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物理小製作:電磁船模型

 物理小製作:電磁船模型   ——極客迷(www.geekfans.com)




  這次我們來做個電磁船的模型。所謂電磁船,就是利用通電導體在磁場中受到力的作用的原理,使海水向後噴出,從而推動船向前運動。相關原理可以參考《物理實驗:電磁推進原理演示》。




  需要用到的材料:高強度磁鐵1個,9伏電池1個,帶鱷魚夾的導線兩根,銅片,電工膠帶,雙面膠,泡沫板。



  這種9伏電池是長方形的,一般用在萬用表等電工儀錶當中,電子市場可以買到。釹鐵硼高強度磁鐵提供磁場,銅片作為電極,泡沫板做船身。




  需要用到的工具:鉗子、剪刀、壁紙刀。



  下麵是原理圖:



  磁鐵提供一個方向向下的磁場,作為電極的銅片浸在水中,正負極間的水中有電流流過。電流方向與磁場方向垂直,根據左手定則,可以判斷出作為導體的水受到的安培力的方向,也就是水流噴出的方向。




  磁鐵加兩片銅片,就是一個簡單的電磁推進器,下麵我們一步步地來完成這個裝置。



  如上圖1,先把磁鐵側面用電工膠布纏兩圈,為的是跟銅片電極絕緣。如2那樣加工電極,如3那樣安裝電極,注意電極之間、電極跟磁鐵之間都要保持絕緣。最後如4那樣用膠布固定好,推進器的部分就完成了。




  把泡沫板剪成船的形狀,船尾用壁紙刀切一個小洞,把推進器帶磁鐵的部分塞進小洞裏。



  露出電極的那面是船的底面,電極將來要完全浸在水裏。泡沫板上切出的洞要比磁鐵直徑小,這樣才能把推進器固定緊。

  把9伏電池用雙面膠固定在船頭,用導線分別把正負極各連接一個銅片電極,電磁推進船模型就完成了!



  注意在連接電路的時候,鱷魚夾不能與磁鐵有接觸,以免短路。




  把船放進清水裏,幾乎看不到船在前進。因為清水的導電性能不好,因此通過水的電流很弱,船的推進力也就很小。




  我在水裏加了小半袋精鹽,製成飽和食鹽水,就能很明顯地看出船在移動。注意:如果船是後退的,交換電極的極性,就變成前進了。




  這種電磁船模型的推力很弱,前進速度很慢,要看到明顯的實驗效果,需要水面絕對平靜之後,輕輕地把船放在水面上,排除水波的干擾。但船一般不會走直線,會緩慢地畫圓,因為手工安裝很難讓推力與船的重心在一條直線上。




  電磁船模型運行幾分鐘之後,電池的電壓會明顯下降,船速也會慢下來,可見這個實驗還是挺費電池的。
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