奥斯特实验演示仪

○山东省济宁市实验中学 272123

王富民

梁汉儒

○山东省济宁市实验中学 272123

目前，在人教版普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1 （2010 年4 月第3 版）第三章磁场的教学中，讲解“电流的磁效应” 时，由于缺少演示器材，对物理学史上安培和法拉第大加赞誉的、著名的奥斯特实验（1820 年4 月）却被很多老师轻描淡写、一带而过，由于缺少对教材的发掘和深入探究；有的老师教学时从网上下载动画课件，但学生仍然缺乏实验的真实感受。开展实验能使学生了解物理学的发展，激发学生的好奇心，培养学生的创新能力。为此我们制作了结构简单、易于操作、可见度高的物理实验教具“奥斯特实验演示仪”，介绍给同行。

实验原理：“奥斯特实验演示仪”带有电容充放电装置和悬挂式磁针检测装置，电容充放电装置采用5-10 瓦、输入220 伏、次级输出16 伏的小型变压器，“3.8V、0.3A”小灯泡发光显示充电过程，开关K1 控制充电时间，120 欧姆电阻并联在小灯泡两端， 用以保护小灯泡 及应急使用，采用2 倍压( 图1 )

整流，大电容储能，用碳棒或大功率可控硅制成的电子开关瞬时放电，在直导体中产生强大电流，使直导体周围产生足够检测到的一定强度的磁场，采用1 号缝衣钢针磁化后作悬挂式检测磁针，悬挂式磁针具有较小的转动惯量，并能产生足够的扭转力矩，在通电的瞬间使悬挂式磁针检测到直导体周围产生磁场。

电路原理图：

制作方法：

“奥斯特实验演示仪”底面板和立面板采用厚度为16MM 的三聚氰胺贴面纤维板，底面板长约38CM、宽约23CM，立面板长约35CM、宽约15CM，立面板距底面板外缘约20CM ；悬挂式磁针的悬吊支撑架为厚度约1MM、横切面成90 度折角、直角边各为约1CM 的铝合金边框型材，长约44CM，从中点折成90 度角，一端打出一个小孔悬吊悬挂式磁针，另一端压平约2CM 长的一段，插接在立面板背面上，立面板背面上边缘有用螺丝钉固定的长约5CM、宽约3CM、厚度约1MM 的铝合金片，铝合金片与立面板之间预留一定的缝隙；平直导体选用2.5 平方毫米的红皮铜线，平直导体用线夹固定在底面板边缘上，放电碳棒选用1 号干电池的碳棒，碳棒放电手柄选用直径Φ 为1.6MM 的PVC 管，长约30CM ；电容充电储能的电路板长约20CM、宽约10CM，按图1 电路连接各元件， 电路板固定在立面板上，K2 按压式微动开关，K1、K2 固定在立面板上边缘对应位置，放电电子开关的主要放电控制元件是双向可控硅BTA41700B，应加上适当的散热片；平直导体上方的悬挂式检测磁针与平直导体的间距约2MM ；A、B 接线柱连接平直导体。

使用方法：

实验时悬挂式磁针悬吊在支撑架上，调节悬挂式磁针水平， 使悬挂式磁针下方的平直导体与磁针平行。手按电容充电储能的控制按钮K1 给电容充电，小灯泡点亮，电容充电完毕，小灯泡熄灭；放电时，手按电子开关控制按钮K2 或碳棒放电手柄上的放电碳棒与平直导体末端上的放电碳棒瞬间接触，完成放电。放电时提醒学生观察小磁针瞬间转动的状态。

实验效果：实验仪器整体结构紧凑、简洁、美观，占用空间少， 成本低廉、易于操作，实验成功率高，实验现象直观，可见度大， 增强学生的感性认识，能使学生更好地思考和理解“电与磁的联系”，激发学生的好奇心和求知欲，培养学生的创新能力。

（作者简介：梁汉儒1974 年生，男，籍贯：山东省济宁市，职务：物理教师，职称：中学一级教师， 主要研究方向：物理实验教学与学生认知能力的提高。

王富民 1962 年生，男，籍贯：山东省济宁市，职务：物理教师，职称：中学高级教师，主要研究方向：在实验教学中培养学生的创新能力。）

图2“奥斯特实验演示仪”电路图。5