1、電磁學(xué)實(shí)驗(yàn),靜電擺球,靜電跳球,靜電植絨,滴水起電,手觸電池,雅各布天梯,高壓帶電操作,互感概念演示儀,超導(dǎo)磁懸浮列車,跳環(huán)式楞次定律,小型渦電流演示儀,大型渦電流演示儀,電磁波的發(fā)射與接收,陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn),靜電擺球,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?用感應(yīng)球來演示靜電感應(yīng)現(xiàn)象。,操作方法：,1、將兩極板分別與靜電起電機(jī)相接。 2、調(diào)節(jié)細(xì)有機(jī)玻璃棒,使球略偏向一極板。 3、搖動(dòng)起電機(jī),使兩極分別帶正、負(fù)電荷。這時(shí)導(dǎo)體小球兩邊分別被感應(yīng)出與鄰近極板異號的電荷。球上感應(yīng)電荷又反過來使極板上電荷分布改變,從而使兩極板間電場分布發(fā)生變化。球與極板相距較近的這一側(cè)空間場強(qiáng)較強(qiáng),因而球受力較大,而另一側(cè)與極板距離較遠(yuǎn),

2、空間場強(qiáng)較弱,受力較小,這樣球就擺向距球近的一極板。當(dāng)球與這極板相接觸時(shí),與上面同樣的道理使球又?jǐn)[回來。不斷搖動(dòng)起電機(jī),球就在兩板間往復(fù)擺動(dòng),并發(fā)出乒乓聲。起電機(jī)放電后,則導(dǎo)體小球會因慣性,在一段時(shí)間內(nèi)做微小擺動(dòng),最后停止在平衡位置。 4、將乒乓球調(diào)節(jié)在兩極間的電場力幾乎相等,故球不動(dòng)。,靜電跳球,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?驗(yàn) 證 電 荷 間 的 相 互 作 用。,操作方法：,1、將兩極板分別與靜電起電機(jī)相連接,搖動(dòng)起電機(jī),使兩極板分別帶正、負(fù)電荷,這時(shí)小金屬球也帶有與下板同號的電荷。 2、同號電荷相斥,異號電荷相吸,小球受下極板的排斥和上極板的吸引,躍向上極板,與之接觸后,小球所帶的電荷被中和反而帶上與上

3、極板相同的電荷,于是又被排向下極板。如此周而復(fù)始,可觀察到球在容器內(nèi)上下跳動(dòng)。 3、當(dāng)兩極板電荷被中和時(shí),小球隨之停止跳動(dòng)。,靜電植絨,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?演示靜電植絨的基本原理和模擬靜電在生產(chǎn)中的應(yīng)用。,原理與操作：,絨絲在上下兩極板間所建立的電場中極化而垂直排列，在加之絨絲并非百分之百絕緣體，可帶少量與下極板同號的電荷，在強(qiáng)電場的作用下絨絲豎直地飛向上極板，與上極板相碰，既中和并帶與上極板相同的電荷，在電場的作用下又迅速飛向下極板，這樣絨絲在兩極板間上下飛舞。 若再上極板表面涂具有一定圖案或文字的粘結(jié)劑，兩極板間加上直流高壓后，絨絲就可整齊而豎直地附著在圖案或文字處。,滴水起電,實(shí)驗(yàn)原理：,滴水自

4、激感應(yīng)起電儀是通過水滴流動(dòng)與玻璃管磨擦起電,靜電感應(yīng)出的電荷循環(huán)堆積,所帶電荷量越來越多,而產(chǎn)生越來越高的電位差的靜電起電裝置。,操作方法：,1、首先將驗(yàn)電器和一個(gè)金屬杯相連,然后慢慢打開閥門,使三通玻璃管口形成水滴流,不一會就可觀察到驗(yàn)電器因帶電而張開: 2、用手指拿住試電筆氖營的一端,用另一端分別接觸任一金屬杯,可以發(fā)現(xiàn)氖管發(fā)光,由閃光發(fā)生在氖管的哪一極上可判斷金屬杯帶何種電荷。若閃光出現(xiàn)在與手接觸的一端,則波測的帶電體帶正電； 3、用高壓靜電電壓表測兩金屬杯之間的電壓,可測到8000V以上的高壓。,手觸電池,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?通過演示進(jìn)一步理解接觸電位差的概念。,實(shí)驗(yàn)原理：,要使金屬內(nèi)電子脫離

