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磁流体推进模型船

2014-09-27我爱制作

中学科技 2014年8期
关键词:磁流体食盐水船模

我爱制作

之前盛传我国的超导磁流体推进潜艇已经下水试验,因此掀起了一股磁流体推进热。超导磁流体潜艇是指使用了磁流体喷水推进技术的潜艇,因为海水具有导电性,若使有电流通过的海水置于磁场中,海水将会在电磁力的作用下运动,规律与磁场下的通电导体一样,都符合左手定则。

当海水向后运动,船就会被反作用力向前推进,这就是所谓的“磁流体推进”,处在磁场里的海水也就是“磁流体”了,“超导”则是指产生磁场的是超导体制成的线圈。虽然这是一种新的高技术装置,但是它的原理并不复杂,我们在自己家里用一个简单的实验就可以演示。

准备材料:

高强度磁铁、细铜丝、食盐水、干电池、胡椒粉(图1)。其中食盐水是用来模拟海水的,为了提高导电性,增强演示效果,最好使用饱和食盐水。

制作过程

1. 把装有食盐水的浅盘放在高强度磁铁上面(图2)。

2. 在食盐水上撒一些胡椒粉,为的是便于观察水的流动。取两根细铜丝,分别与干电池的两极相接触。如图3,两铜丝的另一端间距5~10毫米,插入磁铁正上方的食盐水里。

可以看到,两铜丝之间的食盐水开始流动,悬浮在水面上的胡椒粉,非常清晰地标示出了水流的方向。电流在食盐水里从一根铜丝流向另外一根,磁铁的磁场方向竖直向上,根据左手定则,可以判断出水流的方向,并跟实际观察到的现象互相印证。改变电流或磁场的方向,水流的方向也会随之改变。

基于上述原理再制作一个磁流体推进的模型船。

准备材料:

泡沫塑料做的船体,高强度磁铁,9伏电池,铜片(图4)。

制作步骤:

1. 把磁铁放进泡沫船体后方挖好的小孔里固定;再把铜片从磁铁两侧穿过泡沫,但是不要与磁铁相互接触(图5、图6、图7)。

2. 用一点儿双面胶把9伏电池粘在船上。一个铜片与电池正极连接,另一个与负极连接,一艘磁流体推进船的模型就完成了(图8、图9)!

3. 把船放进食盐水里进行试验!由于这个模型的推进力非常微弱,因此要轻轻地把船模放进水里,尽量不要让水面发生波动。在最初的几十秒里,可以看到船缓慢地开始航行。如果发现船是倒退的,可以改变磁极或者电流的方向(图10)。

实际应用中的磁流体推进器不是利用磁铁,而是由超导体线圈产生磁场的。众所周知,上海的磁悬浮列车,超导线圈产生的超强磁场可以托起一辆列车,当然也能推动一艘轮船了!

注意:把船模放进食盐水后,会发现两铜片之间有气泡冒出。这是因为在进行电解食盐水的反应,接电池正极的铜片上有氯气产生,负极产生氢气。由于氯气是有毒的,因此船模放在水里的时间不应过长,建议在30秒以内,而且需要选择在通风良好的环境下进行。另外9伏电池的电压衰减很快,这是因为放电电流很大,对电池有损害,这也要求船模的航行时间限制在30秒以内。

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