叶祥胜

(湖南省衡阳县第一中学 湖南 衡阳 421200)

原有的安培力演示器能演示安培力方向与电流方向、磁场方向之间的关系，还能定量地演示安培力的大小F与电流强度I，通电导线的长度L，磁感应强度B之间的关系，即验证安培力公式F=ILB．而改进以后的安培力演示器弥补了原仪器操作不太方便、现象不太明显的不足，取得了很好的实验效果．

1 仪器装置及特点

改进型安培力演示器主要部件如图1和图2所示，对比原仪器它具有以下特点.

图1 三蹄形磁铁并排放置，同名磁极在同侧

图2 改进后的安培力演示仪

(1)如图1，原实验仪器演示指针偏角太小，最大偏移距离7.5 mm，只能定性地演示安培力与电流大小、磁场的强弱和通电导线长度成比例的关系．改进以后的装置成倍地增加了导线长度、磁场宽度，使安培力成倍地增加，效果非常明显．

(2)如图2，采用多股导线代替单股导线增大磁场，线框的偏移距离用指针放大，大大地增大了可视性，最小偏移距离可达50～60 mm．

(3)图1和图2所示的两套仪器结构简单、操作方便、效果明显．

2 仪器的制作方法

(1)箱面的制作.用木板制成如图2所示的装置，构成一个双形支架，木箱内用导线连接好电路，箱面装电源接线柱两个，双刀双掷开关一个．

(2)线框的制作.用细铜线绕成3个不同大小的多匝线框，3个线圈的匝数相同，分别放入1个、2个、3个相同蹄形磁铁，把3个线圈构成一个整体线框，将3个线圈首端连接在一起，标为零号接线柱，尾端分别标为1，2，3号接线柱，0-1接线柱标为1号线框，0-2，0-3接线柱分别标为2号、3号线框，在线框下端固定一根细铜棒，线框放在双形支架上灵活摆动，带动指针转动，用有机玻璃板制成刻度盘．

3 仪器的演示方法

演示时首先将低压电源或干电池4节、直流电流表(0～0.6 A)、滑动变阻器(0～50 Ω)，与演示器组成串联电路，如图3所示．控制变量逐步演示安培力与磁场B，电流I和导线长度L之间的关系．

图3 演示器连入电路实物图

(1)演示磁场对通电导线的作用力方向

将演示器0-1接线柱接入电路中，线框内放入一个蹄形磁铁，接入3～6 V直流电源，分别改变电流方向和磁场方向，观察指针的偏转方向，从而得到磁场对通电导线的作用力方向与磁场B和电流I方向的关系．

(2)演示安培力的大小与电流的大小的关系

分别将演示器0-1，0-2和0-3接线柱接入电路中，调节滑动变阻器，改变电路中的电流，观察并记录指针偏转角度的格数，得出安培力的大小与电

流成正比的结论．

(3)演示安培力的大小与通电导线的长度的关系

把3个相同的蹄形磁铁放入线框内，保持电流大小和方向不变，将电路分别接接线柱0-1、0-2和0-3，以改变导线的有效长度，观察并记录指针偏转角度的格数，得出安培力的大小与导线长度成正比的结论．

(4)演示安培力的大小与磁场强弱的关系

将演示器的0-1接线柱接入电路中，保持电流不变，将强弱不同的磁铁分别放入线框内，观察并记录指针偏转角度的格数，得出安培力的大小与磁感应强度大小成正比的结论．

使用改进型安培力演示器能够很方便地演示安培力与磁场、电流和导线长度之间的关系，实验中如果注意指针刻度调零、线框保持竖直和摆动灵活，蹄形磁铁并放时保持一定的距离且线框相对磁铁位置保持不变等细节，实验结果将更精确．