码，相当于在右盘加小砝码，而所加的小砝码受到的重力跟铁锁受到的磁力相等，因此，比较以上两次实验结果，得到结论：在线圈匝数不变的情况下，电流越大，通电螺线管的磁场越强。
      3.把"100"接线柱上的导线改接在"400"接线柱上，闭合开关，调节滑动变阻器（因为这时线圈电阻由1Ω变成了4Ω）使电流仍为1.2A，这时，可以看到铁锁又被吸下，继续向右移动游码，使天平再度平衡，读出游码示数。
比较2、3两次实验的数据，可以看出：在电流相等的情况下，螺线管的匝数越多，它的磁性就越强。
      4.出示铁芯，让铁芯接触铁钉，演示表明"铁芯本来没有磁性"，再把铁芯插入螺线管及天平底板的圆孔中，使其下端置于桌面。闭合开关，铁锁迅速接触螺线管，继续向右移动游码至极端位置，天平不能平衡，必须在右盘加上两个20g的砝码，铁锁才离开铁芯（不必再调平衡了）。
比较3、4实验的数据，得出：在不改变线圈匝数和电流的情况下，插入铁芯后可使螺线管的磁性大大增强。
下表是笔者实验时的数据记录（供参考）。

【作者: 湖北刘德华】【访问统计:】【2005年02月20日 星期日 09:22】【注册】【打印】