1.  概述

     用通電平行直導(dǎo)線(xiàn)來(lái)演示的電流之間的相互作用是電磁學(xué)中的一個(gè)重要物理現(xiàn)象也是高中物理教學(xué)中的一個(gè)重要內(nèi)容。以往制作的儀器，兩根平行直導(dǎo)線(xiàn)下方多用水銀作為

通電連接導(dǎo)體，儀器自身不帶電源，很不方便。用學(xué)生電源驅(qū)動(dòng)，輸出電流小，所產(chǎn)生的現(xiàn)象不明顯，不易作演示教學(xué)；用蓄電池作電源，雖然現(xiàn)象可以作出來(lái)，但蓄電池的

充電和*維護(hù)也是相當(dāng)麻煩；并且水銀是有毒物質(zhì)，既不安全又污染環(huán)境。我們針對(duì)其缺陷在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了大膽的改進(jìn)且自帶大電流電源，使其相互吸引和相互排斥的現(xiàn)象

特別明顯，動(dòng)作幅度很大，而且再不需要任何配套設(shè)備，大大滿(mǎn)足了演示教學(xué)的需要，很有說(shuō)服力。

     我們制作的新儀器是對(duì)傳統(tǒng)演示儀器的一個(gè)創(chuàng)新，自帶大電流電源，演示視角寬、現(xiàn)象明顯，而且操作簡(jiǎn)單，是一個(gè)升級(jí)換代產(chǎn)品。

2主要技術(shù)性能

2.1工作條件： 電源電壓：AC220V 50Hz

環(huán)境溫度：-10℃~ 40℃

環(huán)境濕度：< 85﹪RH（40℃）；

2.2通電觸點(diǎn)為銀觸點(diǎn)：兩銀點(diǎn)之間距離為30±2mm；

2.3兩平行直導(dǎo)線(xiàn)為銅管，直徑為φ4；

2.4電源功率≯25W,可瞬間提供60A以上電流；

2.  5可靠性：通電動(dòng)作可連續(xù)操作不小于20次。

3結(jié)構(gòu)與原理

本儀器在外形設(shè)計(jì)上，簡(jiǎn)捷美觀，采用藝術(shù)造型，可視范圍大，可見(jiàn)度高，使用方法簡(jiǎn)單，便于教師操作。

由于通電平行直導(dǎo)線(xiàn)的電磁作用力比較弱?。ㄔ谳^小的電流下），為了提高動(dòng)作幅度，我們采取了旋轉(zhuǎn)方式，轉(zhuǎn)化成力矩來(lái)驅(qū)動(dòng)平行直導(dǎo)線(xiàn)，這樣就大大加強(qiáng)了電磁力的作用

效果，而且轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦阻力較小，就使得演示現(xiàn)象十分明顯。

為了明確指示電流方向，儀器上配有電流方向指示標(biāo)志。

為了方便教師的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，我們專(zhuān)門(mén)為儀器設(shè)計(jì)了能提供瞬間大電流的電 

7. 干燥劑········································································ 1袋

源（瞬間電流不小于60A），放置在儀器內(nèi)部。只要接通220V交流電源就可以作演示實(shí)驗(yàn)。避免了教師再另找大功率電源或蓄電池的麻煩，電源與演示部分合成一體也是本儀

器的一大特點(diǎn)。

在這里我們需向教師們講明一點(diǎn)，為了降低成本，充分利用電源的輸出功率，又能保證演示現(xiàn)象明顯，本儀器實(shí)際供給平行直導(dǎo)線(xiàn)的電流是交流電。

雖然是交流電，但是兩通電平行直導(dǎo)線(xiàn)相互間所產(chǎn)生的相吸、相斥的現(xiàn)象與直流供電的現(xiàn)象是**的。因?yàn)閺奈⒂^上看，通過(guò)兩條平行直導(dǎo)線(xiàn)的正弦交流電流，在每一

瞬間通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的電流都具有一個(gè)固定的方向（相似于直流電流），其電磁現(xiàn)象與通入直流電所產(chǎn)生的現(xiàn)象是*的。

假設(shè)兩平行直導(dǎo)線(xiàn)并聯(lián)連接：在正半周時(shí)，A為正，B為負(fù)，電流方向如圖一(a)所示——都向下；在負(fù)半周時(shí)， B為正,A為負(fù)，電流方向如圖一(b)所示

——都向上。通過(guò)兩根平行直導(dǎo)線(xiàn)的電流的方向總是*的，所產(chǎn)生的現(xiàn)象與通入同方向的直流電流是一樣的，都是互相吸引。

