多種形式的通電線圈在磁場中的運動裝置

此教具不僅形式多樣，而且可用投影放大演示，效果明顯，生動有趣。

該裝置的基本結構，是用漆包線繞成近三十種不同形式的線圈，用導電架支起，放入磁場中；通過直流電時，線圈就轉動起來。圖19．14－7的30就是其中一例，下文中的圖號均指圖19．14－7的分圖號。

【製作方法】

1．材料的選擇：用直徑0．4－0．7毫米的高強度漆包線，繞制各種線圈。以直徑1．5－3．5毫米的兩段粗漆包線做導電架。磁鐵最好用磁性較強的蹄形磁鐵；採用直徑8－12釐米高音或低音喇叭的圓形磁鐵，效果也很好；將磁性強的條形磁鐵的一極靠近圖l－14、圖16、18、22、25等多種通電線圈時，線圈也能轉動起來。

2．線圈的繞制：

繞制各種不同形式線圈的胎具有乾電池、火柴盒、筆桿等。線圈的大小，由選用的磁鐵形狀及規格而定，若導電架凹槽位於磁鐵兩極中部，則線圈轉動直徑，應略小於兩極間距。若導電架凹槽在磁極外側時，如圖30，各種線圈就可以繞製得稍大一些，若用喇叭磁鐵，導電架可以放在喇叭磁鐵的內孔上方，磁力線集中穿過孔洞，只要適當減少線圈的線徑且繞制的形狀適當，通電後線圈也能轉動起來。

繞制線圈時，要按照一定的方向繞制。要使通電時對稱部分的電流方向相反。

圖1－13為平面型，用線圈兩端將線圈纏繞固定並做軸，將軸的半圈漆膜颳去做導電環。

圖10為5－10圈，重疊成束。圖12是把線圈的各匝拉開而成。

圖14是按圖9繞2圈，彎成相互垂直的形狀而成。

圖15是按圖10繞20圈後軸向固定，再將軸兩側的半圓線圈對稱地扒開形成球形。

圖16是用漆包線在5號電池上繞10圈，再將線圈均勻拉開，兩線端做軸，另取一小段漆包線不去漆皮，在軸向上將兩軸端固定好。

製作圖17的線圈，先將漆包線在方框架上繞20圈取下，再用線圈的兩端把方形線圈成束狀纏繞並在軸向上固定，成為方形束狀多股線圈。將此多股線圈扒開，就成為圓筒鼠籠形線圈。再在此線圈兩軸向固定點處逆向轉動20°左右，就製成圖17線圈。

圖18是在2號電池上排繞15圈，用兩線端在軸向上纏繞固定，再用尼龍膠布或膠、漆固定線圈的形狀。

圖19是帶閃光燈泡的線圈。將兩個燈泡並聯焊接，接出一長一短兩根漆包線，兩燈泡尾部用膠布包好，短線做一軸端，長線在膠布外密繞30圈，線尾做另一軸端，兩軸端用尼龍膠布固定。

圖20是將三個燈泡並聯，再與圖10的線圈串聯而成的帶閃光燈泡線圈。

圖19、20兩線圈，每轉動一週燈泡閃亮一次。

圖4、11、21中的虛線表示線圈的前後面各貼一張尼龍膠布用以固定線圈。

圖21是圖9線圈的一半，即半匝線圈。為防止起動時線圈跳動，在軸向中間用尼龍膠布固定一個質量較大的非閉合銅環。

圖22是由三個互成120°角的半匝線圈相對固定而成的三股式線圈。在兩軸端另用兩短漆包線緊固，軸中間部分颳去漆皮製成。此線圈起動效能好。

圖24是圖23的變形。若將三個圖24線圈互成120°相對固定，就變成圖25的線圈。如此製作，應颳去三段線圈軸外的漆膜。

製作圖26的線圈：有兩種方法。一種方法是：在2號或5號電池上用漆包線繞30圈，去掉電池後，用一短漆包線穿過線圈如圖27，並在線圈的任一處像圖28那樣將線圈纏緊固定，再將線圈均勻扒開成一個圓輪如圖26、圖26、27、28中線圈的C、D端做軸，纏繞緊固短漆包線為A、B端。

