§6.6 研究电磁现象及其应用的教具制作

一、磁力闪光灯

【实验原理】

图 6-37 如图 6-37 所示，ab、cd 是两块薄铁片。当用线吊着的磁铁在水平面内转动时，小灯泡可以一闪一闪地发光。这是因为当磁铁旋转到与薄铁片平行的时候，两块薄铁片同时被不同程度地磁化，上方的薄铁片磁化较强；下方的薄铁片磁化较弱，被磁化的两块薄铁片将克服弹力相互吸引。两薄铁片接触的时候，电路导通，小灯发光。当磁铁旋转到与两薄铁片垂直的位置时，两薄铁片没有被磁化，薄铁片在弹力的作用下又会分开而脱离接触，小灯此时不发光。

在磁铁不断旋转的时候，薄铁片也不断地接触与断开。这样小灯就一闪一闪地发光。

【制作方法】

材料：条形磁铁一块、长木条一根、薄铁片两块(15cm 长)、1 号电池一对、3V 小电珠一个、电珠灯座一个、导线、木螺钉等。

薄铁片可以从旧包装箱上面剪下，先去锈，用砂纸擦亮之后，最好用油涂抹一下。在长木条上一边钉一短木条，一边高一点，一边低一点(参看图)。将薄铁片端点打一小孔，后用木螺钉穿过小孔固定薄铁片，同时， 把导线也绕在木螺钉上与铁片固定接触。两薄铁片应该相互交叠，仅隔一个很小距离，铁片交叠处无锈。

【实验方法】

  1. 用手捏住两薄铁片，看电路是否导通。若灯泡不发光，应先检查故障并排除。

  2. 把磁铁沿一个方向旋转，使吊着的细线拧紧，然后把支架移近薄铁片，使细线垂直处于薄铁片上方。

  3. 放开手，使磁铁自由旋转起来，小灯泡将一闪一闪地发光。

二、磁悬浮

【实验原理】

磁极之间存在着相互作用，同极磁体相互排斥，异极磁体相互吸引。如果把两个磁体的同极端相对竖直放起来，由于磁性斥会使上面的

磁体悬浮起来。

【制作方法】

材料： 8cm×5cm 厚木板一块、2cm×25cm 木板一块、动圈式扬声器上的圆形磁铁两块、15cm 长铜管一根、铝片(6cm 长)两块、橡皮塞一个、木螺钉等。

如图 6-38 所示，先把木板支架钉好。

把橡皮塞塞入一圆形磁铁的圆孔中，塞紧后去掉露出在上下表面的橡皮。在橡皮塞中央钻一略小于铜管直径的孔，把铜管慢慢穿进去。

把两块铝片弯成“L”形，各钻两个孔(用于固定在竖直木板上)，再在伸出边各钻一个略大于铜管直径的孔(用于约束铜管)。用木螺钉将两

铝片相隔 10cm 固定在竖直木板上，将铜管穿入两铝片的小孔中，把另一圆形磁铁放在下面的铝片上。

【实验方法】

  1. 把两磁铁同极相对放置。

  2. 用手压着上面的磁铁使其与下面磁铁相靠近。突然放手，上面的磁铁会在磁力作用下弹上去。

  3. 用手使上面的磁铁旋转起来。由于悬浮的磁铁受到的摩擦力很小，将旋转较长时间才停下来。(可以在铜管与小孔间上一点机油，使摩擦更小。)

三、电铃模型

【实验原理】

电铃是利用电磁铁工作的。

图 6-39 如图 6-39 所示，这是个简易电铃模型。图中 1 是电磁铁，2 是簧片，3 是动片，4 是静片，5 是锤头，6 是铃铛，7 是灯泡。

当电路接通电源时，电磁铁通电，对簧片产生吸引力，簧片向磁铁运动时，锤头敲击电铃发出声音，与此同时，动片和静片接触，电流不再经过电磁铁，直接通过电泡 7 形成回路。

电磁铁不通电流时，簧片不受吸引力，会在弹力作用下自动弹回原处，动片与静片脱离接触，电流重新经过电磁铁流向灯泡再形成回路。电磁铁又开始工作吸引簧片，锤头再次敲击铃铛。

周而复始，电铃不断地被敲响。

【制作方法】

材料：自绕电磁铁一个、36cm 长弹性铁皮(包装箱外的包装铁皮弹性不错、做簧片比较适合)、废自行车铃铛一只、“6.3V、0.15A”小灯泡及灯泡座各一只、小螺丝、铁丝若干、导线若干、20×28cm2 木板一块。

制作中，电磁铁的线圈绕制与簧片调节是关键。

电磁铁绕线轴可以用 120 胶卷轴，在胶卷轴里插入长螺杆作为铁芯， 漆包线选用 0.55mm，在轴上密绕 800 匝。线圈绕好后，在轴的端头焊接一块铜片做静触片，电磁铁一端将接在动触片上，另一端直接与灯泡相连，静触片也应接在这一端。

簧片按图 6-40 加工。簧片头上钻一个小孔，固定一个大螺丝作为锤头。用铁皮紧紧固定一块铜片在簧片下端作为静触片，它将随簧片上下运动而与静触片接触。

图 6-40

按图 6-39 组装起来。装簧片时，在图 6-40 所示“×”处钉上铁钉， 调节簧片至电磁铁的距离，使得电磁铁通电时，足以克服簧片的弹力而吸住簧片；当电磁铁断电时，簧片要刚好弹回原处。此外，动触片与静触片也要能在簧片被电磁铁吸住时刚好接触，簧片弹回时脱离接触。动触片引出导线接电源。安装铃铛，要使电磁铁吸住簧片时锤头刚好敲击铃铛。电磁铁要用铁皮(或包装带)固定在三夹板上，能经受振动与撞击。

【实验方法】

接 6V 直流电源，电铃将工作起来，灯泡一闪一闪地发光。

四、光控电路

【实验原理】

学习光敏电阻，电磁继电器知识，现在综合起来运用。

如图 6-41 所示，L 是控制电路光源灯泡，R 是分压电阻，R 是光敏电阻，J 是电磁继电器，L 是指示灯，M 是电动机。

光敏电阻 R 不受光照时，阻值大于 2KΩ，受到光照时，电阻降至 100

—200Ω。设计制作这个教具时就考虑到由于 R 的变化，引起回路中电流变化，使继电器两端的电压变化，继电器就可以正常工作或停止工作。因此，电路中没有三极管放大电路。

【制作方法】

材料： 25cm×40cm 三夹板一块、光敏电阻一个、JRXB-1 型继电器一个、3V 小电机一个、“2.2V，0.25A”聚光灯泡两个、“30Ω，0.5A” 电阻一个等。

选择小聚光灯泡做光源，是因为光敏电阻受光照部分很小，相距 10

—15cm，光强不够，因此不聚光不行。光源 L1 与光敏电阻 R 在安装时， 要认真调节好二者之间距离，使光照时继电器正好启动。用书和纸在 L1 与 Ra 之间遮光，继电器立即停止工作。

受控电路电源是 3V，可以用 1.5V1 号电池一对串联使用。

【实验方法】

  1. 将 K1、Ka 均合上，L1 与 Ra 之间无遮光物体，电动机正常运转。

  2. 用手挡住 L 与 R 之间，电机停止工作，指示灯发光。

  3. 抽回手使 Ra 受光，电机重新正常工作，指示灯熄灭。

注意：这个实验不能在强烈阳光直接照射的室外做，由于光敏电阻受散射光照射的作用，La 会失去作用。