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平行通电导线间的相互作用受迫振动与共振演示
王杏娣金平实验一平行通电导线间的相互作用
每当讲到电流和电流之间也会通过磁场发生相互作用这部分内容时，总觉得缺乏相应的演示实验，往往只能利用挂图讲解，因而不能给学生一种直观的印象．如果能自制一个平行通电导线演示器进行演示，这个问题就会迎刃而解．下面介绍平行通电导线演示器的结构及制作．

图1
仪器结构如图1所示，其主要部分是用两条平行悬挂的铝箔作为导体，铝箔长约40～50ｃｍ，宽约1．5ｃｍ，可以用电容器中的铝箔剪制而成．安装铝箔时，在其两端来回弯折几次，使该处略有弹性．铝箔不要拉得太紧，两条铝箔相距1．5～2ｃｍ，为了使现象比较明显，可在铝箔中部贴一条红纸作标志，同时为了防止气流吹动铝箔，外面装上一个玻璃罩．按键开关Ｓ１与铝箔两端接线柱Ａ、Ｂ、Ｃ和换向开关Ｓ等之间的连接关系如图2所示．

图2
使用方法按如图2所示连接好电路，断开开关Ｓ，电源的正、负极分别接到Ａ、Ｂ接线柱上，当按下按键开关Ｓ１时，两条平行铝箔中通过相反方向的电流，于是两条铝箔便互相排斥而远离，此时两条铝箔中间的最大距离可达5ｃｍ左右．然后把电源的两极分别接到Ｂ、Ｃ接线柱上，闭合开关Ｓ后再按下按键开关Ｓ１，这时两条平行铝箔中通过的电流方向相同，于是两条铝箔便互相吸引而靠拢．这个实验演示效果非常明显，操作简便，给学生留下了非常深刻的印象．应该注意的是，实验时的电流很大，超过10Ａ，只能瞬时通电，否则容易烧坏铝箔．实验二受迫振动与共振演示在讲到共振现象可能造成损害时，经常会讲到军队或火车过桥的时候，整齐的步伐或火车对铁轨接头处有节凑的撞击，都是周期性的驱动力，如果它们的频率接近桥梁的固有频率时，就可能使桥梁的振幅增大到使桥梁断裂的程度．学生只能通过想象而被动接受，缺乏直观的认识，为了生动地展示这种客观事实，可自制一共振演示器演示该现象．

图3
仪器结构如图3所示，底座两端可用光具座的铸铁支脚支撑，面板可选用印刷电路板或有机玻璃板，厚度为1．5ｍｍ,长为90ｃｍ，宽10ｃｍ，它们弹性好，能量不易损失，面板中间下面固定一只6Ｖ小型直流电动机，上面固定一只偏心轮（固定偏心轮的附件可用Ｊ2418型小型电动机模型的支架、皮带轮和转轴都可利用，偏心轮也可用电枢绕组即线圈制成）．面板一端安装一只30Ω的电位器，用来调节电动机的转速，面板中间的边缘再固定一支软笔，用来描绘面板振动的振幅大小，木制框架是为拉动纸带而设计的，固定在铸铁支脚上．使用方法接上电源，电动机与电位器串联，偏心轮在皮带轮的带动下转动，这时面板受到一个周期性的驱动力做受迫振动，通过调节电位器控制电动机的转速来调整偏心轮的转速，使驱动力的频率发生变化，当驱动力的频率接近面板的固有频率时，板面发生共振．如果一边调节电位器，一边在木制框架上匀速拉动纸带，就能如实地记录下面板的振幅变化情况，当发生共振时，最大振幅可达10ｃｍ以上，效果相当显著．如果改变面板的质量，面板的固有频率也将发生改变，因此可以演示多个频率的共振现象．以上两自制演示实验，取材容易，制作简单，效果明显，说明问题，同行可以试之．