楞次定律演示实验
设计
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第 24 卷 第 11 期 Vol . 24 No . 11 物 理 实 验 P H YS ICS EXP ER IM EN TA T ION Nov. ,2004 2004 年 1 1 月
楞次定律演示实验设计
姜洪喜 ,杜广环
() 黑龙江科技学院 数力系 ,黑龙江 哈尔滨 150027
摘 要 :针对传统的楞次定律演示装置的不足 ,改进了实验装置. 引进后的装置利用声 、光 、电现象较直观地演示了
楞次定律 .
关键词 :楞次定律 ;磁通量 ;演示实验
() 中图分类号 :O441 . 3 文献标识码 :A 文章编号 :100524642 20041120034202 1 引 言
楞次定律是电磁感应部分的重点 ,表现为闭
合回路中感应电流若是由相对运动引起 ,则阻碍
相对运动 ; 由磁场变化引起 ,则阻碍磁场变化. 楞
次定律的实质是能量转化和守恒定律在电磁学中
的具体表现.
2 传统的演示装置及缺点
传统的演示装置如图 1 所示. 演示时竖直持
有铝管 ,先后放入铝块和强磁铁. 铝块在管中作自
由落体运动 ,下落时间短 ; 强磁铁在管内下落时 ,
由于相对运动而引起铝管内磁通量变化. 根据楞图 1 传统演示装置 图 2 改进的演示装置 次定律 :铝管内产生的涡旋电流激发的磁场将阻
碍强磁铁相对其运动 ,故强磁铁下落时间较长. 验 生质疑. 证了楞次定律具有阻碍相对运动的特性.
3 改进的演示装置及其优点 传统的演示装置有如下缺点 :
) 1演示
内容
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单一 ,只演示了楞次定律阻碍运 改进的楞次定律演示装置如图 2 所示 : 铁架 动的特性. 台 ,弹簧秤 ,悬挂支架 ,带有夹层内装硫酸铜导电
) 2实验现象不直观 ,看不见物块在管中下落 液的透明有机玻璃管 ,带有高亮度发光二极管的
() 闭合线圈 ,金属圆筒 除去上盖的可乐盒等,尺寸 过程 ,只能根据物块落地声响来判断下落时间长
相同的铝块和强磁铁. 短 ,判断铝管内激发的磁场是否阻碍了强磁铁相
改进的演示装置有如下优点 : 对运动.
) 1演示内容丰富 ,可演示楞次定律阻碍运动 ) 3铝块下落较快 ,落到讲桌上时容易弹落到
的特性 ;可直观演示楞次定律的本质 ———电磁学 地 .
) 4不利于在大课堂中演示 ,后排学生不易观 中能量转化与守恒 ;可测量电磁阻尼力 ;把电信号
() 察到实验现象 听物块落地声响. 转变为光信号 ,可直接显示感应电流的方向.
) 5铝管和常见铁管外形相似 ,容易使学生产
收稿日期 :2004204229 () 作者简介 :姜洪喜 1976 - ,男 ,黑龙江齐齐哈尔人 ,黑龙江科技学院数力系助教 ,硕士 ,主要从事基础物理课教学.
) 2采用透明材料 ,物块下落位置 、快慢 、时间 磁铁在管中下落时引起管内磁通量发生变化 ,而
( ) 一目了然 ;装置色泽明亮 淡蓝色,更易吸引 、激 硫酸铜溶液相当于闭合圆线圈 ,产生的涡旋电流 发学生兴趣 ,且不误导学生 . 激发磁场要阻碍管内部磁通量变化 ,即阻碍磁铁
) 3金属圆筒作为接收器 ,可防止物块弹落到 相对其运动.
) 地 ; 物块落入时声音较大 , 有利于在大课堂中演 2二极管发光表面看来是闭合线圈磁通量发
生变化时产生了感应电流 ,更深层次的内涵是能 示 .
) 4利用高亮度发光二极管自上而下发光的顺 量转化的直观表现 : 强磁铁匀速下落 , 机械能减 序产生醒目的流动感 ,即指示出强磁铁任意时刻 少 ,通过磁场转变为电能.
) 位置 ,又直观说明在过程中能量发生了转化 ——— 3强磁铁下落过程中弹簧秤示数变大 ,说明 强磁铁匀速下落 ,机械能转变成电能. 强磁铁与涡旋电流有力的作用 ———电磁阻尼力 ,
) 5声 、光 、电相结合 ,可充分地调动学生各种 其大小可根据弹簧秤示数变化读出来 .感官 ,达到更好的演示效果. 5 结束语
4 演示方法 改进后的演示实验 ,可以更好的展示物理现
把铁架台放在讲桌上 ,将弹簧秤上端挂在铁 象和变化过程 ,使学生获得丰富的感性认识 ,增强 架台的支架上 ,下端钩在悬挂支架上 ,在有机玻璃 学生对课堂讲授内容的理解和记忆 ,提高教学效
管下端对准放置金属圆筒 ,待装置稳定后 ,开始演 果 .
注 :本设计正在申请专利.示 .
先放入铝块 ,下落速度快 ,时间短. 铝块在管 :参考文献 中下落时 ,二极管不发光 ,弹簧秤指针不动.
1 赵世杰 , 等 . 大学物理学 M . 北京 : 学苑出版社 , 放入强磁铁 ,下落速度明显慢于铝块 ,近乎匀 2002 . 188,190 . 速下落 ;弹簧秤示数变大 , 为使现象更明显 , 将 2 沈晓春 ,等 . 电磁感应演示仪 J . 2 物理实验 ,1997 , 块强磁铁叠在一起释放 ; 强磁铁自上而下穿过带 () 17 4:33 .
有发光二极管闭合线圈时 ,高亮二极管依次发光. 物理 3 薛林根. 浅谈中学物理演示实验的设计 J . 结论 :() 实验 ,2002 ,22 8:28,30 .
) 1强磁铁下落速度明显慢于铝块 ,是由于强
Lenz la w demonstration
J IAN G Ho ng2xi , DU Guang2huan
)( Heilo ngjiang Instit ute of Science and Technology , Harbin 150027 , China
Abstract : The new demo nst ratio n inst rument is designed to demo nst rate L enz law directly and co m2 p rehensively utilizing t he p heno mena of so und , light and elect ricit y.
Key words : L enz law ; magnetic flux ; demo nst ratio n
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