一、名称

定量探究安培力演示实验仪

二、制作者

陈萌、刘清静

三、指导教师

代珍兵、董小庆

四、原理

通过调节滑动变阻器来改变电流大小，通过数字电流表来反映线圈电流，多匝线圈共有250匝，每50匝接入一个开关，可以通过闭合不同开关来实现匝数的改变。磁场部分：主要由两块铁氧体磁铁构成，使其形成匀强磁场，同时将磁铁放入用亚克力板做成的框架内，防止其位置改变影响实验效果。另外将磁铁放置在带有度数的转盘内，便于改变磁场与电流的夹角，从而探究安培力与磁场和电流夹角的定量关系。测量数据部分：本实验仪器通过电子秤示数变化来反映安培力大小变化，并在实验开始前进行去皮，使电子秤读数为0克。通电直导线在磁场中会受到安培力的作用，在该仪器中根据左手定则，则可以判断出线圈受到的安培力方向是向下的，其放置在电子秤上，线圈就会给电子秤施加压力，因此电子秤上就会有相应的示数，该示数可以反映安培力的大小。

五、功能

在人教版教材中，通过导线的摆角探究影响通电导线受力的因素，只能对其进行定性分析。在教科版教材中，可通过弹簧测力计与电流天平读数反映安培力的大小，但是由于安培力较小不能准确反映安培力的大小。而定量探究安培力演示实验仪则可以对其进行定量测量且具有数据准确、操作方便等特点，具有创新性与推广性。

六、使用方法

1.探究安培力f和电流大小I之间的关系：选择50匝的线圈并保持导线长度不变，转动转盘选择90度使角度θ不变，调节滑动变阻器使电流大小为0.3A。待电子秤读数稳定后读数2.0克,再次调节滑动变阻器使电流大小为0.4A,待电子秤读数稳定后读数为2.4克。调节滑动变阻器使电流大小按照表格式数依次变化，并记录相应读数填入Excel表格中绘制图像，可以得到安培力F是电流I的正比例函数。

2.探究安培力大小F与导线长度l之间的关系：选择电流大小为0.4A并保持电流大小不变，选择角度为90度并保持角度θ不变，现在我们选择匝数为50匝，待电子秤读数稳定后读数为1.9克，接着选择闸数为100匝，移动滑动变阻器使电流大小为0.4A不变，待电子秤读数稳定后读数为4.1克，按照匝数变化重复上述步骤，并将相应数据填入Excel表格中绘制图像，可以得到安培尼f是均匀磁场中导线长度l的正比例函数。

3.探究安培力大小F与磁场和电流夹角θ之间的关系:我们选择匝数为50匝并保持导线长度不变，选择电流为0.4A并保持电流大小不变,转动转盘使角度为0度,此时电子秤读数为0克。转动转盘使角度为30度，待电子秤读数稳定后读数为1.0克。转动转盘使角度为45度，读数为1.5克。转动转盘使角度为60度，读数为1.7克。依次转动转盘使角度从0-360度变化,记录相应读数并将数据填入Excel表格中绘制图像，可以得到安培力F是导线电流夹角正弦值sinθ的正比例函数。

综合以上三个探究实验可以得到安培力大小与电流I、导线长度l、电流和磁场角度的正弦值sinθ均呈线性关系。

编辑：代珍兵