安培力演示实验改进

摘 要：在人教版选修3-1第三章磁场中，对于安培力的大小的研究，是通过第二节磁感应强度中的演示实验“探究影响通电导线受力的因素”来进行探究。

关键词：安培力;人教版;实验

然而在实际运用时，往往会出现以下一些问题：1. 实验时通过观察导线摆动的夹角，以观察安培力的大小，然而在改变通电长度或者改变电流时，导线摆动的夹角往往不稳定，使观察不易记录，且只能做定性分析。2. 实验过程不能探究安培力与磁场的关系。同时通过网上查阅资料发现已有对该实验的改装，但往往要么实验较复杂，不宜课堂演示教学，要么实验不够全面，不能演示安培力F与磁场B的定量关系。那么能否对实验改进，既能让学生感受安培力F与三者间的定量关系，又能操作简单方便课堂教学呢？基于这样思考笔者设计的以下实验装置。

一、 实验装置与原理

1. 主要结构介绍（图1）：①电子天平：可以称量物体质量，量程500g，精确度0.01g。②细软导线外接电路控制，学生电源，滑动变阻器等。③U型磁铁6块，直导体棒、直木棒的长度，支架宽度与3块U型磁铁宽度适应，避免摩擦。

2. 主要原理：利用竖直方向安培力的改变，从而改变木棍对电子天平的压力，电子天平读数即可反映安培力大小。

二、 实验过程

实验准备：将直细导体棒悬挂于U型磁铁中间位置，联通电路，闭合开关，电子天平按键调零。

1. 探究安培力F与通电导线长度L的关系：保持外接电路、磁铁不变，断开开关，多次调节直导线与導体棒接触位置，记录L与闭合开关后电子天平读数，可探究F与L成正比。

2. 探究安培力F与导体棒电流I的关系：保持直导线与导体棒接触位置、磁铁不变，断开开关，多次调节滑动变阻器，读出电流表读数，记录电流I与闭合开关后电子天平读数，可探究F与I成正比。

3. 探究安培力F与导体棒所在磁场B的关系：保持外接电路、直导线与导体棒接触位置不变，断开开关，如图2调整U形磁铁放置，闭合开关，可得磁场B为任意值，然后成倍增加时，电子天平读数也成倍增加，磁场抵消时，电子天平读数为0，即可反应F与B成正比。

三、 实验创新

1. 静态下，测量安培力，运用整体法，电子秤示数变化可以表示竖直方向安培力，测量稳定精确。

2. 运用U型磁体磁场对称性来改变磁场，可初步探究安培力与磁场定量关系，并且操作方便简单。

四、 注意事项与不足

1. 本实验的关键之处在于运用U型磁铁磁场的对称性，探究安培力F与磁场B的关系，在实验前要运用仪器，选好几组两块磁场分布较为相同的U型磁铁，以减小实验误差。在实验过程中注意避免导体棒的晃动。

2. 本实验只能初步让学生认识安培力F与三者的定量关系，并且只能探究B与IL垂直时，对于更一般的情况，以及方向关系上还不足。

作者简介：

刘权德，贵州省遵义市，贵州省遵义市第四中学。