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中学物理实验教学实验报告3 - 电学演示实验研究

2022-07-28 来源:易榕旅网
电学演示实验研究

实验报告

【实验目的】

1.2.3.4.

熟悉电学相关仪器使用,熟练基本操作积极主动参与实验过程,获得实验体会明确实验原理注意事项,掌握操作要领探讨严谨科学教学方法,提高教学技能

【实验器材】

实验仪器如下所示:

摩擦起电静电计验电器静电检验装置

静电检验装置静电检验装置静电检验装置静电屏蔽装置

放电现象演示正负电荷检验器电流磁场演示器

磁场演示板磁场演示器

直流电流磁感应强度

演示器

右手定则演示器

电场线演示器洛伦兹力演示器演示电磁继电器盖革计数器

常用电容器示教板可拆变压器手摇交直流发电机

光导纤维应用演示器光电效应演示器通电断电自感现象演示仪

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【实验过程与数据处理】一、电与电荷的研究

电是像电子和质子这样的亚原子粒子之间的产生排斥力和吸引力的一种属性。它是自然界四种基本相互作用之一。自然界的闪电是电的一种现象电是一种自然现象,是一种能量。电或电荷有两种:我们把一种叫做正电、另一种叫做负电。通过实验我们发现带电物体同性相斥、异性相吸,其吸引力或排斥力遵从库仑定律。电是个一般术语,包括了许多种由于电荷的存在或移动而产生的现象。这其中有许多很容易观察到的现象,像闪电、静电等等,还有一些比较生疏的概念,像电磁场、电磁感应等等。

电荷是物质、原子或电子等所带的电的量。单位是库仑(记号为C)。我们常将“带电粒子”称为电荷,但电荷本身并非“粒子”,只是我们常将它想像成粒子以方便描述。因此带电量多者我们称之为具有较多电荷,而电量的多寡决定了力场(库仑力)的大小。此外,根据电场作用力的方向性,电荷可分为正电荷与负电荷,电子则带有负电。根据库仑定律,带有同种电荷的物体之间会互相排斥,带有异种电荷的物体之间会互相吸引。排斥或吸引的力与电荷的乘积成正比。

(一)电荷的产生

科学规定:与用丝绸磨擦过的玻璃棒所带的电相同的,叫做正电;与用毛皮磨擦过的橡胶棒带的电相同的,叫做负电。

实验1-1:正负电荷的产生实验演示

实验过程:丝绸摩擦过的玻璃棒,毛皮摩擦过的橡胶棒,丝绸摩擦过的橡胶棒,毛皮摩擦过的玻璃棒,橡胶棒摩擦过的玻璃棒,丝绸摩擦过的毛皮,然后进行验电。

(二)起电的实质

两个物体互相摩擦时,因为不同物体的原子核束缚核外电子的本领不同,所以其中必定有一个物体失去一些电子,另一个物体得到多余的电子。摩擦引起电子转移,失去电子的带正电,得到电子的带负电。

(三)起电的方式1.摩擦起电:

摩擦起电是电子由一个物体转移到另一个物体的结果。因此原来不带电的两个物体摩擦起电时,它们所带的电量在数值上必然相等。摩擦过的物体具有吸引轻小物体的现象。两种电荷:自然界中只存在两种电荷。规定绸子摩擦过的玻璃棒带的电荷叫正电荷,用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫负电荷。

电荷间的相互作用:同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。

任何两个物体摩擦,都可以起电。18世纪中期,美国科学家本杰明·富兰克林经过分析和研究,认为有两种性质不同的电,叫做正电和负电。物体因摩擦而带的电,不是正电就是负电。科学上规定:与用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电相同的,叫做正电;与用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电相同的,叫做负电。

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2.感应起电:

感应起电是物体在静电场的作用下,发生了的电荷上再分布的现象。比如:一个设备加电工作的过程中,产生了一定的电磁场,外围的物体受场的作用会感应出部分电荷,如显示器的屏幕带电现象。而容性起电就比较复杂了,它是由于已经具有一定电荷的带电体在与另一物体靠近、分离时。根据平行板电容公式c=εS/4πkd(S为金属片的正对面积,d为两金属片间的距离)。系统电容发生改变,由Q=CV(C为电容,V为电压)可知,携带一定电量的物体或人体上的静电电位将发生变化,这就会导致集成块等微电子器件的损坏。

感应起电的实质是在带电体上电荷的作用下,导体上的正负电荷发生了分离,使电荷从导体的一部分转移到了另一部分,只有导体上的电子才能自由移动,绝缘体上的电子不能那么自由移动,所以导体能发生感应起电,而绝缘体不能。

感应起电的导体处处电势相等:因为是导体,假设导体有两点之间有电势差,那么他们之间就会有电流出现,使电势差变为零。所以导体处处电势相等。

实验1-3:感应起电机实验

感应起电机,是一种能连续取得并可积累较多正、负电荷的实验装置。感应起电机所产生的电压较高,与其他仪器配合后,可进行静电感应、雷电模拟实验、演示尖端放电等有关静电现象的实验。

感应起电机,使用感应起电机前,必须先进行目测各部件是否完好,紧固件是否松动,如发现故障要待排除后才能使用。对起电机目测时要注意以下几点:

(l)两电刷应互成90度夹角,各与横梁成45度。

(2)集电杆的电梳的尖针不能触及起电圆盘。(3)电刷与金属箔片的接触要可靠。

(4)两传动皮带的其中一根在传动轮间交叉安装,以使两起电圆盘工作时反向旋转。使用感应起电机时要保持室内空气干燥无尘污,如空气潮湿或低温季节,圆盘表面会形成一层水雾,该水雾与圆盘表面的尘埃等杂

质形成导电层,从而影响实验的效果。

为了克服上述原因造成的起电机不起电的现象,可事先把起电机放在阳光下照射片刻,也可用红外线灯或自制的烘箱进行烘烤,烘烤的温度在圆盘处不得超过40℃。操作起电机时,动作要缓和,由慢到快,但速度不能太快,以防起电机发生共振而损坏机件。起电机带电后(包括刚停止摇动时),集电杆等处会集结电荷,这时人体各部分如不慎触及,就会产生电击的强烈刺激。但是,起电机所带的电虽电压很高(约几万伏),但其电流却极小,一般仅几个微安,对人体无多大危害。起电机使用完毕应罩上防尘的塑料袋,并存放在干燥的橱内。