倘若兩平行直導(dǎo)線(xiàn)串聯(lián)連接：在正半周時(shí)，電流方向如圖二（a）所示；在負(fù)半周時(shí)，電流方向如圖二（b）所示。無(wú)論在哪一時(shí)刻流經(jīng)兩平行直導(dǎo)線(xiàn)的電流方向總是相反

的，所以在電流磁場(chǎng)的作用下，兩導(dǎo)線(xiàn)互相排斥。

綜合以上分析，雖然我們采用了交流供電但其電磁力的作用現(xiàn)象與教材所描述的是沒(méi)有矛盾的。教師在講課時(shí)，可以結(jié)合教材講解，將供電電源視為是直流的，紅色接線(xiàn)柱視

為正極，黑色接線(xiàn)柱視為負(fù)極。

4  使用說(shuō)明

4.1調(diào)水平

將儀器放在實(shí)驗(yàn)桌上，把儀器所配備的兩平行直導(dǎo)線(xiàn)從附件袋中取出并將其裝卡在儀器上下兩個(gè)對(duì)應(yīng)的銀觸點(diǎn)的凹槽中，并檢查是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。

通過(guò)調(diào)節(jié)儀器底部的可調(diào)支腳（主要調(diào)節(jié)后面的兩支腳），使兩平行直導(dǎo)線(xiàn)在自身重力的作用下，自動(dòng)轉(zhuǎn)向觀察者方向，就視為儀器的水平調(diào)好了。注意不要使儀器過(guò)于前

傾，否側(cè)會(huì)影響兩直導(dǎo)線(xiàn)的動(dòng)作幅度。

4.2并聯(lián)連接法（兩平行直導(dǎo)線(xiàn)通電電流方向相同）

將儀器配帶的長(zhǎng)（80cm）導(dǎo)）導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)的一端接儀器頂端上的一個(gè)黑色接線(xiàn)柱，另一端接儀器側(cè)面上的電源“＋”極。

 用一根短（12cm）導(dǎo)線(xiàn)將儀器臺(tái)面上的兩接線(xiàn)柱短路連接，并用另一根短導(dǎo)線(xiàn)將此短路點(diǎn)連接到儀器側(cè)面上的電源“－”極。

接通220V電源，按下儀器面板上的按鈕開(kāi)關(guān)，指示燈亮，兩平行直導(dǎo)線(xiàn)就會(huì)產(chǎn)生相互吸引現(xiàn)象。

注意，連線(xiàn)必須擰緊，接觸良好，通電實(shí)驗(yàn)時(shí)，盡量將長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)（80cm）遠(yuǎn)離兩平行直導(dǎo)線(xiàn)，以免影響實(shí)驗(yàn)效果。

4.3串聯(lián)連線(xiàn)法（兩平行直導(dǎo)線(xiàn)通電電流方向相反）

將儀器臺(tái)面上的兩接線(xiàn)柱分別各用一根短（12cm）導(dǎo)線(xiàn)就近連接到儀器側(cè)面上的電源“+”極和“-”極上即可。長(zhǎng)（80cm）導(dǎo)線(xiàn)不用。

接通220V電源，按下儀器面板上的按鈕開(kāi)關(guān)，指示燈亮，兩平行直導(dǎo)線(xiàn)就會(huì)產(chǎn)生相互排斥現(xiàn)象。

5注意事項(xiàng)：

5.1儀器在使用時(shí)是大電流供電，只能短時(shí)間工作，一般不大于5秒，不能按住按鈕不放，防止燒毀電源。

5.2使用時(shí)，必須將儀器水平調(diào)節(jié)好，使兩根平行直導(dǎo)線(xiàn)在實(shí)驗(yàn)中能自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的起始位置。注意不要使儀器過(guò)于前傾。

5.3因?yàn)橥娖叫兄睂?dǎo)線(xiàn)相互間產(chǎn)生的電磁作用力是很小的，故要將這個(gè)實(shí)驗(yàn)作好、現(xiàn)象明顯，必須在上課前做好通電試驗(yàn)，如果動(dòng)作不靈活，就要將兩平行直導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度（形

狀）作一下適當(dāng)調(diào)整，卡在上下兩銀觸點(diǎn)的凹槽中，不能太緊又不能太松，要使其用手輕輕一碰，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，受阻力小。

5.4儀器經(jīng)過(guò)多次使用后，應(yīng)檢查一下，兩根平行直導(dǎo)線(xiàn)的*是否發(fā)黑，（由于接觸不良，打火花造成的）若發(fā)黑就需拿下來(lái)，用細(xì)砂紙磨光后再用。

5.5教師在實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了便于學(xué)生觀察，提高視覺(jué)效果，可在儀器后面掛一張白紙作背景。

5.6保險(xiǎn)管座設(shè)計(jì)在儀器主體的底部（2A保險(xiǎn)管）。