5、金屬表面的束縛所需的功，稱為該金屬的逸出功。不同的金屬有不同的逸出功。兩種不同的金屬相互接觸時(shí)，逸出功小的金屬將失去電子而電位升高，逸出功大的金屬將獲得電子而電位降低（如下頁圖）。結(jié)果這兩種金屬之間就產(chǎn)生了電位差，稱之為接觸電位差。 設(shè)wA、wB為金屬A與B的逸出功（且wAwB），則它們的接觸電勢差為： VAVB=（wAwB）/e 因此，相互接觸的兩塊金屬就相當(dāng)于一個(gè)電池，如果在它們之間接一個(gè)電流計(jì)，當(dāng)回路閉合，電流計(jì)就發(fā)生偏轉(zhuǎn)，表明回路中有電流。,操作方法：,現(xiàn)將雙手分別放在銅板（w4.65ev）和鋁板（wAl4.28ev）上，因人是導(dǎo)體，與兩金屬板接觸，從而產(chǎn)生接觸電位差，此時(shí)兩塊金屬板通

6、過人體連接構(gòu)成了一個(gè)等效電池（如圖2），當(dāng)回路閉合時(shí)，觀察電流計(jì)的變化。,雅各布天梯,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?通過演示來了解氣體弧光放電的原理。,實(shí)驗(yàn)原理：,操作方法：,打開電源，觀察弧光的產(chǎn)生，移動(dòng)及消失。,高壓帶電操作,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?演示高壓帶電操作，用以說明電位和電位差概念。,操作方法：,1、將高壓鐵塔模型上的輸電線與靜電高壓電源相接，靜電高壓電源可用手搖靜電起電機(jī)或電動(dòng)范德格拉夫起電機(jī)。 2、開動(dòng)起電機(jī)，表演者立于地上，手持試電棒接近或短暫接觸塔上銅線，可見驗(yàn)電棒中的一些氖管點(diǎn)亮， 說明輸電線與地之間有很高的電位差，因而此時(shí)人不可知姐接觸輸電線。 3、表演者站到絕緣凳的鋁板上，將與鋁板相連的導(dǎo)線掛鉤

7、掛在高壓線上。于是，表演者與高壓線電位相同。用試電棒接觸高壓線，棒中氖管不亮。這時(shí)表演者可以隨意接觸高壓線，進(jìn)行不停電檢修操作，這就是高壓帶電操作的原理。,4、站在絕緣凳上的表演者若用試電棒接觸地或接地導(dǎo)體，氖管就會點(diǎn)亮。說明表演者與地之間有很大的電位差，此時(shí)表演者不可接觸與地相連的導(dǎo)體。 5、演示完畢后，注意切不可從凳上直接下來，必須先將鋁板上的導(dǎo)線掛鉤從高壓線上摘下，然后才能從凳上走下來。,注意事項(xiàng)：,1、表演者必須站在絕緣凳上； 2、演示完畢后，注意切不可從凳上直接下來，必須先將鋁板上的導(dǎo)線掛鉤從高壓線上摘下，然后才能從凳上走下來。,互感概念演示儀,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?演示兩個(gè)線圈之間的相互感應(yīng)

8、與位置之間的關(guān)系及鐵芯在線圈互感中的作用。,操作方法：,1、接通電源，打開電源開關(guān)（綠色）和收錄機(jī)開關(guān)，適當(dāng)調(diào)節(jié)音量，將轉(zhuǎn)向開關(guān)（紅色）打向一側(cè)，這時(shí)可聽到左喇叭有聲音，這是收音機(jī)自身發(fā)出的聲音，將轉(zhuǎn)向開關(guān)打到另一側(cè)，這時(shí)聲音停止。 2、將兩線圈分別接在機(jī)箱兩側(cè)的輸入插座上，并把兩線圈放在同一直線上，這時(shí)可聽到右喇叭有聲音，而且兩線圈移近聲音增大，移遠(yuǎn)，聲音減小。加入鐵芯，聲音可增大幾倍，將兩線圈處置放置，聲音減小，至消失。說明這是通過互感線圈感應(yīng)過來的聲音。 3、可以隨意改變線圈的相對位置和方向觀察兩個(gè)線圈的互感情況。,超導(dǎo)磁懸浮列車,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1、利用超導(dǎo)體對永磁體的排斥作用演示磁懸??；