3.接触起电:

接触起电是物体带电的三种方式之一,即一个不带电的导体跟另一个带电体接触后分开,使不带电的导体带上电荷的方式。

若是两个完全相同的绝缘金属球ab,让a带电量为Q,若ab接触,因为ab是完全相同的金属球,可以认为两球带等量电荷,此时ab均带Q/2的电荷。

接触起电的本质仍然是电子的转移。

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(四)检验电荷正负的方法1.用已知电荷检验未知:

用有已知电荷的验电器去检验未知电荷,如角度变小说明是与已知电荷相反,角度变大则是相同。

实验1-4-1:验电器的使用

验电器是检验物体是否带电的仪器。验电器可用于鉴别带电体所带电荷的正负。例如,先以带正电的带电体与验电器接触,使金箔带正电,张开一定角度,然后,将待鉴别的带电体携至圆盘附近,若带电体带正电,则张角增大,反之减小。

验电器上部是一金属板(或者也有用金属球),它和金属杆相连接,金属杆穿过橡皮塞,其下端挂两片极薄的金属箔,封装在玻璃瓶内。检验时,把物体与金属板接触,如果物体带电,就有一部分电荷传到两片金箔上,金属箔由于带了同种电荷,彼此排斥而张开,所带的电荷越多,张开的角度越大;如果物体不带电,则金属箔不动。当已知物体带电时,若要识别它所带电荷的种类,只要先把这带电体与金属球接触一下,使金箔张开。然后,再用已知的带足够多正电的物体接触验电器的金属球,如果金属箔张开的角度更大,则表示该带电体的电荷为正的;反之,如果金属箔张开的角度减小,或先闭合而后张开,则表示带电体的电荷是负的。以上事实意味

着,带电体再增加同种电荷时,电荷的量值增大;带电体再增加异种电荷时,电荷的量值减小。

因此,人们通常将正、负电荷分别表示为正值和负值。例如。将带有等量异种电荷的物体相接触,它们所带正、负电荷之代数和为零,表现为对外的电效应相互抵消,宛如不带电一样。这时,它们呈电中性。这种现象叫做放电或电中和。

实验1-4-2:静电计的使用

静电计,又叫电势差计或指针验电器,它是中学静电实验中常用的半定量测量仪器。包括小球a、指针bc的中心杆A用绝缘塞D固定在有前后玻璃窗的圆形金属外壳B上;B的侧下方有一个接线柱;整个装置固定在一个绝缘支架上。

静电计可以用来检验物体所带电荷的种类(正或负)。

正确的检验方法是“感应法”。具体办法是先使静电计中心杆A带上已知种类的电荷。例如用丝绸摩擦过的玻璃棒接触a球,使A带上正电荷,静电计指针张开一个中等角度。若带电体由远处向静电计移近的过程中,静电计指针张角越来越大,则此物体带的电荷与静电计原来所带的电荷同类(正电

荷)。因为带正电荷的物体移近时,与a处的正电荷

相斥,使A上的正电荷向下端c、d处集中,c和d间的斥力增加,a随之增大。若物体所带正电荷较多或移得很近时,c和d处的正电荷可能达到或超过原来A所带的全部正电荷,张角变得更大。这时a处不带电或带负电。总之,只要物体带正电荷,它移近带正电荷的静电计时,静电计指针张角将单调增大)。而带电体移去的过程中,静电计指针的角单调减小。

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反之,若带电体由远处移近带(正)电的静电计的过程中,静电计指针张角越来越小或者先逐渐减小至闭合继而张开,则此物体所带电荷与静电计原来所带电荷是异种电荷(负电荷)。因为带负电荷的物体移近时,与正电荷相吸引,使A上的正电荷由c和d处向a处转移。c和d处的正电荷少了,静电计指针张角也就小了。若物体所带负电荷较多或移得较近,则可能使全部正电荷集中在a处,c和d处没有电荷,指针闭合。带电体再移近,则a处正电荷超过原来A上的全部正电荷,c和d处带负电,指针重新张开。带电体移去的过程中,指针逐渐闭合继而逐渐张开。若物体带负电荷较少或较远,则向带正电的静电计移近时,指针张角单调减小。

当物体带电较多时,只要注意不过分接近静电计,避免静电计与带电物体间放电,则用感应法检验电荷正负,物体上的电荷没有损失,可以重复验证,得出准确的结果。

2.正负电荷验电器:

将未知电荷直接触于触头,正电荷灯亮,说明未知电荷是正电荷,反之是负电荷。

实验1-4-3:正负电荷检验器

实验过程:丝绸摩擦过的玻璃棒,毛皮摩擦过的橡胶棒,分别将玻璃棒和橡胶棒去碰正负电荷验电器,现象是玻璃棒是正电荷灯亮,橡胶棒是负电荷灯亮。

3.用氖管检验正负电荷:

氖管发光现象是电势低处发亮,电势高处暗,所以检测时,未知电荷这边亮则是负电荷,相反则是正电荷。

实验1-4-4:氖管做正负电荷检验器

在静电实验中,常常要检验带电体上电荷的电性。用验电笔中的短氖管做成一个正负电荷检验器,使用起来十分方便。

其实短氖管本身就可作为带电体电性检验器。当氖管一端接触带电体,另一端接地,若氖管的辉光发生在接地端的电极,则表明带电体带正电荷;反之,若氖管的辉光发生在靠近带电体一端的电极,则表明带电体带负电。这样,通过观察辉光在氖管中出现的位置,就能准确地检验带电体上电荷的电性。

为了使用时简便、安全,可把短氖管固定在长约40厘米的胶水棒上,并在短氖管的另一端焊接一段长2~3厘米的硬导线作为尖端,如图所示。使用时,用手握棒,使其尖端接触带电体,根据氖管发光的位置就可判断带电体的电性。

