戴颖昱 殷位海

(南京市秦淮中学,江苏 南京 211100)

1 实验设计背景

安培力的公式是高中物理中的一个重要规律.人教版新教材普通高中物理必修3中,安培力大小的探究实验(图1),通过观察通电导线摆动角度的大小来定性比较导线受力的大小,同时也只能定性探究安培力与电流大小和导线长度的关系,无法改变磁场与通电导线的夹角.为了使得实验从定性过渡到定量,更符合学生的认知规律,在教学过程中,利用力传感器、电流传感器和磁传感器设计了一个可以精确定量探究安培力大小的实验装置.

图1

2 实验设计过程

2.1 实验目的

定量探究安培力大小的影响因素.

2.2 实验器材和装置

实验装置的基本构造如图2所示,用两块面积较大的强磁铁放置在旋转平台上,在磁铁中央形成一个匀强磁场,旋转平台可以360度旋转,改变磁场的方向.将矩形线圈的上边框放置在磁铁的中央部位,并在线圈上边安放磁传感器,下边框在磁场区域之外,线圈通过type c接口与内部的电源、电流传感器以及电位器相连,矩形线圈放置在有力传感器相连的支撑架上,通过线圈对支撑架的压力的变化测量安培力的大小.相应的力、电流和磁感应强度的测量数据通过液晶屏显示.在定位器的下方有清零按钮与之相连,可以对力传感器进行调零操作.

图2 实验装置图

2.3 实验原理(图3)

图3 原理图

当矩形线圈处在磁场中通以电流时,线圈下边所处的磁场非常弱,所受的……