“洛伦兹力演示实验”改进

杜 展

(淮北市天一中学 安徽 淮北 235000)

导电液体内的电流，是由正负两种离子定向运动形成的，整个容器处在竖直方向的磁场中,如图1所示，磁场对运动的离子有洛伦兹力的作用，其方向和离子运动的方向垂直且平行于液面.正负离子定向运动的方向是相反的，它们受到的洛伦兹力方向是相同的，它们带动塑料皿中液体旋转.改变磁场方向、电流方向，改变磁场、电流大小，观察液体转动的方向、速度，从而判断影响洛伦兹力的因素.

图1 装有导电液体的容器置于竖直方向磁场中

1 实验设计与操作

(1)把饮料瓶子底部剪下，作为盛放硫酸钠的容器，并在中间放一铜丝，在边缘的内侧放一铜丝，作为两个电极,如图2所示.

(a)

(b)

(2)把磁铁固定在升降台上，如图3所示，塑料容器放在磁铁之间，使整个容器处在竖直方向的磁场中，如图4所示.

图3 固定磁铁

图4 放置容器

(3)按照图5连接电路，在容器中加入硫酸钠.

图5 连接电路

(4)闭合开关，硫酸钠溶液逆时针旋转.

(5)使滑动变阻器向左滑动，电流变大，硫酸钠溶液旋转变快.

(6)将升降台升高，硫酸钠溶液旋转变慢，降低升降台，溶液旋转变快.

(7)将电源正负极反接，观察到溶液反向旋转.

(8)将磁铁磁极反置，观察到溶液反向旋转.

2 实验的优点

(1)利用液体的旋转来显示洛伦兹力，把微观变成宏观，把“看不见”变为“看得见”.

(2)可以直观演示洛伦兹力与磁场方向和电荷运动方向的关系.

(3)可以根据需要，控制变量，改变实验现象，使结论具有说服力.

(4)实验原理和操作简单，取材方便、制作容易、贴近生活.

3 几点建议

(1)通电电流不能过大，通电时间不宜太长.

(2)为了旋转的效果显著，磁铁的磁性越强越好.

(3)实验结束时，要组织学生结合自己的实验，以小组为单位，分析实验的注意事项，汇报结论、交流经验，共同借鉴和进步.