基本信息
- 項目名稱：
- 立體磁場的顯示
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 主要講述了關于顯示立體磁場的現(xiàn)有方法，和作者自己研究出來的顯示立體磁場的方法。
- 詳細介紹：
- 本文首先對已有的顯示磁場的方法做了介紹和分析，從基礎到高級分別介紹了磁場的平面和立體的顯示方法，并作了優(yōu)缺點的分析。從而引出“豆粒囊”等顯示立體磁場的儀器方法，同樣分析其優(yōu)缺點，并提出改進方案。在對顯示立體磁場的方法進行敘述的過程中對方法的基本原理作了較詳細的分析。 豆粒囊：功能性名稱“萬用立體磁場顯示器”適用于教學與科研。 儀器描述：立方體透明容器中裝滿了直徑為1-2cm的透明空心小球，每個小球內(nèi)都放有小磁針。小磁針是簡單的放置在小球中的，與小球沒有任何連結。立方體透明容器用有機玻璃圍成，有蓋。小磁針要盡量輕，以減小重力的影響，小磁針可在較小力的作用下，在小球內(nèi)以任意角度轉動。容器內(nèi)的“豆?！保▋?nèi)放小磁針的小球）單元數(shù)量較大。 器材功能及特點：顯示立體磁場時，只需將磁體放在立方體容器的中間位置，即“豆?！比旱闹行奈恢茫捎凇岸沽！笔嵌逊旁谝黄鸬模ＷC了任意形狀的磁體放入后，“豆?！笨删o貼磁體邊緣，而不用考慮由于磁體形狀的不同而制作各種“囊”內(nèi)的中空形狀。這是豆?？闪鲃有缘膬?yōu)點。另外把小磁針放入小球中，是為了把小磁針固定于空間一點（磁體放好后，密封容器，則豆粒的可流動性被遏制）且能指向空間的任意方向。此時磁場作用于球內(nèi)小磁針，小磁針所在空間該點的磁場方向就隨著小磁針的轉動而顯示出來，每個豆粒都是如此占據(jù)磁體周圍空間上一位置并顯示其磁場方向。這樣磁體的磁場就會立體的呈現(xiàn)在我們面前。相當于液體中懸浮的鐵屑，但此時的“鐵屑”卻只能轉動而不能水平或豎直地移動。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目前，中高級學校的磁場顯示儀器大多停留在只能平面的演示磁場，但是，磁場是存在于三維空間內(nèi)，而且是看不見摸不著的物質，所以要對磁場有一個完整的感性認識，我們必須考慮設計一種能夠顯示立體磁場的儀器。 我設計從以下入手：實現(xiàn)真正的三維空間顯示，適合于任意形狀的磁鐵、電磁鐵。磁感應線清晰明了基本實現(xiàn)“即放即顯示”用時短；材料工藝成本較低，適合普遍推廣。體積較小，方便攜帶可長時間反復使用。
科學性、先進性及獨特之處
- 1、不但可以顯示任何立體形狀的磁鐵，對于每種磁鐵都像是“量身定做”一樣。 2、顯示磁場的小磁針在磁鐵周圍大量緊密分布，基本上照顧到了磁鐵周圍的每一個點。 3、每顆“豆?！敝械男〈裴樁伎梢岳@某固定點任意轉動，沒有死角，是實驗更有說服力。 4、利用小球的流動性代替液體中鐵屑的流動性，而且這個“豆粒囊”的大小可以任意放大或縮?。ㄒ曅枰ǎ?，只要改變“豆粒”的多少就行了
應用價值和現(xiàn)實意義
- 現(xiàn)在，市場上甚至是老師們自己動手制作出來的立體磁場的顯示儀器有很多缺陷，比如：顯示不夠全面（只在空間選取幾個交叉的面來代替三維空間）；準備材料繁瑣攜帶不方便，不適合反復利用等等。還有一種顯示效果較好較全面，目前多用于工程，就是利用霍爾效應的原理，通過磁場傳感器及計算機編程來顯示立體磁場。但是這種顯示立體磁場的設備較龐大而且成本較高，所以不適合廣泛使用。
學術論文摘要
- 豆粒囊：功能性名稱“萬用立體磁場顯示器”適用于教學與科研。 儀器描述：立方體透明容器中裝滿了直徑為1-2cm的透明空心小球，每個小球內(nèi)都放有小磁針。小磁針是簡單的放置在小球中的，與小球沒有任何連結。立方體透明容器用有機玻璃圍成，有蓋。小磁針要盡量輕，以減小重力的影響，小磁針可在較小力的作用下，在小球內(nèi)以任意角度轉動。容器內(nèi)的“豆?！保▋?nèi)放小磁針的小球）單元數(shù)量較大。 器材功能及特點：顯示立體磁場時，只需將磁體放在立方體容器的中間位置，即“豆粒”群的中心位置，由于“豆?！笔嵌逊旁谝黄鸬模ＷC了任意形狀的磁體放入后，“豆?！笨删o貼磁體邊緣，而不用考慮由于磁體形狀的不同而制作各種“囊”內(nèi)的中空形狀。這是豆?？闪鲃有缘膬?yōu)點。另外把小磁針放入小球中，是為了把小磁針固定于空間一點（磁體放好后，密封容器，則豆粒的可流動性被遏制）且能指向空間的任意方向。此時磁場作用于球內(nèi)小磁針，小磁針所在空間該點的磁場方向就隨著小磁針的轉動而顯示出來，每個豆粒都是如此占據(jù)磁體周圍空間上一位置并顯示其磁場方向。這樣磁體的磁場就會立體的呈現(xiàn)在我們面前。相當于液體中懸浮的鐵屑，但此時的“鐵屑”卻只能轉動而不能水平或豎直
獲獎情況
- 無
鑒定結果
- 無
參考文獻
- [1] 田廣金．淺談對磁感線的理解[J]．中學物理．2005.3． [2] 梁志國 李桂福．義務教育課程實驗教科書物理[M]．北京：賴德勝．北京師范大學出版社．2004.6． [3] 李振祥．制作磁感線模型[J]．中學物理．2005.6． [4] 張幫明．用畫寫板演示磁場分布[J]．實驗教學與儀器．2008.2． [5] 繩長建．自制立體磁場演示器[J]．實驗教學與儀器．2008.2． [6] 王鳴陽．磁無所不在[J]．科學世界．2008.2．
同類課題研究水平概述
- 現(xiàn)在，市場上甚至是老師們自己動手制作出來的立體磁場的顯示儀器有很多缺陷，比如：顯示不夠全面（只在空間選取幾個交叉的面來代替三維空間）；準備材料繁瑣攜帶不方便，不適合反復利用等等。還有一種顯示效果較好較全面，目前多用于工程，就是利用霍爾效應的原理，通過磁場傳感器及計算機編程來顯示立體磁場。但是這種顯示立體磁場的設備較龐大而且成本較高，所以不適合廣泛使用。