氖管中辉光位置就能确定带电体上电荷的正负,这是由氖管的辉光放电特性决定的。

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长氖管在标准发光时,从阴极到阳极空间依次是:1.阿斯顿暗区、2.阴极光层、3.阴极暗区、4.负辉区、5.法拉第暗区、6.正柱区、7.阳极暗区、8.阳极光层。如图3-5所示。由气体辉光放电原理可知,在外加电压不变的情况下,当长氖管的两极逐渐靠近时,阳极光层先消失,接着是正柱区缩短以致消失,然后法拉第暗区也缩短、消失,最后负辉区的长度也随着缩短,但靠阴极一端的负辉区的明显界线位置不变。当阳极与这个清楚的界线非常接近时,一般情况下,辉光放电就停止了。但是,如果

外加电压很高,辉光放电仍可进行,这时就只能观察到阴极的橙色光层,这就

是所谓的阻滞放电。在静电实验中电压较高,短氖管两极又靠得很近,氖管中的辉光放电就是阻滞放电情况,看到的电辉就是阴极光层,它在阴极表面,即氖管电势较低的一端。因此用短氖管检验带电体时,若辉光出现在靠近带电体一端的电极,说明带电体的电势低于地电位,带电体带负电;反之,说明带电体带正电。这样,通过观察短氖管中辉光出现的位置,就能很快地确定出带电体上电荷的正负。

(五)电荷守恒定律

电荷守恒定律:电荷是物质的属性,它不是凭空产生或消失,只能从一个物体转移到另一个物体上,或者从物体的部分转移到另一部分,这就是电荷守恒定律。这一点类似于动量定理。电荷守恒定律是物理学中重要的基本定律之一。

电荷守恒定律是物理学的基本定律之一。它指出,对于一个孤立系统,不论发生什么变化,其中所有电荷的代数和永远保持不变。电荷守恒定律表明,如果某一区域中的电荷增加或减少了,那么必定有等量的电荷进入或离开该区域;如果在一个物理过程中产生或消失了某种电荷,那么必定有等量的异号电荷同时产生或消失。

二、静电研究

静电一种处于静止状态的电荷。

在干燥和多风的秋天,在日常生活中,人们常常会碰到这种现象:晚上脱衣服睡觉时,黑暗中常听到噼啪的声响,而且伴有蓝光,见面握手时,手指刚一接触到对方,会突然感到指尖针刺般刺痛,令人大惊失色;早上起来梳头时,头发会经常“飘”起来,越理越乱,拉门把手、开水龙头时都会“触电”,时常发出“啪、啪”的声响,这就是发生在人体的静电。

物质都是由分子构成,分子是由原子构成,原子中有带负电荷的电子和带正电荷的质子构成。在正常状况下,一个原子的质子数与电子数量相同,正负平衡,所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围,一经外力即脱离轨道,离开原来的原子而侵入其他的原子B,A原子因缺少电子数而带有正电现象,称为阳离子、B原子因增加电子数而呈带负电现象,称为阴离子。造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道,这个外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能等)在日常生活中,任何两个不同材质的物体接触后再分离,即可产生静电。

(一)检验静电平衡的分布情况

导体中(包括表面)没有电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态。均匀导体达到静电平衡的条件是导体内部的合场强处处为零。导体的特点是它具有可以自由移动的电荷,这些自由电荷在电场中受力后会做定向运动,而“静电平衡”指的是导体中的自由电荷所受的力达到平衡而不再做定向运动的状态。

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静电平衡内部电场的特点:处于静电平衡状态得导体其合场强为零。处于静电平衡的导体,其外部表面附近任何一点的场强方向跟该点的表面垂直。处于静电平衡状态的整个导体是个等势体,它的表面是个等势面。地球是一个极大的导体,可以认为处于静电平衡状态,所以它是一个等势体。

静电平衡时,导体上的电荷分布有以下三个特点:

(1)导体内部没有净电荷,正负净电荷只分布在导体的外表面。(2)导体内部无场强,表面场强垂直于表面且满足E=σ/ε。

(3)在导体表面,越尖锐的地方,电荷的密度(单位面积的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有电荷。称为尖端放电现象。

实验2-1:静电平衡现象实验

实验原理:在导体表面,越尖锐的地方,即曲率越大的地方,电荷的密度(单位面积的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有电荷。

实验过程:有各种不同形状的金属模型,表面上粘有云母片,将感应起电机产生静电与之相连接,将会发现有些地方的云母片飞起来了,而有些地方没有。

(二)静电屏蔽现象

导体的外壳对它的内部起到“保护”作用,使它的内部不受外部电场的影响,这种现象称为静电屏蔽。

将导体放在电场强度为E外的外电场中,导体内的自由电子在电场力的作用下,会逆电场方向运动。这样,导体的负电荷分布在一边,正电荷分布在另一边,这就是静电感应现象。由于导体内电荷的重新分布,这些电荷在与外电场相反的方向形成另一电场,电场强度为E内。根据场强叠加原理,导体内的电场强度等于E外和E内的叠加。当导体内部总电场强度为零时,导体内的自由电子不再移动。

物理学中将导体中没有电荷移动的状态叫做静电平衡。处于静电平衡状态的导体,内部电场强度处处为零。由此可推知,处于静电平衡状态的导体,电荷只分布在导体的外表面上。如果这个导体是中空的,当它达到静电平衡时,内部也将没有电场。

实验2-2:静电屏蔽实验

实验过程:将起电器寄到鸟笼外壳上,观察鸟笼外表面上的云母片和里面的云母片,通电后,外面的云母片是飘起来的,而里面的云母片则没有反应。说明里面没有电荷。

实验原理分析:

1.封闭导体壳内部电场不受壳外电荷或电场影响

如壳内无带电体而壳外有电荷q,则静电感应使壳外壁带电。静电平衡时壳内无电场。

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这不是说壳外电荷不在壳内产生电场,根本是q与外壁带电电场抵消。由于壳外壁感应出异号电荷,它们与q在壳内空间任一点激发的合场强为零。因而导体壳内部不会受到壳外电荷q或其他电场的影响。壳外壁的感应电荷起了自动调节作用。封闭导体壳不论接地与否,内部电场不受壳外电荷影响。

2.接地封闭导体壳外部电场不受壳内电荷的影响

如果壳内空腔有电荷q,因为静电感应,壳内壁带有等量异号电荷,壳外壁带有等量同号电荷,壳外空间有电场存在,此电场可以说是由壳内电荷q间接产生。也可以说是由壳外感应电荷直接产生的。

