張 玲

(前黃高級(jí)中學(xué) 國際分校，江蘇 常州 213161)

“旋轉(zhuǎn)的液體”實(shí)驗(yàn)制作及改進(jìn)

張 玲

(前黃高級(jí)中學(xué) 國際分校，江蘇 常州 213161)

利用培養(yǎng)皿、鋁箔、飽和食鹽水和學(xué)生電源制作了“旋轉(zhuǎn)液體”實(shí)驗(yàn)裝置，可觀察到通電的食鹽水在強(qiáng)磁場作用下會(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn).

飽和食鹽水；磁場；旋轉(zhuǎn)

為了讓學(xué)生更加生動(dòng)形象地理解通電導(dǎo)體在磁場中受到的作用力，文獻(xiàn)[1]介紹了“旋轉(zhuǎn)的液體”實(shí)驗(yàn)，筆者據(jù)此制作了“旋轉(zhuǎn)液體”實(shí)驗(yàn)裝置.

1 實(shí)驗(yàn)裝置與原理

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示. 中心圓柱形電極接電源正極，外側(cè)圓環(huán)形電極接電源負(fù)極，則液體中電流沿圓半徑向外. 液體中正負(fù)離子的定向移動(dòng)形成電流，若外加磁場方向垂直于紙面向里，根據(jù)左手定則，可判斷出正、負(fù)離子所受洛倫茲力方向均為沿圓的逆時(shí)針方向. 在洛倫茲力的作用下，正、負(fù)離子都將在徑向運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上疊加沿圓周逆旋運(yùn)動(dòng)，于是液體沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn).

圖1 旋轉(zhuǎn)液體裝置

2 實(shí)驗(yàn)裝置制作

1)取直徑10 cm的生物培養(yǎng)皿作為底座；

2)取一段鋁箔，將鋁箔裁剪成2 cm×35 cm的長條，用透明膠固定在玻璃皿的內(nèi)側(cè)，作為圓環(huán)形電極；

3)取長約4 cm的銅絲，用膠水粘在玻璃皿的中心，作為圓柱形電極；

4)取飽和食鹽水作為導(dǎo)電液體；

5)用學(xué)生電源的直流端給裝置供電.

3 實(shí)驗(yàn)演示

在玻璃皿中加入食鹽水，在玻璃皿下方放置圓柱形強(qiáng)磁鐵，將電源的兩極接在裝置的圓柱形電極和圓環(huán)形電極. 接通電源，可觀察到玻璃皿中的食鹽水旋轉(zhuǎn)起來. 由于食鹽水是無色透明的，不易觀察，可取少許木屑，放到液面上，可觀察到木屑隨液體旋轉(zhuǎn)起來，如圖1所示.

如果對(duì)調(diào)電源正負(fù)極或強(qiáng)磁鐵的磁極，都可以觀察到木屑隨液體旋轉(zhuǎn)的方向隨之改變. 改變磁鐵的數(shù)量或者改變電源的電壓，都會(huì)影響液體的轉(zhuǎn)速. 若將磁鐵從液體下方移走，可觀察到液體旋轉(zhuǎn)的速度變慢，最終停止.

實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意開窗通風(fēng)，因?yàn)殡娊馐雏}水會(huì)產(chǎn)生有毒氣體氯氣.

展示的過程中，由于實(shí)驗(yàn)裝置較小，為了能夠讓全班學(xué)生都能夠清晰地看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以用攝像頭將圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)并投影到屏幕上.

[1] 課程教材研究所. 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·物理(選修3-1)[M]. 北京：人民教育出版社，2010：93.

[責(zé)任編輯：尹冬梅]

2016-03-03；修改日期：2016-09-30

張 玲(1990-)，男，江蘇常州人，前黃高級(jí)中學(xué)國際分校中教二級(jí)，學(xué)士，從事物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與研究工作.

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1005-4642(2017)02-0060-01