捕捉“神奇的力量”

唐智睿

課余時間，我迷上了玩磁鐵，發現了許多“秘密”。

秘密1：磁鐵并非能吸引所有的金屬，它只吸引含鐵、鈷、鎳等材料的物體。銅、鋁、不銹鋼等都不會被磁鐵吸引。

秘密2：我用細線將無磁性的鋁制硬幣懸掛在Ｕ形磁鐵中間，當磁鐵轉動時，硬幣竟然跟著轉動。

這是為什么呢？我決定好好研究，捕捉這股“神奇的力量”。

一、制作實驗裝置

1.制作一個能承載磁鐵的底座，讓它繞著中心軸在水平方向旋轉。

2.將旋轉底座置于木板上，在底座旁豎立一根L形的支架，用于懸掛被探究的物體。如圖1。

二、開展實驗探究

（一）硬幣與紙片對比實驗

猜想1 ：Ｕ形磁鐵轉動時帶動空氣流動形成風，風讓中間的硬幣跟著轉動。

實驗步驟：

1.準備一個硬幣、一張圓形紙片，如圖2。

2.將硬幣和紙片懸掛在Ｕ形磁鐵中間，進行對比實驗。

實驗現象：磁鐵轉動時紙片不動，而硬幣會跟著轉動。

猜想2：硬幣是金屬，所以會跟著磁鐵轉動。同理，繞上一層漆包銅線的兩張紙片應該也會跟著磁鐵轉動。

實驗步驟：

1.在兩張圓形紙片上分別繞一層漆包銅線，將一張圓形紙片的漆包銅線首尾接通，另一張圓形紙片的漆包銅線首尾斷開，如圖3。

2.將兩張纏繞漆包銅線的圓形紙片懸掛在Ｕ形磁鐵中間，進行對比實驗。

實驗現象：漆包銅線首尾接通的圓形紙片能轉動，首尾斷開的則不轉。

（二）用鋁合金框進行對比實驗

猜想：金屬物體能在磁場里轉動，與電流有關。

實驗步驟：

1.制作兩個大小、粗細相同的鋁合金框，一個完全閉合，另一個的側邊有缺口，如圖4。

2.將兩個鋁合金框分別懸掛在Ｕ形磁鐵中間，進行對比實驗。

實驗現象 ：閉合的鋁合金框隨著磁鐵轉動，而有缺口的鋁合金框不轉。

三、實驗結論

1.閉合的導體（如鋁制硬幣、首尾接通的銅線圈、閉合的鋁合金框）在磁場的作用下產生電流，帶電的導體可以產生磁場，此時導體本身相當于一個磁體，與Ｕ形磁鐵的南北極產生力的作用，從而跟著旋轉的Ｕ形磁鐵轉動起來，這就是我在實驗中捕捉到的“神奇的力量”。

2.磁場內部導體與外面磁鐵的轉動方向相同，但轉動速度相對較慢。

四、進一步探究

我做了一個較粗的、有缺口的鋁合金框，將它放在Ｕ形磁鐵中間，它也能跟著磁鐵轉動，這是為什么？

經過請教老師與反復實踐，我了解到：當磁鐵與鋁合金框側面發生相對運動時，鋁合金框側面會產生環形電流，形成磁場，這時兩個磁場之間就發生了力的作用，如圖5。鋁合金框越粗，力的作用就越大，從而讓鋁合金框轉動起來。

五、更多思考

隨著探究活動的深入開展，我的疑問更多了。我希望做一個可定速、調速的底座，用銅線制作各種形狀的線圈，將它們分別放入轉動的Ｕ形磁鐵中開展探究實驗。