用Phyphox演示楞次定律
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楞次定律演示实验操作方法
楞次定律是电磁感应定律的一种特殊情况,它表明当导体中的磁通量发生变化时,通过这个导体的电流方向会发生改变,从而产生感应电动势。
要进行楞次定律的演示实验,可以按照以下步骤操作:
材料和器材准备:
1. 一根长度大约为30厘米的铜管。
2. 一个长3-4厘米的强磁铁。
3. 一根皮套线或磁线。
实验操作步骤:
1. 将铜管垂直放置在一个桌面上,确保它能够自由移动。
2. 将磁铁的一端靠近铜管的顶端,并让磁铁自由滑下。
3. 观察铜管中的电流变化。
可以通过接触两端的电流表来检测电流的变化。
实验注意事项:
1. 实验过程中尽量避免将铜管直接触碰到磁铁,以免对实验结果产生干扰。
2. 铜管的长度和直径可以根据具体条件来进行调整,但需要保证铜管能够自由移动。
3. 实验过程中需要注意安全,确保实验进行有序且不会对其他人员造成伤害。
通过这个实验可以清楚地观察到楞次定律的效应,即铜管中的电流方向发生改变,从而产生感应电动势。
这个实验也可以通过其他材料和较复杂的装置来进行,但以上的简单实验操作方法已经能够演示楞次定律的基本原理。
用Phyphox演示楞次定律
传统的楞次定律演示实验,是线圈、磁铁和演示电表。
图1用的是灵敏电流计,可视性要差很多,如果不把这个演示场景投屏到投影仪的话。
图1 楞次定律传统器材
传统的楞次定律演示,有两难。
一难在观察变量多、因果关系杂,二难在现象时间短。
一难不好改善,因为楞次定律本来就象绕口令一样;二难看到的解决办法不少:有人给演示电表增加一个放大器,让表针一下子偏过很大一个角度,强化偏转的方向。
也有人给表针粘上一个带有倒锯齿的薄纸片,让表针一旦偏出去就不再返回,让指针偏转定格。
还有录视频后逐帧播放的。
用Phyphox来演示楞次定律,也能达到改善现象时间短、不好观察的效果,因为Phyphox可以在手机上直接绘制图象,并直接投屏到投影仪上去。
器材和测量,图2、图3。
图2 实验器材
图3 测量效果图
当条形磁铁向下插入或向上拔出时,我们从图象里得到电动势唯一的方向——尽管图象中的数值有大小的变化,但绝不会出现电表指
针某个方向偏转再反向返回指零的过程,因此演示效果应该优于传统的使用电流表观察表针偏转方向。
探究的环节设计里,在表格中的第二行,通过观察和启发的得到第三行感应磁场和原磁场方向的关系,也就实现了设计的学习过程。