但如果将外壳接地,则壳外电荷将消失,壳内电荷q与内壁感应电荷在壳外产生电场为零。可见如果要使壳内电荷对壳外电场无影响,必须将外壳接地。这与第一种情况不同。总之,封闭导体壳不论接地与否,内部电场不受壳外电荷与电场影响;接地封闭导体壳外电场不受壳内电荷的影响。这种现象叫静电屏蔽。

(三)尖端放电现象

导体尖端的电荷特别密集,尖端附近的电场特别强,就会发生尖端放电。强电场作用下,物体尖锐部分发生的一种放电现象称为尖端放电,他属于一种电晕放电。他的原理是物体尖锐处曲率大,电力线密集,因而电势梯度大,致使其附近部分气体被击穿而发生放电。如果物体尖端在暗处或放电特别强烈,这时往往可以看到它周围有浅蓝色的光晕。

通常情况下,空气是不导电的,但是如果电场特别强,空气分子中的正负电荷受到方向相反的强电场力,有可能被“撕”开,这个现象叫做空气的电离。由于电离后的空气中有了可以自由移动的电荷,空气就可以导电了,空气电离后产生的负电荷就是负离子,失去原子的电荷带正电,叫做正离子。(对孤立导体)导体表面有电荷堆积时,电荷密度与导体表面的形状有关。在凹的部位电荷密度接近零,在平缓的部位小,在尖的部位最大。当电荷密度达到一定的量值后,电荷产生的电场会很大,以至于把空气击穿(电离),空气中的与导体带电相反的离子会与导体的电荷中和,出现放电火花,并能听到放电声。

实验2-3:尖端放电吹蜡烛实验

实验过程:快速摇转起电机,然后用导线连接到尖端导体上,会看到蜡烛的火苗发生偏移。实验中火苗远离的现象比较容易获得,也就是可以很形象的形容这种现象为“吹”蜡烛,但是火苗被吸引的现象较难得到。

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三、电与磁的研究

电场:电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。电场这种物质与通常的实物不同,它不是由分子原子所组成,但它是客观存在的。

电场具有通常物质所具有的力和能量等客观属性。电场的力的性质表现为:电场对放入其中的电荷有作用力,这种力称为电场力。电场的能的性质表现为:当电荷在电场中移动时,电场力对电荷作功(这说明电场具有能量)。磁场:磁场是一种看不见,而又摸不着的特殊物质,它具有波粒的辐射特性。磁体周围存在磁场,磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的。电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质。由于磁体的磁性来源于电流,电流是电荷的运动,因而概括地说,磁场是由运动电荷或电场的变化而产生的。

电与磁:历史上,电与磁是分别发现和研究的。后来,电与磁之间的联系发现了,如奥斯特发现的电流磁效应和安培发现的电流与电流之间相互作用的规律。再后来,法拉第提出了电磁感应定律,这样电与磁就连成一体了。

19世纪中叶,麦克斯韦提出了统一的电磁场理论,实现了物理学的第二次大综合。电磁定律与力学规律有一个截然不同的地方。根据牛顿的设想,力学考虑的相互作用,特别是万有引力相互作用,是超距的相互作用,没有力的传递问题(当然,用现代观点看,引力也应该有传递问题),而电磁相互作用是场的相互作用。从粒子的超距作用到电磁场的“场的相互作用”,这在观念上有很大变化。场的效应被突出出来了。电场与磁场不断相互作用造成电磁波的传播,这一点由赫兹在实验室中证实了。电磁波不但包括无线电波,实际上包括很宽的频谱,其中很重要的一部分就是光波。光学在过去是与电磁学完全分开发展的,麦克斯韦电磁理论建立以后,光学也变成了电磁学的一个分支了,电学、磁学和光学得到了统一。

这个统一在技术上有重要意义,发电机、电动机几乎都是建立在电磁感应基础上的。电磁波的应用导致现代的无线电技术。直到现在,电磁学在技术上还是起主导作用的一门学问,因此,在基础物理学中电磁学始终保持它的重要地位。

(一)电场线

为形象地描述场强的分布,在电场中人为地画出一些有方向的曲线,曲线上一点的切线方向表示该点场强的方向。电场线的疏密程度与该处场强大小成正比。

电场线也称电力线。电场是一种物质,电场线不是客观存在的一种物质,而是我们人为地画出的形象描述电场分布的辅助工具。

在没有电荷的空间,电场线具有不相交、不中断的特点.

静电场的电场线还具有下列特性:(1)电场线不闭合,始于正电荷或无穷远处终止于负电荷或无限远;(2)电场线垂直于导体表面;(3)电场线与等势面垂直。感应电场的电场线具有下述特性:(1)电场线是闭合的;(2)闭合的电场线包围磁感线。

实验3-1:电场线演示器

仪器与投影仪配合,可演示点电荷、同种电荷、异种电荷、平行板、尖形导体、静电感应等电场线的形象。结构在装有混合油的有机玻璃容器中,封入不同形状的导体,并于油中放入发丝。六块器件装在一木盒内。

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实验方法:

1.实验前,应使发丝在混合油中分布均匀,再放到投影仪上。为此,应摇动器件,在水平方向上,呈各种倾角,耐心的做这项工作。

2.当室温低于15℃时,要将器件置于投影仪上预热,以增大油液的流动性,不然很难做到发丝分布均匀和演示时电力线形象的观察。

3.将器件放到投影仪上,调节投影仪镜头,使图象清晰。

4.用带鳄鱼夹的导线,将器件与感应起电机连接起来,摇动起电机,使电场线形象慢慢呈现。

5.如果没有感应起电机或高压静电电源,也可用有机玻璃棒与绸子摩擦,然后用有机玻璃棒给器件带电(多给几次),也可观察,但效果稍差。

注意事项:

1.当气温低,给器件加温时,不能用火焰直接烘烤,只能在投影仪上或温水中加温。

2.注意存放,勿使碰撞.以免漏油。3.用毕放回盒内,以免散失。

(二)磁感线

在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致,这样的曲线叫做磁感线。

磁感线的概念是著名物理学家法拉第最先发明并引入的。在电场中可以用电场线形象地描述各点的电场场方向,在磁场中也可以用磁感线形象地描述各点的磁场方向,磁感线是在磁场中画出而实际不存在的一些有方向的曲线(也有直的),这些曲线上每一点的切线方向都和这点的磁场方向一致。