9、 2、利用超導(dǎo)體對永磁體的吸引作用演示磁倒掛。,實(shí)驗(yàn)原理：,超導(dǎo)是超導(dǎo)電性的簡稱.它是指 金屬或合金在極低溫度下(接近絕對零度)電阻變?yōu)榱愕男再|(zhì).它是一種宏觀量子現(xiàn)象,只有依據(jù)量子力學(xué)才能給與正確的微觀解釋.這就是BCS理論. 這是一臺高臨界溫度超導(dǎo)磁懸浮的動(dòng)態(tài)演示裝置.該裝置為一個(gè)盛放高臨界溫度超導(dǎo)體的簡易列車模型,在具有磁束縛的封閉磁軌道上方,利用超導(dǎo)體對永磁體的排斥作用,演示磁懸浮; 在磁軌道下方,利用超導(dǎo)體對永磁體的吸引作用,演示磁倒掛懸浮;并可在旋轉(zhuǎn)磁場加速裝置作用下,沿軌道以懸浮或倒掛懸浮狀態(tài)無磨擦地連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn).,當(dāng)將一個(gè)永磁體移近釔鋇銅氧YBaCuO超導(dǎo)體表面時(shí),磁通線從表面進(jìn)入超

10、導(dǎo)體內(nèi),在超導(dǎo)體內(nèi)形成很大的磁通密度梯度,感應(yīng)出高臨界電流,從而對永磁體產(chǎn)生排斥,排斥力隨相對距離的減小而逐漸增大,它可以克服永磁體的重力使其懸浮在超導(dǎo)體上方一定的高度上;當(dāng)永磁體遠(yuǎn)離超導(dǎo)體移動(dòng)時(shí),在超導(dǎo)體中產(chǎn)生一負(fù)的磁通密度,感應(yīng)出反向的體臨界電流,對永磁體產(chǎn)生吸引,可以克服超導(dǎo)體的重力,使其倒掛在永磁體下方的某一位置上。 高溫超導(dǎo)體是用熔融結(jié)構(gòu)生長工藝制備的含Ag的YBaCuO系高溫超導(dǎo)體,所以稱為高溫超導(dǎo)體是因?yàn)樗谝旱獪囟?7k(-196C)下呈現(xiàn)出超導(dǎo)性,以區(qū)別于以往在液氦溫度42k(-269C)下呈現(xiàn)出超導(dǎo)性的低溫材料.它的形狀為圓盤形,其臨界轉(zhuǎn)變溫度為90k(-183C).超導(dǎo)體

11、樣品放在一鋁制的列車模型中,四周包有起熱屏蔽作用的鋁箔,這樣可使超導(dǎo)體在移開液氮后仍能在一段時(shí)間內(nèi)保持自身溫度在其臨界溫度以下,以延長演示時(shí)間.,磁性軌道是用鋼板加工成橢圓形軌道用作磁軛,上面鋪以釹鐵硼(NdFeB)永磁塊(表磁為0.4T)形成磁性導(dǎo)軌.兩邊軌道起保證超導(dǎo)體周期運(yùn)動(dòng)的磁約束作用.,操作方法：,1、將列車模型放在液氮中浸泡一定時(shí)間(約3分鐘),使里面的超導(dǎo)材料由正常態(tài) 轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài). (超導(dǎo)態(tài)就是電阻率為零的狀態(tài)).2、正懸浮:軌道朝上,將列車放置在磁軌道上,列車便懸浮.注意使懸浮間隙處處相同.打開加速用的旋轉(zhuǎn)電機(jī),輕輕推動(dòng)一下列車,給它一初速度,列車便沿著軌道無摩擦地運(yùn)動(dòng)起來.

12、 3、倒掛懸浮:將軌道翻轉(zhuǎn)180,使磁面朝下,其余操作同2即可演示.,加速裝置是使永磁體繞水平軸旋轉(zhuǎn)在豎直面內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的方法來實(shí)現(xiàn)的.在扁圓柱形的尼龍輪上, 鑲有四塊釹鐵硼(NdFeB)磁塊,尼龍輪固定在玩具電機(jī)軸上,電機(jī)又固定在磁軌道面的正上方.當(dāng)電機(jī)快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在此導(dǎo)軌面的上方產(chǎn)生一繞水平軸旋轉(zhuǎn)的磁場.若磁場轉(zhuǎn)向與超導(dǎo)體在軌道面上前進(jìn)的方向同向時(shí),則當(dāng)超導(dǎo)體通過磁旋轉(zhuǎn)磁場的下方時(shí)便產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)超導(dǎo)塊加速前進(jìn)的磁驅(qū)動(dòng)力,從而起加速作用.,跳環(huán)式楞次定律,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?利用通電線圈及線圈內(nèi)的鐵芯所產(chǎn)生的變化磁場與鋁環(huán)的相互作用，演示楞次定律。,實(shí)驗(yàn)原理：,鐵芯為26 X 450的軟鐵棒，線圈為

