模拟电动机趣味小实验的原理分析

模拟电动机趣味小实验的原理分析*

张本新锁紫瑢王芳芳祁瑞娟

(宁夏大学物理电气信息学院宁夏 银川750021)

2014年国家级大学生创新项目“中学物理实验视频资源库开发与建设”，项目编号：201410749022

指导教师：张轶炳(1964-),女，硕士，教授，主要从事大学物理教学及研究.

摘 要 ：看似简单的模拟电动机趣味小实验蕴含着深奥的物理学原理．本文就两种不同的模拟电动机趣味小实验进行了原理分析及技术说明．

关键词：趣味小实验电动机安培力转动力矩

作者简介：张本新(1994-)，男，在读本科生.

收稿日期：(2015-04-09)

1引言

电磁现象是中学物理的重要内容，教学中已有很多有关电磁现象的趣味小实验．就电动机而言，其模拟实验的种类多种多样，但教参中却未给出详细的原理分析．本文以两种简单的电动机模型为例，通过分析推理磁铁产生的磁场、通电导线所受安培力、安培力产生的力矩等物理量之间的关系，解释了本实验的原理．以此为参考可对其他类似的电磁实验现象进行原理分析．

2实验器材

7号电池一节，圆柱形磁铁6块(10 mm×10 mm)，特殊形状的铜导线2个．

3实验原理

3.1线圈动

将磁铁吸附在电池一端，套上折成特殊形状的线圈，构成闭合回路，实验装置如图1所示．

图1　线圈动实验实物图

对实验装置进行等效：电池正极在上，负极在下，磁铁N极吸附在电池的负极．线圈套在电池上，上端连接电池的正极，下端连接磁铁．导线AB和CD分别与电池、磁铁构成闭合回路．如图2所示．

图2　实验装置等效图