实验3-2-1:磁感线的观察实验

磁感线是闭合曲线。规定小磁针的北极所指的方向为磁感线的方向。磁铁周围的磁感线都是从N极出来进入S极,在磁体内部磁感线从S极到N极。

实验过程:将磁铁分别放在演示板和演示器中,轻轻敲击几下,小磁针就会顺着磁感线的方向摆动,便可以得到如图所示的实验现象。

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实验3-2-2:电流磁场演示器

方向和大小都不随时间改变的电流,直流电也是恒定电流。恒定电流产生恒定电场,同时,也产生恒定磁场,但恒定电场与恒定磁场的场量是相互独立的。由于恒定电场的作用,导体中的自由电荷定向运动的速率增加;而运动过程中会与导体内部不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电荷的平均速率不随时间变化。

磁场是一种看不见,而又摸不着的特殊物质,它具有波粒的辐射特性。磁体周围存在磁场,磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的。电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质。由于磁体的磁性来源于电流,电流是电荷的运动,因而概括地说,磁场是由运动电荷或电场的变化而产生的。

恒磁场又称为静磁场,而交变磁场,脉动磁场和脉冲磁场属于动磁场。磁场的空间各处的磁场强度相等或大致相等的称为均匀磁场,否则就称为非均匀磁场。离开磁极表面越远,磁场越弱,磁场强度呈梯度变化。

1.恒定磁场:磁场强度和方向保持不变的磁场称为恒定磁场或恒磁场,如铁磁片和通以直流电的电磁铁所产生的磁场。

2.交变磁场:磁场强度和方向在规律变化的磁场,如工频磁疗机和异极旋转磁疗器产生的磁场。

3.脉动磁场:磁场强度有规律变化而磁场方向不发生变化的磁场,如同极旋转磁疗器、通过脉动直流电磁铁产生的磁场。

4.脉冲磁场:用间歇振荡器产生间歇脉冲电流,将这种电流通入电磁铁的线圈即可产生各种形状的脉冲磁场。脉冲磁场的特点是间歇式出现磁场,磁场的变化频率、波形和峰值可根据需要进行调节。

实验过程:首先导入一些铁屑,然后连接电线,逐渐加大电压。然后就会看到铁屑逐渐被吸引,形成类此的磁力线。说明电流能够产生磁场。做的过程中给,螺旋型的电流磁场演示器可以看到比较明显的现象。但是另外一个现象就不是特别的清楚,个人认为是由于线圈数比较小,而且两个线圈分开较远产生的不是匀强磁场,所以对铁磁的吸引力就不是很强。其中实验仪器是由直线电流磁场、环形电流磁场、螺线管磁场演示器三件组成,均用多匝线圈代替单股导线,以增大磁感应强度,增强演示效果。

(三)磁感应强度

磁感应强度,描述磁场强弱和方向的基本物理量。是矢量,常用符号B表示。磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。在物理学中磁场的强弱使用磁感强度(也叫磁感应强度)来表示,磁感强度大表示磁感强;磁感强度小,表示磁感弱。

这个物理量之所以叫做磁感应强度,而没有叫做磁场强度,是由于历史上磁场强度一词已用来表示另外一个物理量了。

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实验3-3-1:直流电流磁感应强度演示器

本实用新型属物理演示实验仪器。它由透明正切刻度盘的测磁计、透明刻度盘的电流表,矩形线圈及投影仪构成。该仪器采用投影方式定量演示直线电流磁场的磁感应强度B与电流强度I和距离r之间的关系。由于利用投影演示方法和特殊设计的测磁计可使以往只能在水平面进行观察的小磁针和电流表变成在竖直面上放大观测,各物理量可直接测量,本仪器可供高校普通物理教学和高中物理教学使用。

实验过程:打开电源,从最低的电压输入开始,依次增大,观察电流表的示数变化,并记录数据。

实验3-3-2:右手定则演示器

电磁学中,右手定则判断的主要是与力无关的方向。如果是和力有关的则全依靠左手定则。即,关于力的用左手,其他的(一般用于判断感应电流方向)用右手定则。(这一点常常有人记混,可以发现“力”字向左撇,就用左手;而“电”字向右撇,就用右手)记忆口诀:左通力右生电。

右手定则演示器涉及一种初、高中物理教学仪器,它含有线圈,其特征是还包括感生电流检测处理部件、模拟显示感生电流方向的显示部件,它们顺次连接;当穿过它线圈中的磁通量在改变时,能模拟显示导体中感生电流的方向,当用它演示左手定则时能模拟显示导体中电流的方向,且都可以不用电流计,由于电流方向能直观显示,所以能强化学生记忆,有利于区分左、右手定则,弥补了现有电磁学仪器不能模拟显示导体中电流方向的缺陷。

实验3-3-3:洛伦兹力演示器

运动电荷在磁场中所受到的力称为洛伦兹力,即磁场对运动电荷的作用力。洛伦兹力的公式为F=QvB。感受到电场的作用,正电荷会朝着电场的方向加速;但是感受到磁场的作用,按照左手定则,正电荷会朝着垂直于速度V和磁场B的方向弯曲(详细地说,应用左手定则,当四指指电流方向,磁感线穿过手心时,大拇指方向为洛伦兹力方向)。在国际单位制中,洛仑兹力的单位是牛顿。洛伦兹力方向总与运动方向垂直。洛伦兹力永远不做功。洛伦兹力不改

变运动电荷的速率和动能,只能改变电荷的运动方向使之偏转。

洛伦兹力演示仪器可直接观察电子束在磁场中的受力情况。由电源电路,调制电路,6E1调谐指示管和磁致偏转系统组成。用价廉的6E1管取代了传统的昂贵的洛伦兹力演示管,使电路结构简化。整机体积小,操作方便,成本约为传统摸拟洛伦兹力演示仪的25%,而演示效果不变。洛伦兹力演示仪由电子枪、偏转系统、荧光屏组成的发射显示系统和电源电路,调制电路组成,其特征在于发射显示系统由6E1调谐指示管和磁致偏转系统组成,6E1指示管包括电子枪和荧光屏,磁致偏转系统为装于管外的带铁芯的偏转线圈,指示管与线圈铁芯垂直,有调制电位器用以选择调谐指示管的最佳工作状态,有电位器改变激磁电流的大小,有转换开关改变激磁电流的方向。

