摘要：
知道将螺线管通电后,由于电流的磁效应,前后会激发出磁场,可类比于条形磁铁的N及S极。而通了交流电则螺线管两端会有N及S极周期性交替。如果此时(通交流电),将小钢球放在轨道上螺线管前段,那么小球会不动,还是摇摆,还是会被吸引进螺线管里?很多同学可能选择不动。实际上不论通直流电还是交流电,小钢球都会由于电磁感应产生涡流,从而受到安培力吸引进入螺线管,此过程达到对小钢球加速的效果,螺线管若足够大,小钢球就会在其中滚来滚去,最后在电磁力及摩擦力作用下停在线圈中,若要设计小球从一端进另一端出,则需要小球进入螺线管后,即将出螺线管时断电一段,出管时不受安培力限制,靠惯性继续行进。从而达到每次进管都能加速的效果。回旋加速器是高中物理教材中重要的电磁器件之一,在教材仅是蜻蜓点水,知识内容较多,考法较活,习题复杂,为了方便学生理解及增强情景化趣味化教学,我设计了模拟回旋加速器,原理包括电磁感应,电流的磁效应等,将其取名为电磁回旋加速器。把小钢球放在四个螺线管任一个入口处,由于螺线管通电,产生电磁感应与小钢球组成闭合回路,且在磁场中受安培力的作用下进入螺线管,红灯亮,进入螺线管中间时自动断电,钢球依靠惯性继续前行,同时四个LED灯发光,当小钢球离开螺线管时,四个绿灯熄灭,接着下一个螺线管又自动通电。小钢球进入下一个通电螺线管中重复之前的运动。小钢球转动一圈,加速四次,随着圈数变多越来越快,当然最终由于阻力影响会稳定在一个较大的速率不变,但在回旋加速过程中与回旋加速器模型相似。本教具借用宏观的无形的安培力来模拟微观的无形的电场力,使教学形象化,模拟现象更为科学、生动和有趣。接220V交流电后转化为12V低压电,通过多匝数自感线圈产生较大自感电动势(),在导轨上形成电流,根据电流的磁效应(奥斯特电流磁效应),激发磁场遵从安培定则,金属小球进入线圈中受到安培力,遵从左手定则,促进通电小球运动且达到加速效果!正常教学辅助使用,回旋加速器是在两个“D”形盒中,直线加速,磁场偏转,时间段,速度大,且不利于观察。通过自我设计的这个电磁感应回旋加速器,可以充分运动电磁感应,楞次定律,安培定则,左手定则,来理解和感受回旋加速粒子带来的应用,方便将抽象知识,灵活直观掌握及运动。高中物理已经进入新课程,新教材,新高考阶段,在日常教学过程中更应该体现物理学科核心素养,特别是科学态度与责任,增强情景化教学,让课堂活跃起来,提高学生模型及知识内化,让素质教育落地生根。制作方法:1.裁制300mm直径亚克力圆板,并用强力胶镶嵌四个底座支架及接线口。2.将PVC塑料管裁成直径80mm线圈四筒,并在上面缠绕漆包线,每筒上面绕800匝线圈,制成四个螺线管,下端用强力黏胶固定在亚克力板底座上。3.不锈钢双轨弯制,外轨直径200mm,内轨直径180mm,各等长锯成8段,间距1mm搭建在底座固定的PVC管中,在强力胶粘结时,外轨比内轨略高2mm,外侧斜向补充向心力,以防止钢球因加速后的速度过大而甩出轨道。4.电路板主板焊接保护电阻,电容器,发光二极管等工作部件。5.外接电源220V转化36V安全转换器。
