邮票上的物理学史(23)--电磁学的应用(2)弱电

电应用于信息传送首先是电报.早在奥斯特发现电流的磁效应时,安培就试制过一种电报.他用26根导线连接两地26个相应的字母,发报端用开关控制电流的通断,收报端的每个字母旁各有一个小磁针,以感知对应的导线是否通电.亨利提出在线路的中途加接电源,采用接力方式把信息传到远处.     

创新思维能力的培养

培养创造性人才是全面贯彻素质教育的重要内容,利用物理教学培养创新思维能力是创造教育最有利的阵地之一,其素材丰富,只要有心,各项教学活动中均可体现．１利用绪论课开启创造意识 绪论课既是开启物理大门的钥匙,也是培养各种能力的开端,要有意识地激发学生的兴趣与自信,尤其是让他们体会到创造的乐趣,例如我在绪论课上例举了莫尔斯如何从一个肖像画家变成电报发明人的故事,说的是肖像画家莫尔斯一次乘轮船到美国,为了使旅途有点趣味,同船的一位医生用一个由远处的开关控制的电磁铁吸引铁钉来给莫尔斯变“魔术”,莫尔斯被铁钉…     

测定平行电流间的磁场力

两根平行的长直导线,通以电流时,它们之间的磁相互作用力为式中,I1、I2分别为流过两导线中的电流;d为两导线的间距. 本实验将两根直径为0.140毫米,长为200毫米,表面很光滑的磷铜丝,平行固定在导线架上,见图1,架子四周有调节螺丝可调整导线的平行及间距.由于实验中两导线的间距调得较小(因导线外有漆包着,可避免相碰而造成短路),可用作光学衍射实验中的单缝.另将一激光光束射在此单缝上,整个实验装置见图2.当两长直导线上通过一定的、方向相同或相反的电流时,由于电流与磁场的作用,两导线之间可产生相斥或相吸的现象,而当电流变化时,随之引…     

磁场对电流的作用定量分析仪

磁场对电流的作用是教学中的重点,研制“磁场对电流的作用定量分析仪”,目的在于较精确地演示磁场对电流的作用与电流强度成正比、与导线长度成正比、与磁感应强度成正比、与导线与磁场的夹角的正弦成正比。一、仪器的结构与原理仪器的结构如图1,当电磁铁1和导线2通电后,通电导线因受磁场力的作用,使指针5偏转(注意电流的方向,使指针向右偏转)。移动测力游码12,使指针回到平衡线6,由游码在测力刻度     

莫尔斯（Morse，Samuel Finley Breese，1791-1872）美国发明家（Inventor，America）

莫尔斯1810年毕业于耶鲁大学。在19世纪30年代，由于在一次航海中受到同船乘客杰克逊的影响，莫尔斯开始热衷于电的实验。他决定制造一台电报机，但又觉得力不胜任，因为他对电的知识一无所知。他偶然地遇到了亨利。亨利毫不吝惜地帮助了他，回答了他的所有问题。此后莫尔斯开始为制造电报机谋求援助，在这里，莫尔斯作为一个持之以恒、决心果断的人显示了他的真正才干。他发明．了迄今仍被称为“莫尔斯电码”的点、划电报符号。     

一道电学题

一根半径 R=1mm的长直铜线,其中通有随时间变化的电流 I=tA(t为时间),试求离导线 10 cm处的感生电场.参考答案: 研究图1所示的宽度为d、长为1的知形面积,在这个区域内的磁场为因此可计算出穿过矩形面积的通量为由法拉第定律,有且E是与导线平行的(由楞次定律可知).故有E0为导线中心的感生场,E0=0,所以有请注意,导线表面的感生电场是与导线的半径无关的,即在离导线10 cm处,E10cm10-0V/m一道电学题$湖南师大@罗维治     

为什么安培未能发现电磁感应

一、1822年安培所做的实验 1832年法拉第宣布他发现了电磁感应之后,安培声称,实际上他在1822年就已经发现了一个电流能够感应出另一个电流.事实确是如此.1822年的晚夏,安培在日内瓦重做了他在1821年7月做过的实验.他的助手是他老朋友的儿子奥古斯特·德莱里弗(Auguste dela Rive),实验装置如图1所示. 图1中,DRE是一个固定在支架上的线圈,它是由很多匝绝缘导线绕成的;F和B是线圈的引线,用来与伏打电堆相连;HIG是一个由很细的铜条弯成的铜环,并利用一根穿过线圈的细线把铜环悬挂于P,且使铜环正好同心地悬挂在线圈里面.1821年的实验是将线…     

