磁流體發(fā)電機模型的制作與實驗

1、磁流體發(fā)電機模型的制作與實驗1 實驗原理磁流體發(fā)電 , 是將帶電的流體 (離子氣體或液體 )以極高的速 度噴射到磁場中去 ,利用磁場對帶電的流體產(chǎn)生的作用 , 從而發(fā) 出電來。高中新課程教材 選修 3-1 和各類教輔資料均有介紹。 本教具以飽和NaN03液為流體以一定的流速進入強磁場，利用 電荷在磁場中受洛倫茲力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)至兩金屬銅極 , 發(fā)出電來 , 從而彌補高中物理演示實驗教具的空白。2 實驗器材釹鐵硼強磁鐵、金屬銅片、透明有機玻璃、飽和NaN03溶液、 微安表或數(shù)字式萬用表、玻璃管、橡皮塞、導(dǎo)線、洗瓶。3 制作流程(1) 利用有機玻璃的透明性制作磁流體發(fā)電機實驗平臺 , 電 解質(zhì)溶液槽

2、 1個、回收槽 2個,制作過程中需用三氯甲烷 (氯仿) 進行粘合 , 如圖 1 所示;(2) 選取8.5cmx 1.0cmx 0.5cm金屬銅條兩片，在一端由導(dǎo) 線引出兩極 , 方便連接微安表或數(shù)字式萬用表 , 如圖 2所示;(3) 購置釹鐵硼強磁鐵兩塊 , 尺寸為 8.0cmx6.3cmx1.0cm;(4) 制作用于隔離兩磁鐵和安插銅條的機盒 , 長與寬由磁鐵 決定,厚度由銅條寬度決定 ,如圖3所示;(5) 配制飽和NaN03溶液以替代高溫高壓等離子體。4 操作步驟(1) 按照制作流程中所制器材安裝實驗?zāi)Ｐ? 安裝后裝置如圖 4 所示 ;(2) 微安表的兩極或數(shù)字式萬用表的兩個表筆與兩銅條接

3、 線柱相連接 , 并將數(shù)字式萬用表打至毫安檔或微安檔 ;(3) 將已配制的飽和NaN03溶液倒入電解質(zhì)溶液槽中，打開 閥門, 通過玻管經(jīng)兩銅條流入回收槽 ;(4) 通過回收槽交替?zhèn)鲃樱癸柡蚇aN03液得以持續(xù)流動；(5) 觀察微安表或數(shù)字式萬用表的示數(shù)變化情況 ;(6) 拆卸實驗裝置 , 清洗擦干。5 實驗結(jié)論測得的實驗數(shù)據(jù)顯示 , 銅條兩端所測電壓最大值可達 60mV, 微安表示數(shù)最大值可達 50卩A,并實驗可重復(fù)操作。6 模型優(yōu)點(1) 本實驗裝置均屬原創(chuàng) : 更重要的是彌補高中物理演示實 驗教具的空白 ;(2) 實驗選材簡單、環(huán)保 : 選取的實驗材料均屬常見材料 , 制 作簡單 , 環(huán)

4、保 ;(3) 實驗操作安全可重復(fù) : 操作過程中不存在安全隱患 , 符合 演示實驗的安全性原則 , 并且實驗可以重復(fù)操作 ;(4) 實驗可視程度高且廣 : 由于本教具采用透明的有玻璃制 作, 視角大且可視程度高 ,消除了學(xué)生頭腦中對磁流體發(fā)機的神 秘感 ,使實驗教具做到平民化 ;(5) 實驗結(jié)果明顯、可靠 :測得的實驗數(shù)據(jù)顯示 , 銅條兩端所測電壓最大值可達60mV,微安表示數(shù)最大值可達 50卩A,并且每 次實驗均能成功；(6) 可以由學(xué)生獨立操作 : 本實驗另一個亮點便是學(xué)生可以 獨立自主操作 , 實現(xiàn)學(xué)生 D.I.Y. 。7 幾點釋疑(1) 質(zhì)疑實驗數(shù)據(jù)可靠性 ?在電解質(zhì)溶液自身流動過程中

5、 , 可能形成微電流 , 本實驗數(shù) 據(jù)可能存在失真現(xiàn)象。 筆者通過數(shù)字式萬用表表筆探測了電解質(zhì) 流體可能形成的微電流數(shù)據(jù) , 將萬用表選擇微安檔時 , 顯示屏有 示數(shù)跳動，但從未超過1卩A,且與直接打至數(shù)字式萬用表微安檔 顯示相同 , 說明此時的兩組數(shù)據(jù)均為不可靠數(shù)據(jù) , 而磁流體實驗 中,最大值可達50卩A,即實驗結(jié)果明顯可靠。(2) 實驗中的流體為何選用飽和 NaNO溶液而非飽和NaCI溶 液?實驗中之所以選用飽和 NaNO3溶液為流體，是為了防止在使 用飽和 NaCI 溶液為流體過程中因銅條接線處材料質(zhì)地不同而引 起電解反應(yīng) , 實驗過程產(chǎn)生氯氣 , 污染環(huán)境 , 進而實現(xiàn)這個實驗的 環(huán)保性。(3) 為何利用回收槽人工傳接電解質(zhì)溶液 ?本實驗在原先操作過程中 , 還設(shè)有水泵將流體形成自動環(huán)流 裝置 ,但在教學(xué)演示過程中出現(xiàn)了兩個問題 :一是水泵帶動需要 電源,有學(xué)生懷疑檢測電表的示數(shù)可能是電源造成的