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四、电磁感应现象

电磁感应又称磁电感应现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流(感生电流)。

闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应现象。本质是闭合电路中磁通量的变化。

实验4-1:手摇交直流发电机

当电枢线圈在永磁场中旋转时,线圈切割线的方向是周期性变化的,其感生电动势的方向,大小也是跟着作用周期性变化,即产生交流电,经过换向器的集流环和电刷向外供交流电,若将电刷移到滑环中间即铜半环整流的位置,输出的是直流电。

构造和性能:1.定子部分:两块永磁体,(红色为N极,兰色为S极)分别放在一对极靴上,永磁体上部盖一块极掌,为便于教学分析演示,永磁体与极靴未固定,极靴固定在底板上,转子用轴承固定在极靴中间,圆形铜棒起固定电刷作用。

2.转子部分:转子由粉沫冶金制成,平绕着440匝±5%高强度漆包线,线圈的两个引出线头分别连接到两个铜环上,铜环是换向

和集流的联用装置,两个铜环的凸起部分相配合,构成两个半元环成换向器,用两个元环作集流作用,转轴的一端有一个小轮。

3.传动部分:通过手摇大轮来带动转轴上的小轮,大轮和支架固定在底板上。4.电路:为便于教学演示,采用明线的接线方法,由两个小灯座和接线片可组成串联或并联电路。

5.性能:发电机的定额功率为1-1.5VA,在转子转速为1600转/分钟,输出空载电压不小于8V,当负载为4.8V,0.3A时输出电压不小于5V。

使用方法:

1.作交流发电机演示,测电压,电流。将演示电流计的直流0-10V通路板接好,刻度板用100-0-100分度的,将指针放至中间零度,用两根导线将发电机的输出接至演示电流计,把两个电相分别移到两个铜环的两侧,缓慢转动大轮,电表的指针左右摆动,说明发电机产生了交流电,如要测交流电压值,可将演示电流计交流0-25V通路板接上,如要测交流电流值,可串入一个用电器(如灯泡或电阻)再接至0--1A交流通路板的电流计、(注意:不可不加用电器就直接接流计)。

2.作直流发电机演示把两个电刷移到两个铜环的中间,匀速摇动大轮,电表的指针向一边偏转,说明发电机产生了直流电,改变转子的转动方向,则电表的指针方向也跟着改变,表明发电机发生的电流方向发生了变化,可以观察到电动势或电流方向符合发电机的右手定则。

实验过程:首先将两片铁片都固定在一个线圈上,旋转手柄,会看到其中的红灯发亮,然后将其中一片铁片固定在另外一个线圈上,会看到两只小灯同时发亮。这过程需要细心调节。

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实验4-2:可拆变压器实验

可拆变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心(磁芯)。

功能主要有:电压变换;电流变换,阻抗变换;

隔离;稳压(磁饱和变压器);自耦变压器;高压变压器(干式和油浸式)等。

理想变压器的相关知识是高中物理的重点内容,为了避免从理论到习题的空对空式教学法,利用演示实验时常用的刀423型可拆变压器两组线圈拆卸方便、线圈抽头多的特点。

可拆变压器除了可演示变压、变流、远距离送电、电流的磁场、电磁感应的实验外,还可以演示下列实验.

1.演示直流电磁铁的吸力

把两个可拆变压器的压固螺丝都拧开来,换成两个都是0—1400匝的两个线圈,把其中一个0—800匝跟0—1400匝顺串起来,再合上1形铁芯,在U形铁芯底部绑上钩子,如图所示.当接上12V直流电源时,用手拉着1形铁芯中部,可向上提起重量为45牛的物体.2.演示法拉第电磁感应定律

实验原理:法拉第电磁感应定律指出:电路中感生电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.拆变压器线圈的S和交变电流△t的比是一个定值,因此,可改变B的增量而达到演示的目的.

实验方法:拧开可拆变压器的压固螺丝,把0—1400匝的线圈架拿上来,把1形铁芯竖立U形铁芯一端的上方,在0—800匝的两个端点接耐压为6V的小灯泡,0—400匝的两个端点接6V的交流电源,如图2.当0—800匝的线圈架套在1形铁芯的上端渐渐向下移动时,穿过线圈B的增量渐渐变大,闭合回路中的小灯泡越来越亮,说明线圈的感生电动势越来越大了,直观地说明电磁感应定律.

五、演示电磁继电器

电磁继电器是一种电子控制器件,它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路),通常应用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流.较低的电压去控制较大电流.较高的电压的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

电磁继电器一般由电磁铁,衔铁,弹簧片,触点等组成的,其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。只要在线圈两端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动

触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)释放。这样吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的

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“常开、常闭”触点,可以这样来区分:继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点,称为“常开触点”;处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。实验方法:

(1)将电磁继电器、低压直流电源、开关用导线串联组成控制电路。将220伏交流电源、白炽灯与静触点串联组成工作电路。如图所示。

(2)当控制电路中K闭合,电磁铁有了磁性,把衔铁吸下,使动触片与工作电路相连的静触点接触,工作电路被接通,白炽灯正常发光。

(3)当K断开,电磁铁失去磁性,对衔铁的吸力消失。衔铁在弹簧的拉力作用下,脱离开电磁铁,动触片与静触点分开。使工作电路成开路状态,

电灯熄灭。这个实验告诉我们:利用电磁继电器可以用低压直流电来控制高压交流电的工作电路。

六、通电断电自感现象演示器

自感现象是一种特殊的电磁感应现象,它是由于线圈本身电流变化而引起的。当导体中的电流发生变化时,它周围的磁场就随着变化,并由此产生磁通量的变化,因而在导体中就产生感应电动势,这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化,此电动势即自感电动势。这种现象就叫做自感现象。