3．在軸上刮制半圈導電環，平面型線圈，當其平面與磁力線平行時（如圖30中線圈豎直放置時），磁場對線圈最上邊和最下邊的導線的作用力最大（通電時），此時應以軸下方為電接點的中點，向左右颳去軸的下半圈漆膜。

為使圖14的線圈能很好地轉動，其導電環的刮制，是當此線圈放置在圖30裝置上，相互垂直的兩匝線圈靜置在導電架上時，兩半邊在上，兩半邊在下，各側邊與導電架夾角45°，颳去軸的下半圈漆膜。

對圖16、18，19的線圈，要在通電螺線管內部磁力線與磁鐵的磁力線垂直的位置上，颳去軸的下半圈漆膜。

圖15、17類的線圈的導電環，可按圖10的線圈做好導電環後，再製成立體形狀。

圖21、23類的線圈的導電環，按平面型線圈導電環的方法刮制。

圖26線圈導電環的製作：因線圈通電後軸向任兩側導線電流流向一致，線圈受到的磁場力將相互抵消，線圈就不能轉動，所以線匝的分佈應是不均勻的。應使線圈靜置時，導電環下半圈一側（即軸下方）的線圈匝數應多於軸上方匝數的二分之一左右，這樣才能轉動。

若改變一下圖26線圈的製作方法，先製成如圖29的線圈，線圈通電後圖中軸線兩外側導線電流方向相反，就很容易起動了。圖29中軸兩側各有二匝線圈，若各增至15匝，導電環按平面型線圈導電環方法刮制，在軸向上另用短漆包線（線端A、B）緊固纏繞，再均勻將線圈一匝匝扒開成圓輪狀，如圖26，則效能大有改進。

圖31為導電架銅線在凹槽處刮漆膜的示意圖，凹槽上半部的漆膜不要刮掉。

【使用方法】

1．除錯：

用蹄形磁鐵時導電架的凹槽要靠近兩極的中間。為使線圈轉動穩定，線圈的形狀要儘量成軸對稱，重心在軸線上。

對不易起動的線圈可做如下除錯：

（1）改變起動位置：若靜置時軸的導電環下方中點與導電架接觸如圖31，起動瞬間轉動力由最大很快減小，不易起動。此時應稍調整重心，或用尖嘴鉗將兩邊轉軸都同向扭轉30°至45°角（若線圈順時針轉動則將軸逆轉），靜置時線圈軸如圖32，線圈就很易順時針起動了。

（2）調軸線：使兩個半軸在一條直線上，慢慢轉動線圈，邊轉動邊調整，使兩軸端與一條參照直線在360°範圍內重疊。

2．使用：

只要除錯好了，將各線圈輪流放入導電架凹槽內，接通電源，線圈就能轉動起來。在電路中應串聯一個變阻器，用以保護電池及控制電流的大小來改變線圈的轉速。可調整線圈跟磁極的相對位置，觀察線圈轉速的變化。改變磁極方向或電流方向，觀察線圈轉向的變化。

電源電壓的高低，通過實驗選定，因有保護電阻，可略高一些，如4－6伏。

【注意事項】

1．實驗時，通電時間不要過長，看清線圈轉動就行了，一般通電時間只宜在幾秒鐘之內。通電時間過長，線圈發熱甚至燒壞，對電池也有損傷。用3伏甲電池做除錯實驗最好。

2．若因電火花或長時放置不用，使導電部分接觸不良，可用砂布或刀片輕輕磨、刮處理。

本裝置由湖北省黃石市第六中學趙元瑞提供，曾獲第二屆全國優秀自制教具評比三等獎。

本站提示：本自制教具可輔以“磁場”部分的物理實驗教學。

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選自：《初中物理自制教具》