如何做好P—R图象

研究电源的输出功率和负载的关系是一个重要的电学实验,也是对学生进行图象教学的典型实验.我校学生用的实验器材为WYJ-20/2A高精度直流稳压电源、C31-A型电流表(0.5级)、J236-1型电阻箱(0.5级)、开关、导线等.实验电路图如图1所示,R为负载,R0为定值电阻,充当电源的假内阻,当E、R0调到一定值(如E=6.0 V,R0=10.0Ω)后,调节R的阻值,测量电路中的电流I,计算输出功率P=I2R,在坐标纸上作出P-R图象,可直观地反映输出功率与负载电阻的关系,其图象如图2所示.     

活动示教板

(一) 对发对收电报的示教板在初中讲解电报的收发原理时,在单局发单局收的电报图中讲解还比较容易,但在另一个双方均可收发的电报图,因不能在一个图上同时明显地表示出两个过程,所以,在讲授过程     

也谈回路方程的独立性

一个复杂的线性电路可以用基尔霍夫第一和第二定律求解.若电路有n个节点,m条支路,可列出n个节点电流方程,但独立的电流方程有n-1个;回路电压方程可以列出很多,而独立的电压方程有m-(n-1)个[1].关于如何选择独立回路的问题,最近有位作者给了一个规则[2]:“在所选取的每一个回路中,至少有一条支路未曾在其它回路中出现过.”在下面的简单例子中可以发现,这一具体规则(以下简称旧规则,是不妥的. 图(一)电路有6条支路,3个节点,独立的电流方程有2个,独立的回路电压方程有4个. 容易验证,由回路1,2,3,4列出的电压方程一一sll是独立的(因这四个回路都…     

安培力实验演示仪的改进

高中物理磁场对电流的作用,一直是教学中重要的内容,是高中物理综合性最强的内容之一.但教科书在介绍磁场对电流作用时,只提供了定性的演示实验,如人教版《物理·选修32》(2010年第3版)中介绍演示实验如图1所示,三块相同蹄形磁铁并列放置,将一根直导线悬挂在磁铁的两极间,有电     

电磁波演示仪器

我们为了更清楚的使同学们理解电磁波概念,用旧存零件,仿照物理通报1955年第1期马尔戈林的“演示用超短波振荡器及实验”一文,制造了一套演示仪器。线路如图1。经试验证明6F6真空管五极接法比三极接法良好。屏路电压系用一只80真空管整流,可参阅原文。接收器是用中心接有2.5v小灯泡,晶体检波器及灵敏电流计的半波长天线(直径4毫米,长210厘米)所组成。如图2。 (1)当接收器的A,B,C不连接时,离发射机天线约一米远处,小灯泡可亮。说明电磁波遇到导线,就在导线上引起高频率交流电。调整图1中C_1位置,可得小灯泡最亮点,说明当接收器与发射的电磁波谐振时,电流最强。     

利用电容器制作电流间相互作用演示装置

我们自制的“电流间相互作用演示装置”的特点为 :结构简单 ,教学效果较好 .1　制作材料长为 40 0 mm的铝条两根 ,炭质电刷三块 ,支架杆一个 ,支架座两个 ,电容器 40 0 V,2 2 0μF一个 (铝线越粗 ,所需的电容量越大 ) ,整流管、电阻、开关各一个 .2　制作方法截取铝条两根 ,弯成图 1所示的线框 ,在上支架座上安装一块炭质电刷 ,下支架座上安装两块炭质电刷 (两块炭质电刷之间相隔 1 mm左右 ) ,并在炭质电刷上钻与铝条直径相同的小图 1　线框制作孔 ,安装好线框 ;安装支架及支架座 ,并把线框安在小孔内 ;按图 2所示电路图连接好线路 .图 2　…     

介绍两个用投影仪演示的电学实验

一、演示平行载流导线的相互作用 制作:见图1说明.所给尺寸仅供参考,可根据投影仪大小而定.为使两平行导线之间的距离可调,ABCD四个接线柱在有机玻璃框架上应能左右稍许移动,CD之间以铜片短接. 演示:当由AB接入蓄电池时,可演示异向电流互相排斥;当把AB也短接,由AC接入蓄电池时,可演示同向电流互相吸引.这些均可通过投影仪在银幕上观察. 二、演示洛伦兹力 制作:用直径约 8cm的塑料瓶盖,锉去顶部,把圆圈粘在有机玻璃板上构成圆槽,再如图中说明做好二个电极. 演示:槽中倒入淡食盐水,由AB接入6V蓄电池.电流方向是辐射状地流向圆周或者相反…     