13、有機(jī)玻璃骨架、0.7mm高強(qiáng)度漆色線繞制而成。 當(dāng)線圈中突然通電流時(shí)，穿過閉合的小鋁環(huán)中的磁通量發(fā)生變化，根據(jù)楞次定律可知，閉合鋁環(huán)中會產(chǎn)生感生電流、感生電流的方向和原線圈中的電流方向相反。因此與原線圈相斥，相斥的電磁力是鋁環(huán)上跳。,操作方法：,1、閉合鋁環(huán)的上跳演示 將電源插座插入電源，打開電源開關(guān)，將鋁環(huán)套入鐵棒內(nèi)按動(dòng)操作開關(guān)。當(dāng)開關(guān)接通則鋁環(huán)高高跳起，當(dāng)保持操作開關(guān)接通狀態(tài)不變，則鋁環(huán)保持一定高度，選在鐵棒中央；當(dāng)斷開操作開關(guān)，則鋁環(huán)落下。,2、帶孔鋁環(huán)的演示 重復(fù)上述步驟，然后將帶孔的鋁環(huán)套入鐵棒內(nèi)，按動(dòng)操作開關(guān)。當(dāng)開關(guān)接通瞬間，鋁環(huán)上跳，但高度沒有不帶孔的鋁環(huán)高；保持操作開關(guān)接通狀態(tài)

14、不變，鋁環(huán)則保持某一高度不變，懸在鐵棒中央某一位置，但沒有不帶孔的鋁環(huán)懸的高；當(dāng)把操作開關(guān)斷開后，鋁環(huán)落下。 3、開口鋁環(huán)的演示 重復(fù)上述步驟，然后將開口鋁環(huán)套入鐵棒內(nèi)按動(dòng)操作開關(guān)，開口鋁環(huán)靜止不動(dòng)。,注意事項(xiàng)：,上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象反映了楞次定律的內(nèi)容。當(dāng)線圈通有電流時(shí)，將在鐵芯中產(chǎn)生交變磁場，套在鐵芯中的鋁環(huán)將產(chǎn)生感生電流，感生電流的方向與線圈中的電流方向相反，因此與線圈相斥，使得鋁環(huán)上跳；當(dāng)帶孔的鋁環(huán)重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)時(shí)由于感生電流沒有不帶孔的鋁環(huán)大，所以它沒有不帶孔的鋁環(huán)跳的高；當(dāng)開口鋁環(huán)重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于開口鋁環(huán)形不成閉合回路，無感生電流，沒有受到電磁力的作用，所以靜止不動(dòng)。,小型渦電流演示儀,

15、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?演示渦電流的機(jī)械效應(yīng)。,實(shí)驗(yàn)原理：,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)磁鐵與金屬材料之間有相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬材料內(nèi)就會形成渦電流，渦電流的存在就會阻礙磁鐵和金屬之間的相對運(yùn)動(dòng)。渦電流越大，這種阻礙作用就會越強(qiáng)，而渦電流的強(qiáng)弱在材料一定的情況下，與材料的形狀、大小密切相關(guān)。,操作方法：,演示時(shí)，讓一塊磁鐵分別從三個(gè)一定高度的中空鋁管（A、B、C）頂端落下，其中A是管壁完好的鋁管，B是管壁上開有狹縫的鋁管，C是管壁上加工出許多圓孔的鋁管。觀察并比較在三種情況下磁鐵下落的快慢情況。實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是明顯的：磁鐵在A管中下落得最慢，C管中則快些，而在B管中下落速度是最快的。這是因?yàn)楣鼙谕暾匿X管有助于形成

16、渦電流，磁鐵受到的阻礙作用強(qiáng)，故磁鐵在其中下落時(shí)，運(yùn)動(dòng)得最慢；,對于管壁上有一條縫的鋁管，由于縫的阻斷作用，不易形成渦電流，磁鐵受到的阻礙作用弱，故磁鐵在其中下落就快；而在管壁上開許多孔的鋁管，雖有阻斷渦電流的作用，但沒有開縫的阻斷作用強(qiáng)，故磁鐵在其中落下時(shí)，運(yùn)動(dòng)的快慢就介于A、B之間，較管壁完整的快，比管壁上開縫的要慢。,大型渦電流演示儀,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?演示法拉第電磁感應(yīng)定律。,實(shí)驗(yàn)原理：,在一線圈上方套一閉合的鋁環(huán)，當(dāng)線圈中通有交變電流時(shí)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，通過鋁環(huán)的磁通量發(fā)生變化，在鋁環(huán)中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，因?yàn)殇X環(huán)閉合，就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，鋁環(huán)就會與載流線圈發(fā)生相互作用。定量分析表明，

