秋天的第一阵电磁波
正经玩
原创
米老猫&GUOmazing
中科院物理所
2020-09-26 16:55:31
收录于话题
#正经玩
天气渐凉，有些人需要一杯奶茶来温暖身体，而小编觉得这样并不科学。温暖的阳光本质上是电磁辐射。好！今天就从基本做起，用科学温暖自己！
实验器材
所标杯、磁铁、铜线、电池、胶带
实验过程
用铜线沿电池缠绕做成弹簧状，然后用磁铁将铜线的一端固定在电池的负极，将铜线的另一端向正极弯折，注意不要碰到电极。下压铜线，使铜线一端靠近正极，在合适的距离会发现铜线振动（可以用胶带将正极覆盖，只露出一小片区域，防止铜线与其他部分接触）。如果振动不明显的话，可以将磁铁反过来试试。
原理解说
当铜丝的上端和下端同时连接电池时，就形成了一个通路。在接通的电光石火间，接通的铜丝内有了一个电流突变。我们知道，突变的电流会产生磁场，而这个磁场又会在铜丝内产生一个感应电场。通电导体会在周围产生磁场，即电流的磁效应。于是我们的通电螺线管也在周围形成一个感应磁场，方向可以用安培定则判断：而电池的负极吸附的一块磁铁，本身也有一个磁场，由n极指向s极。
可以看出，如果用铜线右旋缠绕电池，则电池产生的磁场方向和铜线圈产生的磁场方向是相同的，因此它们之间有相互远离的趋势，即铜线圈会向上有一个微小的位移。由于铜丝的上端位置恰好可以接触电池的正极（凸起的一端），铜丝向上运动很短的距离，上端就会离开正极，使整个电路变为断路。如果没有了电流，铜丝也就不再产生感应磁场，不再受安培力的作用。
在弹簧的作用下，铜丝会落回原位置，使得上端又可以接触到电池正极，于是循环往复，重复这样一个跳起-落下的过程。但由于铜丝发热、运动需要克服空气阻力等原因，铜丝不可能永远这样运动下去。如果铜线是左旋缠绕电池，则现象完全相反，两个磁场之间会有相互吸引的趋势，铜线圈会向下运动，而弹簧会拉着铜线圈回到平衡位置，由此不断震荡。
铜线圈的上端在电极的正负极反复横跳，就形成了一个交变电路，交变电路在周围会交变磁场，而变化的磁场又会在周围产生电场。当铜线圈在平衡位置附近做（近似）周期运动时，周期性变化的电场和磁场就互相转化、互相激励、交替产生，生成向外辐射的电磁波。
入秋了，各位没人送奶茶的小伙伴（小编知道），还不快到楼下小卖部买一节七号电池，送自己一个秋天的第一个电磁波温暖自己？
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13.我的世界666的实验分享如下：投票时间于9月30日零点截止，票数前两名将获得所标杯一个。
对于本期实验的投稿，我们将在下期进行投票，我们将为票数最高的两位同学送去由中国科学技术大学出版社提供的前研科技普及丛书（第一辑）——《走进量子世界》《小量子大计算》《寻找生命密码》《拨慢生命时钟》一套。丛书（第一辑）为“十三五”国家重点出版物出版规划项目，瞄准生物技术和量子科技，由中国科学技术大学A+、A级优势学科的一线教研工作者倾力创作。
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