流过线圈的电流发生变化,导致穿过线圈的磁通量发生变化而产生的自感电动势,总是阻碍线圈中原来电流的变化,当原来电流在增大时,自感电动势与原来电流方向相反;当原来电流减小时,自感电动势与原来电流方向相同。

(1)演示通电自感现象:直流电源E是由~220V经变压器降压、桥式全波整流电容滤波之后获得的,将电源插头接通、将K2断开,当K1接通的瞬间,即可观察到L1先亮、L2滞后、由于K1接通瞬间,L1直接并接在电源E上,所以接通后,它马上就亮,而L2是与电感L串联之后才并接在电源上的,由于通电的一瞬间、电感L产生一个自感电动势,使得L2滞后于L1,这就充分说明了通电时的自感现象。为了看的清楚可以反复将K1通断。

(2)演示断电自感现象:将K2合上(即将L2短路)K1断开(即断电)观察、可以发现在断电的瞬间L1突然亮了一下(比正常通电时还亮)这就是断电自感现象,由于断电的瞬间,电感L产生一个自感电动势、通过L1放电,使得L1发光、为了观察清楚,可以反复将K1通断。

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七、常用电容器示教板

电容指的是在给定电位差下的电荷储藏量;记为C,国际单位是法拉(F)。一般来说,电荷在电场中会受力而移动,当导体之间有了介质,则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上;造成电荷的累积储存,最常见的例子就是两片平行金属板。也是电容器的俗称。

电容(或称电容量)是表征电容器容纳电荷本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量,叫做电容器的电容。

电容器从物理学上讲,它是一种静态电荷存储介质(就像一只水桶一样,你可以把电荷充存进去,在没有

放电回路的情况下,刨除介质漏电自放电效应/电解电容比较明显,可能电荷会永久存在,这是它的特征),它的

用途较广,它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流等电路中。

八、光导纤维应用演示器

光导纤维简称光纤。是光通信的传输材料。是像头发丝那样细的透明玻璃纤维制成的缆。在玻璃纤维中传导的不是电信号,而是光信号,故称其为光导纤维。远距离通信的效率高,容量极大,抗干扰能力极强。

实验过程:首先安装上电池,打开开关,然后光线从玻璃棒一端入射,在玻璃管内壁将发生全反射,经过多次全反射,会从玻璃管的一端传至另一端。将传像纤维束粗的那一端放入敞口.型托架内,使其端面伸入发光部分的方型孔内,接通电源,打开开关,另一端面即发出亮光。将透光字母卡插入发光部分的槽缝内,另一端面上

即有字母显示。旋转亮度调节电位器,显示的字母清晰度亦随之变化。

接通信号源的电源应听到响亮的音乐声。将音频输出线插头插入信号源音频输出插孔,音乐声即停止,将音频输出线另一端插头插入调制器音频输入插孔,则信号接收器扬声器即发出响亮的音乐声。这时拔去音频输入插头,或用纸片分别遮住发光二极管、光敏元件与光纤端面的传光通路,音乐声随即停止,拔去传声光纤任一端音乐声也即停止。这表明受音乐电信号调制的光信号确实通过光纤束传输至信号接收器的光敏元件,经光电转换功率放大后发出了音乐声。

九、盖革计数器

盖革计数器是一种专门探测电离辐射(α粒子、β粒子、γ射线)强度的记数仪器。由充气的管或小室作探头,当向探头施加的电压达到一定范围时,射线在管内每电离产生一对离子,就能放大产生一个相同大小的电脉冲并被相连的电子装置所记录,由此测量得单位时间内的射线数。

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构造及原理:盖革计数器是根据射线对气体的电离性质设计成的。其探测器(称“盖革管”)的通常结构是在一根两端用绝缘物质密闭的金属管内充入稀薄气体(通常是掺加了卤素的稀有气体,如氦、氖、氩等),在沿管的轴线上安装有一根金属丝电极,并在金属管壁和金属丝电极之间加上略低于管内气体击穿电压的电压。这样在通常状态下,管内气体不放电;而当有高速粒子射入管内时,粒子的能量使管内气体电离导电,在丝极与管壁之间产生迅速的气体放电现象,从而输出一个脉冲电流信号。通过适当地选择加在丝极与管壁之间的电压,就可以对被探测粒子的最低能量,从而对其种类加以甄选。盖革计数器也可以用于探测γ射线,但由于盖革管中的气体密度通常较小,高能γ射线往往在未被探测到时就已经射出了盖革管,因此其对高能γ射线的探测灵敏度较低。在这种情况下,碘化钠闪烁计数器则有更好的表现。实验过程:打开电源,然后用探头检测手机辐射,发现手机处于开机状态,机器也会鸣叫。用手握着探头,机器也会发出声响,分析原因可能是实验室人太多,几乎人手一部手机,所以,整个实验室都是处于辐射场,另外人体也确实是生命科学研究证实,人体本身是一个远红外辐射源,他可以吸收及发射远红外光,它所发射5.6um-15um远红外线占总能量的整个人体50%以上,就看辐射是强还是弱。

十、光电效应研究

光照射到某些物质上,引起物质的电性质发生变化,也就是光能量转换成电能。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应。

射向金属表面的光,实质上就是具有能量ε=hν的光子流。如果照射光的频率过低,即光子流中每个光子能量较小,当他照射到金属表面时,电子吸收了这一光子,它所增加的ε=hν的能量仍然小于电子脱离金属表面所需要的逸出功,电子就不能脱离开金属表面,因而不能产生光电效应。如果照射光的频率高到能使电子吸收后其能量足以克服逸出功而脱离金属表面,就会产生光电效应。此时逸出电子的动能、光子能量和逸出功之间的关系可以表示成:光子能量=移出一个电子所需的能量(逸出功)+被发射的电子的动能。即:hf=(1/2)mv^2+Φ。

通过一些实验总结出光电效应的几条规律:

1、每一种金属在产生光电效应是都存在一极限频率(或称截止频率),即照射光的频率不能低于某一临界值。相应的波长被称做极限波长(或称红限波长)。当入射光的频率低于极限频率时,无论多强的光都无法使电子逸出。