电学中的几件"怪事"

1有电势差却没有电动势的"怪事" 如图1所示,线框abcd在匀强磁场中垂直于磁场方向向右平移,abcd面积中的磁通量没有变化.根据法拉第电磁感应定律,由于△φ=0,则应有E=0,没有感应电动势.但我们看ab和cd两根导线都切割了磁感线,有Ua＞Ub、Uc＜Ud.有电势差,却没有电动势.这岂非"怪事"?其实,可以将ab和cd分别视作电源,由于ab和cd长度相等,则Ua=Ud,Uc=Ub.这样我们可以将ab和cd分别视为两个电动势相等的电源的反串联.如图2所示,电源内部没有电流,也可理解为合电动势为零.若cd＞ab,如图3所示,当abcd向右平移时,△φ=0,E=0,但Ud＞Ua＞Ub.这时,可分别将dc、da、ab视为三个电源,如图4所示,仍可理解合电动势为零.如图5所示,若将abcd与负载相连,当线框向右运动时,负载中必然有电流.     

论证安培环路定律的两点补充

关于真空中磁场的安培环路定律常常“只给出无限长直导线情形的证明,并把闭合积分环路L限制在与导线垂直的平面里”[1],接着就把这个定律推广到任意形状的空间闭合回路和任意形状的电流中去应用,这使初学者往往产生某些疑虑.为此,建议作两点补充:一、直圆柱面上任意闭合回路的B的环流 假设有一无限长载流直导线,流过的电流为1,今作一个底面垂直直导线,半径为r的直圆柱面(图一).根据毕奥-萨伐尔定律,圆柱面上各点的B的大小为方向为该点所在圆周的切线方向.因此,沿圆周闭合回路的B的环流为今统直圆柱面一周,任意作一闭合回路abca,则记ds—C…     

一个特殊回路上感生电动势的计算

《物理教师》2007年第2期倪志强等老师《探析感应电动势——对一道习题及解法的商榷》一文中,有这样的一个习题： 如图1所示,用均匀导线做成的矩形线框,每边长0．2m,正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中,     

另一类电流叠加原理

有一类求等效电阻的问题[1][2],曾利用这样一个原理:绕经电路里某一元件的电流,等于各电流源单独输入时的叠加,一般普通物理教科书没有提到这个原理,本文就这个问题给出证明并讨论其成立条件。以恒在运用该原理时能清楚其原由而不致错误引用. 定理:任一无源线性元件网络,流经某一元件的电流等于各电流源单独馈入时流经该元件的电流的叠加. 证明: 我们只讨论两个电流源输入的情形.下述论证很容易推广至多输入情况.图1.的方框表示由p条支路及n个节点组成的电路网络.任意选取两对节点(例如a和b,c和d)由其中引出导线用作以后输入电流. 建立电路…     

土星的高分辨率微波象

美国加州理工学院的Grossman,Muhleman和Berge在1986年6—9月,用位于新墨西哥州的高空间分辨率和高灵敏度的甚大天线阵望远镜(VLA),在2cm和6cm波长对土星进行了四天观测.在处理后得出图1和图2的土星高分辨率微波象.它们分别是上星在 2cm和 6cm波长上的射电轮廓图和线偏振矢量图(包括偏振强度的大小和方向).1.圆面和环的亮温度 将亮度图直接和在土星与九个稳定强度区——盘、四个环和四个尖角的模型拟合,可以得出土星圆面亮温度在2.01cm和6.17cm波长分别为140.4K和176.7K.详细结果列于表1中.6cm资料显示出在北半球中纬度区有一条增亮的带…     

邮票上的物理学史(20)--麦克斯韦的电磁理论

法拉第丰硕的实验成果和他新颖的场的观念为电磁现象的统一理论准备了条件.完成这一历史任务的是卓越的英国物理学家麦克斯韦(1831～1879年).图1的邮票是圣马力诺1991年发行的纪念无线电百年系列邮票中的第一张.溯本探源,无线电的发明当然得从麦克斯韦电磁理论的提出算起.图中的花体字母是C＝J+D,它是原来形式的麦克斯韦方程组的第一个方程.图2是发行这张邮票的首日邮戮.