新型安培力驱动演示器

磁场对电流的作用力通常称为安培力.这是为了纪念法国物理学家安培（1775-1836），他研究磁场对[TP8GW71.TIF，Y#]电流的作用力有杰出的贡献.安培力的大小与通电导体的长度、磁场的强度、电流的大小以及电流与磁场的方向都有关系，而方向是通过左手定则来判定的.为深入体会安培力的特点和应用，新课标人教版高中物理选修3-1教材在这一节内容设置了“做一做”栏目“旋转的液体”如图：

若按教材所说的器材做此实验，笔者认为不足之处有：（1）实验现象微乎其微；（2）实验过程中氯化钠水溶液电解释放出有剧毒的氯气， 对环境对学生的健康极不利；（3）蹄型磁铁挡住视线，可见度低.为此 ，我对此实验进行改进.改进后的实验现象理想， 而且可以演示安培力的大小、方向的决定因素等.现介绍如下.

1 实验装置与制作：改安培力下旋转的液体为安培力牵引圆周运动的铜球

（1）物理原理：取下扬声器的环形强磁体，下吸一块铁饼圆盘形成“凸”型结构，在其顶端和颈部衔接处表面先粘一层绝缘薄膜，其上再各胶粘一铜环轨道（取材于暖气热水管），并对内外轨加上直流电压，当铜球放上轨道时，安培力即可牵引铜球做圆周滚动了.

对于同一个铜环轨道而言，通过改变轨道中的电流方向，可使的铜球分别按照顺时针和逆时针旋转，而改变副线圈的匝数来调控轨道中的电流大小，可使得铜球转动快慢不同；对于[HJ1.18mm]大小铜环而言，同样的电流方向，但磁铁顶端磁场方向和颈部衔接出磁场方向相反，对应的大环和小环中的铜球旋转方向也不同，从而体现安培力方向和大小的特点.

（2）工作原理及操作：如电路原理图所示

2 用途

（1）可以验证左手定则

（2）可以探究安培力的方向的决定因素及安培力的方向和电流方向、磁感应强度方向的关系

（3）可以探究铜球所在轨道区域，磁场强度大小相同且铜球直径不变时，安培力的大小与电流大小的定性关系

3 特点

（1）实验现象很明显，充分体现安培力电动机将电能转化为铜球机械能的驱动过程.

（2）取电为日常交流电，通过镇流器和滤波电容转化为直流电，供送给演示器工作，因此操作方便，结构稳固，性能稳定，外形大方美观.

（3）改进教材体验、验证性实验为探究性实验，对学习安培力特点，联系电动机应用更能激发学生兴趣和思考，有利于学生主动参与、互动交流，树立科学意识，掌握科学方法和实验操作技能.

（4）采用时间继电器，当用电1分半，轨道会自动断电，避免人忘记关机，铜球长时间“电烧”耗能情况，节能且富有人性化.

4 注意事项

为避免负载过大，烧断演示器中的保险，每个铜轨道不适宜同时放两个及以上铜球；当然短时间里，可以满足下学生的好奇心，临时放两个铜球，感悟一下“物和理”.

5 改进后实验的优点

材料易取， 制作简单 ， 操作容易， 现象有趣.安全，无副作用.既可用于验证性实验， 也可用于探究性实验.大大地激发了学生的科学探究热情和创作热情.