17、鋁環(huán)在半個(gè)周期時(shí)間內(nèi)受到排斥力，在下半個(gè)周期內(nèi)將受到吸引力，但因鋁環(huán)有自感存在，使得一個(gè)周期內(nèi)的相互作用是排斥力占主導(dǎo)地位，當(dāng)排斥力大到足以抵消鋁環(huán)的重力，鋁環(huán)就會被彈起 。,操作方法：,大型渦電流演示儀由左右兩個(gè)線圈構(gòu)成，中間用弧形金屬桿相連，其上套有閉合鋁環(huán)。演示時(shí)按下按鈕，右邊的鋁環(huán)就沿金屬桿被彈跳到左邊，再按一下，則鋁環(huán)又被彈回到右邊 。,電磁波的發(fā)射與接收,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1、利用該演示儀演示電磁波的基本特性及其發(fā)射，接收原理，使學(xué)生加對交變電磁波的認(rèn)識，以及對電磁波的發(fā)射與接收過程的理解。 2、利用電磁波的電場，用較粗的銅棒做導(dǎo)線演示趨服效應(yīng)使學(xué)生更形象地理解此物理現(xiàn)象。,實(shí)驗(yàn)原理：,

18、1、發(fā)射機(jī)如圖a所示，發(fā)射電源A，輸入電壓為220V,50Hz交流，輸入功率為85W，輸出直流為600V，交流為6.3V , B為高壓開關(guān)，C為電源開關(guān)，D為交流電壓表。發(fā)射管F為中功率電子管，采用自激推挽振蕩，發(fā)射天線H與振蕩回路G直接耦合，發(fā)射波長約為150cm，發(fā)射天線是一條長為74cm得直銅管，在發(fā)射機(jī)的尾部放一反射天線J,它是一根長為78cm得直銅管。 2、半波振子接收天線由兩根拉桿天線組成，中間裝有6.3V的小電珠，調(diào)節(jié)其長度可以改變它的固有頻率。,3、在環(huán)形接收天線上裝有6.3V小電珠和微調(diào)電容器，用絕緣起子調(diào)整微調(diào)電容器改變其頻率，以演示發(fā)射天線上的電流振幅與磁場方向。 4、氖

19、泡棒是在一根絕緣棒的頂端裝有氖泡，以演示發(fā)射天線的電壓振幅。 5、趨膚效應(yīng)演示儀的兩個(gè)小電珠分別連接在銅棒表層和芯處，在同一頻率交流電下，銅棒表層電流密度大，內(nèi)層電流密度小。因此，把該儀器平放在發(fā)射天線附近時(shí)與表層連接的小電珠亮，而與內(nèi)層連接的不亮。,操作方法：,1、檢查發(fā)射機(jī)上的電子管是否固定好，接收天線上小電珠是否完好，拉桿天線接頭處的螺釘是否擰緊。 2、關(guān)閉高壓開關(guān)（圖a中B），接通電源（圖a中C），預(yù)熱5分鐘，待發(fā)射管燒熱后即可進(jìn)行演示。,3、演示電磁波接收及電磁共振。將半波振子接收天線移到正對發(fā)射天線50cm左右，并使接收天線與發(fā)射天線平行，接通高壓開關(guān)，接收天線上的小電珠發(fā)亮。將接

20、收天線拉長或縮短（改變接收天線的固有頻率），接收天線上的小電珠就變暗或熄滅，只有當(dāng)接收天線為某一長度時(shí)，小電珠最亮，因?yàn)榇藭r(shí)接收天線的固有頻率與接收的電磁波頻率相同，產(chǎn)生共振。 4、演示電磁波的電場方向。保持半波振子接收天線與發(fā)射天線距離為50cm左右，接收天線長度為共振時(shí)長度。將半波陣子接收天線繞接收天線軸轉(zhuǎn)動(dòng)360度，可以觀察到只有當(dāng)接收天線與發(fā)射天線平行時(shí)，小電珠最亮，由此可以確定電磁波的電場方向。演示完畢，關(guān)閉高壓開關(guān)。 5、演示電磁波的磁場方向。打開高壓開關(guān)，手持環(huán)形接收天線道離發(fā)射天線20cm左右，使其水平，用絕緣起子調(diào)整環(huán)形接收天線的微調(diào)電容器，使環(huán)形天線上的小電珠達(dá)到最亮。把環(huán)形天線沿發(fā)射天線一端移向另一端，發(fā)現(xiàn)中央最亮，這是由于發(fā)射天線的長度時(shí)發(fā)射電磁波的半波長，兩端為電流