《看不见的力量》——自制电动旋转装置

黄力雄

西安高新唐南中学 陕西 西安 710065

经过学习我们知道了这个世界上的一切物体都处于不同形式的运动之中，当我们想要改变物体的运动状态时，需要给物体施加一个力。通常物体都是可见的，而像磁场却是一种看不见、摸不着却又真实存在的物质，这让我感到十分疑惑和强烈的好奇，也驱使着我不断学习。在查阅了大量资料之后，我根据所学知识设计了一个“电动旋转装置”，作为这一阶段学习的一个成果。

磁铁之间的作用在我在很小的时候就激起了我的好奇心。两块磁铁中间可以没有任何接触就互相吸引或者互相排斥，这给我的童年带来了很多乐趣，也曾像其他孩子们一样拿着磁铁玩耍。现在学习后我还了解到，原来磁铁和通电导线之间也存在力的作用，而这种力是通过磁场来传递的。而这次我要制作的“电动旋转装置”正是利用通电导线在磁场中受力的原理。

当通电导线处于磁铁产生的磁场中时会受力的作用，这种力就叫作安培力。由于安培力作用方向垂直水平磁场，而通电的线圈两侧电流方向相反，两侧所受安培力方向相反，如图1所示。在两侧反向安培力作用下，线圈就会绕水平轴oo′发生转动。当转到线圈平面与水平磁场垂直时，我们通过一个小机关把电流的方向翻转，这样线圈就会继续沿同一方向旋转。

图1

根据这一原理，我开始了我的制作。

准备制作所需器材：小木块、漆包线、磁铁、支架、曲别针、电池、导线等。当然还有相关的工具：剪刀、小刀、双面胶等。

首先制作线圈。我找到了一个空的胶带轮子，并用双面胶把胶带轮子的面裹了一圈。我又用漆包线沿着胶带轮子缠绕了几十圈，把线圈的两头扎住、这样刚缠好的线圈就不会松开了。然后制作第二步骤--支架。我用几块小木块搭了一个小支架，支架的长度正好可以把线圈放到上面。在木头支架的顶端，我用曲别针分别固定在两边，形成了一个小圆环下面是一根铁针的样子，小圆环是用来支撑线圈的。制作好的线圈要搭在小圆环上。

第三步骤就是连线。我把电池放在电池夹中，把电池夹用导线连接起来。两节5号电池一共是3伏的一个电源就准备好了。我在电源的两端用鳄鱼夹连接上，并把鳄鱼夹夹在了固定好的曲别针上，小圆环下面的铁针的位置。这样整个支架已经通了电，我用电压表量了一下，确定电压已经传导到曲别针上了。

最后最关键的一步。我用小刀把线圈的一侧漆包线上的漆全部刮掉，另一边漆包线上的漆只刮掉一半。这样做的目的是当我制作的装置旋转一半之后可以断开电流，也就不会受到反方向的推力、这样每转一圈的时候，磁场对电流产生的作用力都会使线圈加速旋转。我的电磁旋转装置就做好了。

通电、双手拿着磁铁渐渐靠近线圈的时候，我看到线圈开始旋转，和实验开始时预测的一模一样。这令我十分喜悦，也再一次感受到科学的魅力。制作时的紧张和不知道效果是否可以达成的不安此时都不复存在了。

通过这次制作让我真切的感受到了电磁场的神奇。也用自己的方式证明了磁场这种特殊物质的客观存在，这对我以后的学习和探索自然的向往都具有积极的作用。我把制作过程分享给大家，也希望和我一样热爱科学的人可以从中得到乐趣。

我还在想，是不是可以把这个旋转装置和水车、风车之类的东西结合起来呢？也许又是一个很好玩的事，期待我的下一个作品吧！