探究影响磁场强度大小的因素

研究人员：谭一帆陈林峰徐周文伟康指导老师：邓星锋•磁场看不见，摸不着，但却真实地存在在生活中，通过生活经验，我们不难发现磁场强度大小是变化的，究竟有什么外部原因使得磁场强度大小变化呢？我们展开了研究：外界温度和压强的变化对磁场强度大小的影响？探究一：探究外界温度对磁场强度大小的影响•实验一：用酒精灯升温改变外界温度•1、准备材料：酒精灯、石棉网、火柴、铁架台、夹子、磁铁、磁传感器、电脑、电脑•2、开始实验：我们将磁铁固定在铁架台上，使两块条形磁铁平等对齐，间隔12㎝，然后将酒精灯放在中间，使磁铁距灯30㎝，将磁传感器固定在两条形磁铁正中间与电脑相联，从而读出各个时刻的磁场强度大小。•3、发现问题：在加热过程中，随着温度的变化，磁场强度大小变化很大，但酒精灯加热时，磁铁间区域受热不均匀，热覆盖面积小，可能会对实验造成很大的误差，所以我们放弃了用酒精灯直接加热的办法。•实验二：用电烤炉升温改变外界温度1、准备材料：电烤炉、磁铁、磁传感器、电脑、电源。2、开始实验：将磁铁放在电烤炉上方30㎝外，直接将电源升温,将磁传感器固定在磁铁中间，观察温度升高对磁场强度大小的影响。•3、发现问题：实验中我们发现，磁铁本身被加热，可能引起了本身性质的变化，所以引起强度大小变化的并不一定是外界温度，那如何寻求更好的方法，使磁铁本身保持恒温而使外界升温呢？我们各抒己见，展开了讨论……•实验三：利用流水冷却磁铁，用电烤炉给外界升温达到改变外界温度的目的。•通过讨论，我们想出了一个新方法，就是利用流水使磁体保持恒及的温度，同时用电烤炉升温，这样就排除了磁铁本身温度升高对实验的影响。•1、准备材料：自来水管、自行车内胎、剪刀、锯子、条形磁铁、温度计、磁传感器。2、装置制作：将条形磁铁与自来水管比对，用锯子锯下两段比条形磁铁稍长的水管，再将两快条形磁铁分别插入自来水管中，用剪刀在自行车内胎上截取4段，（利用其天然弧形制作流水装置），将4段分别套在两要水管的两端，套紧，使接口不漏水。•3、开始实验：考虑到加热时，传感器可能会受影响，同时，当流水流经磁铁时，也可能会引起磁场强度大小的变化，为了排除这些干扰因素，我们进行了三个实验，•第一个实验：用电烤炉直接加热传感器•我们先记录下未加热时的温度和磁场大小，然后开启电烤炉，使温度上升，每上升1℃，记录一次温度和所对应的磁场强度，我们发现，随温度的上升，磁传感器的系数在逐渐增大，虽然在实验时有进也有波动，但总体呈上长趋势。•从实验中，我们得出温度是对磁传感器有影响，且温度升高，磁传感器系数增大，温度降低，磁传感器系数减小。温度对传感器的影响-1.5-1-0.5015202530354045505557554540353025201513温度/℃磁场强度/mT•第二个实验：考虑水流的影响将先前做好的流水装置固定在离地40㎝的半空，将磁传感器固定在流水装置中央，给内胎中加水，内胎与自来水管相连，水通过内胎流进自来水管，流经磁铁，再从另一端的出口流出，一边给水，一边采集数据。•实验中我们发现水不断流经磁铁，但磁场大小并无变化，始终为0.234375mT，所以我们排除了流水对实验的影响。•第三个实验：流水加热，探究温度对磁场强度大小的影响。•通过前两个实验，我们排除了流水对磁场强度大小的影响，没有排除升温磁传感器对实验的影响，于是我们设计了第三个实验，就是用电烤炉不断给外界环境加热，同时不断向含有磁铁的水管中灌水，通过采集数据比对前面只加热热磁传感器实验的数据，从而得到外界温度是否会影响磁场大小。得到这组数据后，我们拿它同只加热传感器而得到的数据相比，我们发现两者差距很大，说明实验三的数据并非只是加热磁传感器而得出的，还有外界温度的影响，所以我们得出结论：外界温度对磁场强度大小有影响。