2、光电效应中产生的光电子的速度与光的

频率有关,而与光强无关。

3、光电效应的瞬时性。实验发现,只要光

的频率高于金属的极限频率,光的亮度无论强弱,光子的产生都几乎是瞬时的,响应时间不超过十的负九次方秒(1ns)。

4、入射光的强度只影响光电流的强弱,即只影响在单位时间内由单位面积是逸出的光电子数目。

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实验10-1:光电效应演示器

光电效应实验仪是由实验仪和暗箱组成。实验仪包括二路独立的稳压电源以及光电流的放大和指示电路。二路稳压电源分别为光电管和光源供给电压。光电流的测量范围0-30μA.暗箱内装有光电管和作为点光源的小灯,小灯装在活动支架上,可以调节,以改变灯泡到光电管的距离。有了暗箱,实验可在明亮房间进行,给实验和操作提供了方便。使用本仪器,可以进行光电效应现象的研究,测量光电管的伏安特性和光电特性。

实验过程:先接通电源,打开开关,调节到合适电压,记录数据,用一孔光照出,分别用蓝绿黑红色片遮住光源,观察毫安表的示数,并记录。可观察到随着色片颜色的变化,毫安表的示数会发生改变。接下来换成多空光源再次重复上面步骤。

实验10-2:光电效应演示实验

光电效应的实验原理和一般实验操作:光电效应现象是指在光的照射下,物体发射电子的现象。如图所示,将锌板与验电器相连,用紫外灯照射锌板,若有电子从锌板上飞离,验电器的张角便会张开。在普通高中的实验条件下,由于空气湿度(该实验要求空气非常干燥)和验电器漏电,指针重力偏大和其它各种情况的影响,验电器根本没有张角,实验无法成功演示。

实验改进方案:

进一步的实验探究发现,将锌板与验电器相连后,先使验电器带上负电荷,验电器的张

角张开后,再用紫外灯照射锌板,验电器的张角会闭合,该现象说明验电器原来带的负电荷被锌板上的正电荷中和,从而从反面说明在光的照射下,有电子从金属板上飞出(使锌板带上正电荷),发生光电效应现象。但由于此实验现象不是很明显,可观性不高,并且该实验操作是在己知光电效应现象的前提下进行的一个验证性实验,学生在对什么是光电效应现象一无所知的前提下,该实验的引入较为突兀,不是很适合学生的认知结构。

为了加强演示实验的合理性,并且加强实验的可观性,对实验进行了改进。重新设计的实验,如图所示连接好电路。

1)紫外灯不打开,灵敏电流计无偏转。

电流的本质为电荷的定向移动,在金属导体中发生定向移动的是电子。实验过程中电流表无偏转,说明金属板上没有电子飞出,电子没有定向移动,同时也排除了高压电源使空气电离的可能性,为后面实验现象的解释去除障碍。

2)紫外灯打开,电流表偏转。在排除空气电离的前提下,电路中有电流说明在紫外灯照射下,有电子从金属板上飞离。进一步的电路分析说明是锌板上的电子在紫外线的照射下从金属板上飞离,并在外电场作用下定

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向移动至铜板,形成电流。

3)紫外灯管外套上玻璃管,电流表无偏转。

A.普通玻璃对紫外线具有阻碍作用,紫外灯管外套上玻璃罩后,灵敏电流计指针没有发生偏转,说明能使锌板发生光电效应的照射光为紫外线而非可见光。紫外线与可见光的区别在于二者的频率不同。调整可见光强度,电流表指针也不偏转,说明可见光不能发生光电效应。因此在教师的引导下,学生可很自然地得出结论──能否发生光电效应现象与照射光的频率有关,与光强无关。

B.在紫外灯管外套上玻璃罩后,无论照射时间多长,电流表始终无偏转。由此可得出结论──光电效应的发生与否与照射时间的长短无关。

C.在紫外灯管外套上玻璃罩后,灵敏电流计从原本无玻璃罩时的有偏转立刻减至零。在提醒学生关注紫外灯管外套上玻璃罩和没有玻璃罩时电流表指针偏转情况瞬间变化的前提下将该过程反复演示,在实验过程中,学生可看到,紫外灯管外套上玻璃罩后,电流表指针是立即恢复到零,拿开玻璃罩后,电流表指针立刻又发生偏转。因此可得出结论──光电效应的发生具有瞬时性。

【实验体会】

通过这次实验,我对于电磁学部分的演示实验有了一个新的认识。在以前学习的时候,虽然知识点都是有学到的,但是其实对于实验的部分欠缺的还是比较多的。这次的很多实验仪器都是没有见过的,但是其实实验原理都是高中最基本的知识,因此只需要稍微仔细观察一下,便能很快的掌握仪器的基本使用。

我们学习近代物理实验的主要目的是将来在成为一名教师后将他应用于课堂教学之中,因此我们对于实验如何教授给学生还要进一步的仔细斟酌。并且这是一个非常漫长的过程,必须经过反复的思考与实践才能够真正的掌握这样的教学技能。

给我触动比较大的是实验一开始老师的讲解,讲解的内容非常的系统有条理,并且每一部分内容都有其丰富的实验涵盖其中,没讲到一部分老师总能很快的对应于相应的实验,并且还可以扩展到现场没有的仪器中去。我想这是和老师多年的教学经验累积有关,因此我们也要在日常中多多的研究和积累,日后在教学中才能很好的应用,当然也可以在日后的教学中慢慢完善自己的这样的一份技能。

高中物理电学实验是学生掌握起来最为困难的部分。学生在做一些涉及到电表的选择、电路的设计等问题时往往不知所措。实际上缺少直观的感性认识与身临其境的实践体验是出现该类问题的根本原因。以下对电学中的几个常见问题做一下阐述,当做是这次电学演示实验的一个收获。选择电学仪器的几个原则:1.安全性原则

要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器.使实验切实可行,能达到预期目标。对于量程选择时要注意不能损坏电学仪器,电阻类器件的电流不能超过其最大允许电流等。2.准确性原则

根据实验的需要.选用精度合适的测量工具,在对电表读数时应该使读数范围控制在电表中间三分之一区域为宜,这时读数误差较小。3.操作性原则

实验时需考虑调节方便,便于操作,如滑动变阻器的选择,既要考虑它的额定电流,又要考虑它的阻值范围,在二者都能满足实验要求的情况下。还要考虑阻值大小对实验小对实验操作中是否调节方便的影响。

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