ОБ ОПЫТАХ С ЭЛЕКТРИЧЕСТВОМ И МАГНЕТИЗМОМ

Специфика учебных демонстраций по электромагнетизму в том, что изучаемые объекты: электрические заряды, электрический ток, электрическое и магнитное поля, электромагнитные волны и пр. наблюдатели не могут воспринимать непосредственно органами чувств, как это бывает на опытах по механике или же оптике. Поэтому для визуализации изучаемых явлений в большинстве опытов приходится применять измерительные приборы и различные приспособления, в результате чего конструкции экспериментальных установок получаются несколько сложнее, чем в других разделах физики. Если же экспериментальная установка состоит из нескольких (трех или более) приборов, связанных между собой проводами, то наглядность демонстрации на такой установке становится сомнительной. Чтобы отчасти компенсировать потерю наглядности, схему опыта целесообразно пояснить соответствующим рисунком.

Демонстратор должен всегда иметь в виду, что опыты с электричеством могут быть весьма опасными, поскольку ему приходится иметь дело с неизолированными деталями установок, находящихся под напряжением в десятки и даже сотни тысяч вольт, а также с токами в десятки ампер. Учитывая же, что подобные опыты иногда надо демонстрировать в темноте и что некоторые токонесущие элементы опытных установок в силу специфики демонстраций должны быть оголены, демонстратор должен досконально знать их конструкцию, быть внимательным и всегда соблюдать осторожность в работе.

Успех демонстрационного опыта обусловлен выполнением ряда методических и технических требований: наглядности, убедительности, эффектности, воспроизводимости, скоротечности, надежности и прочих не менее важных условий. В отношении же последнего из перечисленных требований - надежности воспроизведения эффекта - следует заметить, что опытам по электромагнетизму, в сравнении с опытами по другим разделам физики, свойство «капризности» присуще более всего. Так, например, некоторые опыты по электростатике, хорошо удававшиеся перед занятием, после заполнения аудитории учащимися могут не получиться из-за возросшей влажности воздуха, обуславливающей быструю утечку электрических зарядов. Поэтому поверхности электростатических приборов и приспособлений должны быть чистыми и сухими.

Также надо иметь в виду, что и излишняя сухость воздуха может привести к неудаче электростатического эксперимента: «султан» не распушается, лепесточки электроскопа становятся нечувствительными, палочки для электризации плохо электризуются... Дело в том, что способность диэлектрических тел принимать на себя избыточные электрические заряды во многом зависит от наличия на их поверхности адсорбированной из воздуха влаги, проводящей эти заряды. Поэтому недопустимо долго реагирующий на заряжание «султан», становится более чувствительным, если до заряжания его поднести ко рту и сделать на него несколько выдохов.

Порой случается, что при вращении рукоятки электро- форной машины она не вырабатывает электричество. В этом случае машине надо сообщить начальный заряд. Для этого достаточно прикоснуться к одному из вращаемых дисков машины предварительно наэлектризованной палочкой.

Успех опытов, в которых демонстрируется воздействие магнитного поля на магнитные стрелки (опыт Эрстеда, магнитная экранировка и др.) или производятся манипуляции с постоянными полосовыми магнитами (опыты Фарадея, опыт Ленца и пр.) зависит от намагниченности этих стрелок и магнитов. Поэтому следует обратить внимание на правильное хранение магнитов во избежание их размагничивания или перемагничивания.

В России принята стандартная окраска полюсов магнитов: северные полюса окрашены в синий цвет, а южные - в красный. U-образный магнит хранить надо с якорем (брусочком из магнитомягкого железа), замыкающим его полюса. Прямые магниты хранят парами, замкнув якорями их разноименные полюса. Если же магниты сложены беспорядочно или же якорями замкнуты их одноименные полюса, то намагниченность магнитов быстро пропадает. Быстро размагничиваются также и магнитные стрелки. Поэтому время от времени возникает необходимость в восстановлении магнитных свойств этих предметов.

Чтобы намагнитить размагнитившуюся стрелку, ее вносят на пару секунд внутрь цилиндрической катушки, по виткам которой течет постоянный ток, и вынимают. Если же после этого намагниченность стрелки не соответствует ее окраске (на конце, окрашенном в синий цвет, образовался южный полюс, а на красном, соответственно, - северный), то действие повторяют, но стрелку при этом вставляют в катушку уже другим концом. Аналогично действуют и при намагничивании размагнитившегося прямого магнита.

Намагничивание можно осуществлять также с помощью мощного постоянного магнита относительно больших размеров. В этом случае стрелку просто лишь подносят к одному из полюсов этого магнита и затем убирают, держа ее вдоль предполагаемой линии индукции поля магнита. Сближаемые полюса (стрелки и магнита) при этом должны быть разноименными.

Успех опыта зависит от надежности электрических контактов в экспериментальной установке. Контакты могут нарушаться вследствие окисления или выгорания контактирующих поверхностей, из-за самопроизвольного откручивания резьбовых соединений, выпадения штекеров из клемм, вследствие скрытого изоляцией перелома соединительного провода и прочих причин. Нарушение же контактов в электрической цепи не всегда может быть выявлено одним лишь осмотром ее внешнего вида. Поэтому демонстратор должен взять за правило всегда проверять экспериментальные установки на их работоспособность перед демонстрацией опытов.

При проведении опытов с электромагнитными волнами метрового и дециметрового диапазонов следует принять во внимание расположение в окрестности демонстрационной установки отражающих и поглощающих эти волны металлических предметов. Таковыми могут быть корпуса приборов, металлический мебельный каркас, писчая доска, электропроводка и прочее. Их присутствие в зоне проведения опытов способно существенно исказить желаемый результат.

В арсенале физического кабинета, располагающего достаточно полной коллекцией учебных приборов, может находиться несколько различных устройств для показа одного и того же свойства изучаемого объекта. Поэтому, готовясь к занятию, преподаватель должен заблаговременно наметить предполагаемые к показу опыты, знать и учитывать особенности конструкции опытной установки, а перед демонстрацией прорепетировать свои действия с ней.

Также надо иметь в виду, что поучительность демонстрации определяется не количеством одномоментно показанных опытов, а их методическим наполнением. Сюда относятся объяснения и комментарии, сделанные по ходу демонстрации, последовательность действий с демонстрационными принадлежностями, их расположение на демонстрационном столе, подготовленность наблюдателей и их эмоциональное состояние, а также артистизм манипуляций экспериментатора и эффектность представления результата. Но эта тема находится уже за рамками содержания данной книги.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >