小小創客 | 電池磁鐵這樣一組合,就自動在銅線管裡飛奔,這過山車啥原理?

2021-02-24 魔力科學小實驗

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讓孩子像科學家一樣思考,像工程師一樣解決問題

要說軌道交通,中國可謂是最有發言權的,尤其是近年來發展迅猛的高鐵,短短數十年,從沒有一寸高速鐵路,到如今擁有世界上運營裡程最多的高速鐵路,創造了中國奇蹟。在通常情況下,高鐵的運行速度平均為350km/h,最高可達400km/h,十一臨近,不少外出工作的人坐上高鐵僅需數小時就能回家與家人團聚。

對於軌道火車這類的玩具,不僅小朋友愛玩,不少大人也會有收藏的習慣。

今天大家就能一飽眼福了,用3種不同的電池分別製作電動小火車,設計一個足夠長的軌道,跑完3圈,比比哪個更快。這樣以後再看到各種電池廣告,就能直接測出到底誰電量更足了。

將銅線繞成密集的銅線圈,確保銅線圈內徑比磁鐵直徑略大一點。

將3種電池正負極都連上銣磁鐵,需要注意的是如果一端連的是N極,另一端也要是N極,必須保持一致性。用紙筒和紙片做出兩個S型的賽道,並把銅圈用膠布固定上去。賽道的其餘部分可適當用紙筒做個小斜坡,並用黑白紙片標記處賽道的起跑線。然後就可以把做好的電池小火車放在賽道上了,為了便於計時,可在小火車得一端放置紙片絕緣。

扯出紙片,小火車嗖的一下就往前跑去,速度還挺快的,就算爬坡也完全難不倒它。

接下來將3種小火車分別放入賽車,分別記錄下跑完3圈所需時間。

經過比拼,最快的電池跑完3圈僅需33秒,戰鬥值爆表。

為什麼只需要銅圈、電池、磁鐵就能做出跑得飛快的小火車呢?其實這個原理也很簡單,就是學習物理必然會碰到的安培定則

裸銅線和電池兩邊的金屬磁鐵接觸,形成了閉合電路,電流通過線圈就會產生磁場。根據安培定則,銅線管產生的磁場方向為N極在左S極在右。

這個時候,根據「同性相斥異性相吸」原理,整個電池受到向左的力,從而推動電池在螺線管中行駛,當調轉電池方向及行駛方向後,其所受力也相應變為向右。其實很多書本上的原理,把它放到生活中,就能變出很多花樣。比如根據電磁學原理,可以做磁懸浮列車,可以發射火箭,也可以做一個在地板上亂跑的小火車玩具。科學很多時候並沒很多人想像的高深,只是經常缺乏一個更簡單的應用方式展現在我們面前而已。好了,今天的創客就分享到這裡,咱們評論區不見不散。我是科學奶爸,我們下期見!


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視頻採編於Mr. Michal( DIY Simple Electric Train)特此鳴謝!

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