捕捉“神奇的力量”

唐智睿

课余时间，我迷上了玩磁铁，发现了许多“秘密”。

秘密1：磁铁并非能吸引所有的金属，它只吸引含铁、钴、镍等材料的物体。铜、铝、不锈钢等都不会被磁铁吸引。

秘密2：我用细线将无磁性的铝制硬币悬挂在Ｕ形磁铁中间，当磁铁转动时，硬币竟然跟着转动。

这是为什么呢？我决定好好研究，捕捉这股“神奇的力量”。

一、制作实验装置

1.制作一个能承载磁铁的底座，让它绕着中心轴在水平方向旋转。

2.将旋转底座置于木板上，在底座旁竖立一根L形的支架，用于悬挂被探究的物体。如图1。

二、开展实验探究

（一）硬币与纸片对比实验

猜想1 ：Ｕ形磁铁转动时带动空气流动形成风，风让中间的硬币跟着转动。

实验步骤：

1.准备一个硬币、一张圆形纸片，如图2。

2.将硬币和纸片悬挂在Ｕ形磁铁中间，进行对比实验。

实验现象：磁铁转动时纸片不动，而硬币会跟着转动。

猜想2：硬币是金属，所以会跟着磁铁转动。同理，绕上一層漆包铜线的两张纸片应该也会跟着磁铁转动。

实验步骤：

1.在两张圆形纸片上分别绕一层漆包铜线，将一张圆形纸片的漆包铜线首尾接通，另一张圆形纸片的漆包铜线首尾断开，如图3。

2.将两张缠绕漆包铜线的圆形纸片悬挂在Ｕ形磁铁中间，进行对比实验。

实验现象：漆包铜线首尾接通的圆形纸片能转动，首尾断开的则不转。

（二）用铝合金框进行对比实验

猜想：金属物体能在磁场里转动，与电流有关。

实验步骤：

1.制作两个大小、粗细相同的铝合金框，一个完全闭合，另一个的侧边有缺口，如图4。

2.将两个铝合金框分别悬挂在Ｕ形磁铁中间，进行对比实验。

实验现象 ：闭合的铝合金框随着磁铁转动，而有缺口的铝合金框不转。

三、实验结论

1.闭合的导体（如铝制硬币、首尾接通的铜线圈、闭合的铝合金框）在磁场的作用下产生电流，带电的导体可以产生磁场，此时导体本身相当于一个磁体，与Ｕ形磁铁的南北极产生力的作用，从而跟着旋转的Ｕ形磁铁转动起来，这就是我在实验中捕捉到的“神奇的力量”。

2.磁场内部导体与外面磁铁的转动方向相同，但转动速度相对较慢。

四、进一步探究

我做了一个较粗的、有缺口的铝合金框，将它放在Ｕ形磁铁中间，它也能跟着磁铁转动，这是为什么？

经过请教老师与反复实践，我了解到：当磁铁与铝合金框侧面发生相对运动时，铝合金框侧面会产生环形电流，形成磁场，这时两个磁场之间就发生了力的作用，如图5。铝合金框越粗，力的作用就越大，从而让铝合金框转动起来。

五、更多思考

随着探究活动的深入开展，我的疑问更多了。我希望做一个可定速、调速的底座，用铜线制作各种形状的线圈，将它们分别放入转动的Ｕ形磁铁中开展探究实验。