捕捉“神奇的力量”

唐智睿

課余時(shí)間，我迷上了玩磁鐵，發(fā)現(xiàn)了許多“秘密”。

秘密1：磁鐵并非能吸引所有的金屬，它只吸引含鐵、鈷、鎳等材料的物體。銅、鋁、不銹鋼等都不會(huì)被磁鐵吸引。

秘密2：我用細(xì)線將無(wú)磁性的鋁制硬幣懸掛在Ｕ形磁鐵中間，當(dāng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，硬幣竟然跟著轉(zhuǎn)動(dòng)。

這是為什么呢？我決定好好研究，捕捉這股“神奇的力量”。

一、制作實(shí)驗(yàn)裝置

1.制作一個(gè)能承載磁鐵的底座，讓它繞著中心軸在水平方向旋轉(zhuǎn)。

2.將旋轉(zhuǎn)底座置于木板上，在底座旁豎立一根L形的支架，用于懸掛被探究的物體。如圖1。

二、開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究

（一）硬幣與紙片對(duì)比實(shí)驗(yàn)

猜想1 ：Ｕ形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)空氣流動(dòng)形成風(fēng)，風(fēng)讓中間的硬幣跟著轉(zhuǎn)動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)步驟：

1.準(zhǔn)備一個(gè)硬幣、一張圓形紙片，如圖2。

2.將硬幣和紙片懸掛在Ｕ形磁鐵中間，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)紙片不動(dòng)，而硬幣會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)。

猜想2：硬幣是金屬，所以會(huì)跟著磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)。同理，繞上一層漆包銅線的兩張紙片應(yīng)該也會(huì)跟著磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)步驟：

1.在兩張圓形紙片上分別繞一層漆包銅線，將一張圓形紙片的漆包銅線首尾接通，另一張圓形紙片的漆包銅線首尾斷開(kāi)，如圖3。

2.將兩張纏繞漆包銅線的圓形紙片懸掛在Ｕ形磁鐵中間，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：漆包銅線首尾接通的圓形紙片能轉(zhuǎn)動(dòng)，首尾斷開(kāi)的則不轉(zhuǎn)。

（二）用鋁合金框進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)

猜想：金屬物體能在磁場(chǎng)里轉(zhuǎn)動(dòng)，與電流有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)步驟：

1.制作兩個(gè)大小、粗細(xì)相同的鋁合金框，一個(gè)完全閉合，另一個(gè)的側(cè)邊有缺口，如圖4。

2.將兩個(gè)鋁合金框分別懸掛在Ｕ形磁鐵中間，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 ：閉合的鋁合金框隨著磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，而有缺口的鋁合金框不轉(zhuǎn)。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

1.閉合的導(dǎo)體（如鋁制硬幣、首尾接通的銅線圈、閉合的鋁合金框）在磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生電流，帶電的導(dǎo)體可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，此時(shí)導(dǎo)體本身相當(dāng)于一個(gè)磁體，與Ｕ形磁鐵的南北極產(chǎn)生力的作用，從而跟著旋轉(zhuǎn)的Ｕ形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，這就是我在實(shí)驗(yàn)中捕捉到的“神奇的力量”。

2.磁場(chǎng)內(nèi)部導(dǎo)體與外面磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，但轉(zhuǎn)動(dòng)速度相對(duì)較慢。

四、進(jìn)一步探究

我做了一個(gè)較粗的、有缺口的鋁合金框，將它放在Ｕ形磁鐵中間，它也能跟著磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，這是為什么？

經(jīng)過(guò)請(qǐng)教老師與反復(fù)實(shí)踐，我了解到：當(dāng)磁鐵與鋁合金框側(cè)面發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋁合金框側(cè)面會(huì)產(chǎn)生環(huán)形電流，形成磁場(chǎng)，這時(shí)兩個(gè)磁場(chǎng)之間就發(fā)生了力的作用，如圖5。鋁合金框越粗，力的作用就越大，從而讓鋁合金框轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。

五、更多思考

隨著探究活動(dòng)的深入開(kāi)展，我的疑問(wèn)更多了。我希望做一個(gè)可定速、調(diào)速的底座，用銅線制作各種形狀的線圈，將它們分別放入轉(zhuǎn)動(dòng)的Ｕ形磁鐵中開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)。