王宇飞

摘 要：电磁学是研究电和磁的相互作用现象及其规律和应用的物理学重要分支，随着科技的发展，电与磁在工作和生活中得到了广泛使用，给我们带来了诸多便利。电磁船正是利用电磁学相关物理原理，使得通电导体在磁场中受到力的作用影响，导致海水向后喷出，船体依靠反作用力向前行进。通过制作电磁船模型，即锻炼动手能力，激发物理学习兴趣，还检验了电磁学所掌握的知识。

关键词：电磁船；模型；制作步骤

中图分类号：U61 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）21-0066-02

随着社会的发展与进步，在法拉第发现电磁感应现象并在相关学者深入研究下，电磁学知识已经有效应用于我们日常生活以及高新科技研究中。以往所使用的轮船多数使用了螺旋槳这一推进装置，在电磁学知识得到广泛应用后，发现使用电磁推进系统原理更加简单，使用时出现故障的概率更低，因此人们积极开发了电磁船。为了更深入的了解该方面知识，现就电磁船模型的制作过程进行探讨和分析。

1 电磁船概述

根据日常了解到的科技信息，我们发现以往的轮船主要使用了螺旋桨，虽然该种推进装置也能够促使轮船顺利行驶，但在运行过程中会产生较大的噪声，且在该推进机制作用下，轮船耗能更大，对船上乘客、驾驶者均会产生不良影响，不利于能源的长期使用[1]。在科学技术水平不断提高的背景下，电磁学知识已经广泛应用于科学技术领域，因而相关研究人员已经制作出了电磁船，电磁船在运行过程中主要借助了电磁推进动力系统，使船体在海水反作用力的推动下向前行驶。

结合电磁学的原理，我们对电磁船进行了初步理解与简单分析，由于海水本身具有导电能力，此时为电磁船提供相应的电能支持，电流则会在海水中进行传导，因此在电磁场发挥作用时，电磁推动系统之间会产生相应的电流。当海水中传递电流时，其就会受到磁场的推动，进而使得海水向船的后方喷出，促使船体在海水反向推动力的作用下向前行驶。基于对电磁船使用情况的详细分析，发现该推进装置与螺旋桨推进装置相比，在使用过程中故障发生率更低、产生的噪声更小，且该构造更为简单，在船体中所占有的空间更小，更有效的实现了电能向动能的转化。

2 电磁船模型的制作材料

在制作电磁船时主要使用以下几类材料：（1）9伏电池1个。基于前文对电磁船的分析可以了解到，要想使电磁船能够顺利运行，则需要为其提供相应的电能，使其在电磁系统的作用下，有效转化为动能，进而促使电磁船前进，因此为了给电磁船提供足够的电能，在本次制作时就使用了9伏电池；（2）高强度磁铁1个。由于在制作电磁船时会使用到磁场所产生的作用力，因而为了更有效的创造出磁场，避免低强度磁铁在使用过程中出现磁场微弱，故在本次电磁船模型制作时使用到了一个高强度磁铁；（3）带鳄鱼夹的导线两根。要想使电流能够有效传递，则必须为其提供相应的传导路径，因此在制作时就需要通过使用带鳄鱼夹的导线传导电流；（4）两片铜片。在制作过程中，铜片会发挥正负极的重要作用，使得高强度磁铁在两片铜片之间产生磁场；（5）电工胶带、双面胶、泡沫板，这些是制作电磁船船体的主要材料；（6）清水1杯、精盐以及做饭用的五香面。该方面材料主要会应用于后期演示中，由于海水含盐程度相对较高，使得其具有较强的导电性，但如果只使用到清水，则会降低实验过程中水的导电性，严重影响实验效果，为了更真实的模拟出海水环境，则必须使用到该部分材料。

3 电磁船模型的制作原理

要制作电磁船模型，必须先掌握电磁船制作的基本原理（原理图如图1）。在制作时，磁铁主要放置在两个铜片之间且略高于铜片，这种状态下，磁铁会为铜片呈现出向下的作用力，此时需要将作为电极的铜片放入前期制作好的海水中，当正负极之间有电流通过时，则会促使船体前进。通过该模型制作原理图，我们可以发现，在该模型中磁场方向会与电流方向垂直，再根据我们已经学习过的左手定则，此时可以准确判断出高强度磁铁所产生的安培力，这也是海水所受到的力，在电流的作用下，该方向即为海水喷出的方向。

