科学实验 | 穿隧道的小火车╯╯

前言

周末又到啦，我们做个科学实验来放松一下。

上次实验课，我们用电池和线圈制作了一块电磁铁，而今天的实验还是和电磁有关。

我们将用线圈和电池做一个会自动行驶的小火车，嘟嘟，出发吧！

实验报告

实验材料

• 一段铜裸线
• 一节五号电池
• 几块钕磁铁片
• 一小根铁管

实验材料

注意，圆形磁铁片的直径要略大于电池的直径，而铁管的直径要略大于磁铁的直径，同时，铜线必须是裸线而不是漆包线，线的直径在 1 至 2 毫米为宜。

实验过程

1. 把铜线一圈一圈的缠绕在小铁管上
2. 使整个线圈的长度达到二三十厘米
3. 在电池的正负极分别贴上几块磁铁
4. 把贴有磁铁的电池放进裸铜线圈中

缠绕铜线圈

贴有磁铁的电池

注意电池两端的强磁铁必须同级相对：

电池与磁铁的连接

实验结果

这样，一个自动行驶的小火车就完成了：

Vicky 启动电磁小火车

我们发现，贴有磁铁的电池真的就像小火车一样，自动行驶在铜线圈做成的“隧道”里。

科学原理

电池有正极和负极，在电池的两端贴上的强磁铁可增强磁场，而裸铜线圈是一种良好的导电材料。

当电池和磁铁的结合体进入线圈时，刚好能够形成完整的电磁回路。

强磁铁的磁场会导致电池的前端和线圈回路形成拉力，而电池的后端和线圈回路形成排斥力，一前一后的力使得电池向前运动。

电磁产生动力

所以，电和磁相互作用，产生了能使小火车前进的动力，在日常生活中，最为常见的例子就是电机了。

电机（Electric Machine），是机械能与电能之间转换装置的通称。转换是双向的，大部分应用的是电磁感应原理。由机械能转换成电能的电机，通常称做“发电机”；把电能转换成机械能的电机，被称做“电动机”。

Wikipedia

我们来看几个例子：

风车

风车是把风能（机械能）转换为电能，是发电机。

风车内部结构

水电站

水电站是把水的势能转换为电能，也是发电机。

电动机

而电动机，顾名思义，就是把电能转换为机械能，比如越来越多的新能源电动汽车：

TESLA MODEL S

今天实验的最后，看一下我们以电池和磁铁，来做的一个最简单的电动机：

线圈

简单的电动机

下期见～

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