用帶差動放大器的靈敏電流計和專用磁鐵演示電磁感應

【製作方法】

1．檢流計：在大型電流計的檢流計檔上加直流放大器。放大器可以用整合元件也可以用分立元件做成。圖20．7－6是用線性元件5G23等組成的差動放大電路，5G23的管腳分佈如圖20．7－7。電路的電源可以用兩節9伏的疊層電池。整個線路的元件和電池都裝在一個有機玻璃盒內，盒面上裝一隻電源開關，兩隻輸入接線柱和兩隻調零電位器（一隻1兆歐的電位器，用螺絲刀粗調，一隻10千歐的電位器，通過旋鈕進行微調）。盒子上還固定有兩隻輸出接線叉，可以接在大型電流計的輸入接線柱上，見圖20．7－8。大型電流計的選擇開關置於檢流計檔。

2．磁鐵：

磁鐵的結構如圖20．7－9所示，磁極寬度12釐米，極間距離15釐米，在膠木墊板孔內裝上直徑為12毫米、厚14毫米的圓柱形小磁鐵，墊板上的孔全部嵌滿時，每個極共有20只小磁鐵。為保證極性相對，小磁鐵的N極都塗上紅漆，小磁鐵嵌入孔後，上面蓋一張鐵皮，使極間的磁場比較均勻，改變嵌入小磁鐵的數目，就可以改變磁場中的磁感應強度B值。

3．導線、線圈：

單根導線是用自行車輻條代替，上面穿有兩隻小型接線柱，引線接在接線柱上（圖20．7－10）。改變兩接線柱在輻條上的距離（最大為磁極寬度），導線的有效長度L就改變了。圖20．7－11為方形線圈，是用單股銅線彎成的。

【使用方法】

1．演示感應電流產生的條件：

（1）用單根直導線在磁場中作切割磁力線的運動，與它相接的電流計指標偏轉，表明有感應電流產生。

（2）單根導線沿磁力線運動，與它相接的電流計指標不偏轉，表明無感應電流產生。

（3）改變兩接線柱在輻條上的距離，增大導線的有效長度，以同樣速度在磁場中做切割磁力線運動，比較前後兩次電流計指標的偏轉角度，表明感應電流的大小跟直導線的有效長度有關。

（4）改變直導線的切割速度，比較前後兩次電流計指標的偏轉角度，表明感應電流的大小跟切割速度有關。

（5）減少嵌入小磁鐵的數目，改變磁場的磁感應強度，比較前後兩次電流計指標的偏轉角度，表明感應電流大小跟磁場的磁感應強度有關。

（6）改變導線運動方向與磁場方向的夾角，比較前後兩次電流計指標的偏轉角度，表明感應電流大小跟導線運動方向與磁場方向的夾角有關。

（7）導線靜止，讓磁鐵運動，相對切割磁力線，電流計指標偏轉，表明有感應電流產生。

（8）用方形線圈從磁場外掃進磁場內，或者保持線圈靜止，讓磁鐵運動，都有感應電流產生。

（9）用方形線圈在磁場內部平動，觀察不到感應電流，將它移出或移入磁場就有感應電流產生。

以上演示說明感應電流產生的條件是：閉合電路的一部分導體在磁場裡做切割磁力線的運動。

2．演示交流電的產生：

將方形線圈與大型演示電流計連線，當方形線圈在磁場中轉動時，電流計的指標左右擺動，表明有交流電產生。

【注意事項】

每次演示前應將放大器調零。短時暫停演示，可不關閉電源，以免放大器的零點漂移。

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》