温度对磁场强度的影响-1.5-1-0.500.51316202530354045505560温度/℃磁场强度/mT探究二：探究压强对磁场强度大小的影响•1、准备材料：透明细孔水桶、锯子、小刀、胶布、磁铁、打气筒、气门芯、橡皮泥、胶水•2、实验构思：为了探究压强对磁场强度大小的影响，我们设计了一个实验，将两条形磁铁平等固定于透明密闭桶内，将磁传感器固定在条形磁铁中央，接线从密闭桶的细孔中伸出，然后将孔密封，再在桶底打一小孔将一气门芯固定在桶上，用打气筒通过气门芯对箱内充气，使箱内升压，从而达到改变压强的目的。•3、装置制作：我们选用了一个透明的细孔水桶，将其锯开，然后把准备好的两块条形磁铁平行地固定在水桶两侧，用胶布粘紧，使它在桶内不能动摇，在靠近桶底部打一个通经号自行车充气孔近似的小孔，剪出两块自行车内胎皮，作为垫片，套在气门蒸身上，避气漏气，将气门蒸从桶内经小孔旋出，然后套上镙丝，将气嘴插入充气口，固定好，这样充气的部分就做好了。其次是将磁传感器固定在条形磁铁的正中间，让我从桶的细孔中伸去，同时，因为接线和细孔之间存在空隙，于是我们在接线上严实地捆绑了自行车内胎皮，因为它的柔韧性和密闭性都很好，可以起到密封作用，之后我们还在小孔和接线的接口处粘了很多胶水，最后用橡皮泥将整个出口严严实实地覆盖，做到不漏气。剩下最重要的将锯开的两截水桶“缝合”我们将两半水桶接原来切口的切痕比对好，然后用胶布将切口捆起，多交粘捆，最后用胶水将胶布的边缘与桶壁粘紧，再在原切口的部位涂胶，保证在充气时空气不会从切口处逸出，这样，实验装置就制作好了。•4、开始实验：我们用打气筒对桶内充气，同时记下磁场强质大小，在未充气时，磁场强变大小为0.16mT，不断内桶内充气，桶内压强不断增大，但是磁场强度大小并没有变，始终为0.16mT，由此我们得出，压强对磁场强度大小没有影响。•探究结论：•外界温度对磁场强度大小有影响•外界压强对磁场强度大小无影响•徐周：•这是一次充满趣味而又富有意义的探究，通过这次探究实验，我学习很多相关物理方面的知识，更好的认识了“磁”这个神秘的物质，同时，这次探究培养我的动手能力，我们通过自己设计实验，制作装置，这是对我们能力的培养，在实验中，我还学会了严谨，细致，考虑全面的主要性，因为这直接关系到实验的成败，其实，最为主要的是我明白了团结的力量，大家的智慧，我们通过不断地实验，不断地提议，再不断地改进，最终做成这个实验，我想，这一切的取得，都离不开彼此的付出，彼此的合作。•谭一帆：•这一次研究性学习是我认为最有意义的一次探究。它不同于一般的调查型的研究性学习，它是一个真正的实验，真正使我们实践的实验。这是我们的研究，是超出课本之外的获得知识与能力亲身的重要手段。虽然我们的研究可能不是很全面，不是很精细，多处还存在着漏洞，但它带给我们的不仅仅是影响磁场大小的因素，更是一种实用的能力，它带给我们的好处将会在将来级我们带来更多的意义！•陈林峰：•若是想要知道些什么，就得自己动手去探究，这是我们这次研究性学习出发点。可真是做起实验来，却发现我们未考虑到的还有很多，这是在这次研究性学习中的最大收获。实验中我们会发现很多问题。我们要把它们一个个解决在每一个小问题的成功，最终组成了我们这整次实验最终成功，实验中，我们的“边进行，边发现”的方法，让我们的思考严密了许多，也大大反映了我们的设计还有多漏洞，这在探究中是不足取的，煅炼后，我才能获得反面上这方面的进步，这便是很大的收获。•文伟康：•生活并不会一帆风顺，就如这次实验，虽然我们实验并未探究出个所以然，但最起码多了一份经历，一份体验，也许整个实验我们会谈忘，但其中的乐与哀将值得，我们珍藏，感谢这次研究性学习，它给我们枯燥的生活带来了一丝调剂。谢谢学校物理实验室为我们提供实验的空间与设备！！！谢谢邓老师的指点！！！