变极条形电磁铁的制作与应用

郭章渊

摘   要：详细介绍“变极条形电磁铁”的制作原理、制作方法以及在物理教学中的应用。“变极条形电磁铁”可通过开关巧妙地改变条形电磁铁的极性，使小磁针的偏转方向发生改变。

关键词：变极条形电磁铁;魔术实验;制作与应用

1    制作应用背景

初中物理“电生磁”新课教学中，一般以奥斯特实验作为新课引入，缺乏新意，不能很好地调动学生的学习兴趣。笔者将自制的“变极条形磁铁”作为教学线索用于魔术实验引入知识教学，能迅速地抓住学生眼球，吸引学生的注意力，也能很好地说明磁场方向与电流方向有关的实验结论。

2    制作过程

2.1    教具原理

如图1所示，为“变极条形电磁铁”电路图。图2为该器材制作的简易示意图，图2上方为两挡开关，中间为通电螺线管，下方为两节干电池组成的电源。开关正面及侧面如图3所示，有三个接线柱、两个挡位。当开关挡位处于O时，开关为断开状态，电磁铁无磁性;当开关挡位处于Ⅱ时，开关的左接线柱和中接线柱接通，此时电路图2中下方的电池和电磁铁接通，电流由通电螺线管右端流向左端，电磁铁有磁性;当开关处于挡位Ⅰ时，开关的右接线柱和中接线柱接通，此时图2中上方的电池和通电螺线管接通，电流由通电螺线管的左端流向右端，实现电流的反向，电磁铁的磁极发生改变。

2.2    具体制作流程

（1）材料准备：饮料瓶，三挡开关，干电池2节，漆包线，若干细导线，条形磁铁芯（用硅钢片制作），绝缘胶布，透明胶布，焊接工具。

（2）制作“条形磁铁”状塑料壳：将废弃的饮料瓶用剪刀截取表面光滑的一段，用直尺量好条形磁铁的尺寸，依照条形磁铁一半的尺寸，制作两个可相互嵌套的外壳，其中一个用于制作线圈，另一个用于安装开关和电源。

（3）制作线圈：如图4所示，用漆包线在一个外壳上紧密地纏绕，为保证磁性够强，尽量紧密排列以使匝数增多。塑料壳中间用胶带粘牢铁芯，再用透明胶布固定所有绕线。为使磁性更强，还可以在第一层的漆包线上再绕几层，同样用胶带缠绕，固定绕线。

（4）安装开关：如图5所示，在另一个外壳上的合适位置，用小刀开一个小口，小口以略小于开关尺寸为准以刚好卡紧开关，开关右方留下空间安放电源。

（5）电源的制作：如图6所示，为实现更大磁性和电流的换向，教具使用了两节12 V电池，将一节电池的正极与另外一节电池的负极相连，并焊接牢固，另外的两极留用于接三挡开关接线柱。

（6）连接电路：按照电路原理图，将各部分导线连接，并用焊接工具将接线处焊接牢固，将线头和导线的裸露部分用绝缘胶布裹住，以防电源短路。将线圈的塑料壳与装开关和电源的塑料壳套接上，用透明胶布或胶水贴牢，如图7所示。

（7）制作“魔术揭秘”外盒：用不透明的纸壳，做成相互嵌套的条形磁铁形状的外盒，将自制教具放入盒内，只留出操作开关的小口。操作时用大拇指遮挡开关，学生看不见器材，铺垫实验中的“揭秘”，如图8所示。

3    教学应用介绍

（1）新课引入：老师先用已通电的器材（开关处于Ⅰ挡）去靠近小磁针，小磁针发生偏转，让学生猜想盒内的实验器材是什么，学生根据盒子的形状猜想是条形磁铁;拿开器材，小磁针回到原来的指向，老师故弄玄虚，称自己是魔术师，可以改变磁铁的极性。这时再用同一端去靠近小磁针时，小磁针不再偏转（开关处于O挡），学生惊呼。再用同一端去靠近小磁针时，小磁针反向偏转（开关处于Ⅱ挡），学生再一次惊呼，课堂气氛活跃。最后拿开盒子揭秘，引入“电能生磁”。

（2）线索贯穿：利用器材作为课堂线索，带领学生学习电生磁的其他相关知识，如电磁铁的极性与电流的方向有关，使用右手定则去判断电磁铁的极性等，鼓励学生利用生活中的器材自己学习制作一个电磁铁。

4    制作后的反思

好的教具可以给课堂带来无限的生机，可以提高学生学习的兴趣，使学生爱上课堂。教师在整个教学过程中，要不断地思考，不断地创新，创作出更多优秀的作品。教师需要多学习、多积累，不断地去发现、探索生活中值得挖掘的东西，把它带到课堂中来，使物理课堂更加鲜活，更加有趣，让学生在快乐中学习。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年版）[S].北京：人民教育出版社，2011：8-9.

[2]人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.义务教育教科书物理九年级上册[M].北京：人民教育出版社，2013：68-70.

（栏目编辑    王柏庐）