4 电磁船模型的制作步骤

在制作电磁船时，严格按照以下制作步骤进行：（1）准备制作材料。虽然在实际制作过程中，每一环节都十分重要，一旦出现连接错误的现象时，则会无法顺利制作出电磁推动系统。为了保证制作能够顺利进行，首先就要准备好手工制作所需要的材料，为此按照前期列出的制作材料进行了全面的准备工作；（2）制作“海水”。由于水的导电性会直接影响到电磁船使用效果，因此为了保证电磁船制作的更加精致，这时应该使用前期准备的精盐、清水以及做饭用的五香面，将其制成“海水”[2]；（3）为了使铜片与高强度磁铁能够绝缘，在做好前期准备工作的基础上，使用电工胶布缠绕电磁铁侧面两圈；（4）按照制作原理图安装铜片电极，此时同样需要保证电极之间能够处于绝缘状态，当上述操作全部完成后，使用胶布做好固定工作。（5）此时需要制作船体。利用前期准备好的泡沫板，将其制成船体的形状，并在船尾处切割出大小适当的小洞，使得前期制作出的电磁推动器可以塞入该小洞中；（6）最后一步为连接电路的操作。使用带鳄鱼夹的导线，将其一面连接在9伏电池上，另一面连接在正负极上，此时则真正完成了电磁船制作工作。

5 电磁船模型制作注意事项

虽然经过精心准备和不懈努力，电磁船模型制作效果较为理想，后期也可以顺利行驶，但是为了使得大家能够在参照本文的前提下，高质高效的制作出电磁船，下面就提出几点在制作过程中需要注意的事项：一是保证制作所需材料的质量。由于在使用过程中，材料质量会影响到电磁船使用效果，为此，必须保证所选择的材料能够满足电磁船制作需求；二是提高“海水”导电性。一方面，为了更真实的模拟出电磁船运行环境，我们就要保证电磁船可以处于类似海水的运行环境中，因此需要使用到相应材料。另一方面，电流流通效果取决于“海水”导电性，基于此，在制作过程中也需要使用到相应的精盐材料；三是保证电磁船船体与电磁推动器之间的连接效果。如果在电磁船运行过程中，电磁推动器与船体发生脱离现象，则说明我们的制作还存在着不足，为此就需要使用到相应的胶体材料，做好二者粘结工作。

6 电磁船模型的演示与改进

为了检验我们的制作成果，在完成电磁船制作后，就需要及时演示电磁船运行状态，并针对其中存在的不足，进行有效改进[3]。通过将制作完整的电磁船模型进行演示，发现其在运行一段时间后，运行速度明显有所减缓，经仔细观察船体运行环境并未发生变化，因此很快速意识到可能是电池对电磁船运行产生的影响。在分析探讨原因并求证后，了解到电磁船运行速度与电池电压有着密切的关系。基于此，及时更换了电磁船模型的电池，在使用功率更大的电池后，发现所制作出的电磁船模型运行时间得到了明显的延长，与前期运行速度相比，也有了较为理想的提升[4]。

7 结语

总而言之，要想做出能够正常使用的电磁船模型，我们在制作过程中就要总结巩固所要使用到的知识，并在此基础上明确制作原理、制作步骤以及制作过程中的注意事项，从而制作出能够顺利运行的电磁船。为了保证电磁船模型制作效果，在完成电磁船制作后，相关人员还要积极演示电磁船模型并针对其中不足之处进行改进。通过介绍上述电磁船模型的制作步骤、制作注意事项以及演示与改进内容，希望可以为大家动手制作更加完善的电磁船模型提供参考。

参考文献

[1]汤仕平，陈黎平，张勇，万海军.基于电波暗室的舰船电磁兼容性模型预测[J].上海交通大学学报，2007，41（3）：501-504.

[2]汤仕平，陈黎平，万海军，张勇.电磁兼容性船模预测在电波暗室内的实现[J].中国造船，2006，47（2）：42-49.

[3]陈金刚，王强.JZ2-H和YZ-H系列船用起重三相异步电机电磁制动器解析[J].电机与控制应用，2012，39（5）：48-50.

[4]郭志忠.电磁吸盘技术在旧小型航标船上的应用[J].中国修船，2016，29（5）：8-9.endprint