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奇焉怪哉-上《电与磁》一课的怪现象 [复制链接]

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我觉得这是一个很简单的现象,就是因为电池的外壳是含有铁的材料,这一点是肯定的。有些书上说的是锌筒,其实也还是有铁的成分。
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应该是电池外壳有铁的成分
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至于干电池为什么会产生这样的怪现象,我昨天思来想去,觉得除非只有一种可能性:干电池周边及两极上能被磁铁吸引的材料在干电池生产和检验的过程中由于检验时需要接通一下电流,可能它已经被磁化了,使它成了一个永磁体,因此才会出现这样的怪现象。但又怎样来检验它已经被磁化了呢?如果磁化了就一定存在着磁极,按照这个思路,打算利用指南针寻找它的极端在哪里。我先将指南针周围的一切物体以免对其指向发生干扰,待其停止下来之后指出南北极方向,我再转动底盘,使其指针方向与底盘标示一致,发现磁针白色一端指向南方,红色一端指向北方,即磁针白色端为南极,红色端为北极。

当我将干电池正负极靠近指南针南极时,果然出现了相斥相吸的两种不同状况,只是有的正极为南极,有的负极为南极,而且电量充足的电池呈现出的这种排斥力还相当强呢,注意下面两张照片中指南针白色与红色指针的位置:



这令我万分惊喜,想把这个发现在论坛中告诉各位,马上打开科学论坛,发现已经有不少同行参与到这题的研讨中来了,我看了之后针对各位同仁的建议和看法再进行一番验证,觉得有的看法我还是不敢苟同:杨军老师说“ 解释一:电荷的移动使干电池有了磁场 因为在干电池的正极不断聚集正电荷,在负极不断聚集负电荷,,依照安培定则,这些电荷的移动过程中也就形成了电流,因此在干电池的正负极也就形成了一个磁场,使小磁针发生了偏转。 为了验证这一猜想,我用一根铜导线的一端与干电池的正极相连接,用另一端去接近小磁针,发现小磁针也有微弱偏转。而我用的导线是铜的,不可能被磁化,也不可能传递磁性,就是因为干电池正极的正电荷通过导线转移到导线的另一端,使小磁针发生了偏转”,这样的说法,我有几点疑问:干电池中的正电荷因何而聚集?还不是因为在电压的作用下所作的定向移动吗?而电压促使电荷作定向移动应该是在电路成通路时才产生的现象,就像池塘中的水不管多满,只要堤坝没有缺口,它永远还是一潭死水,不可能流动移位,只有当出现一个缺口时,水才会从缺口中涌出。而我们发现的这个现象并没有成通路,所以我觉得这种说法似乎还靠不住脚。至于杨老师用铜丝从正极引出去靠近指南针出现微弱偏转,我也再次尝试了,也曾出现了偏转,但随后发现原来是电池离指南针太近了造成的,将电池远离后就再无这种现象出现,我想杨老师是否也是这个原因呢?
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后来我有用大磁铁来靠近干电池的正负极,看看是否也出现相斥相吸的现象,但检验之后又令我失望了,不管环形磁体的南极还是北极来靠近干电池的正负极,竟然都呈现出相吸的状态,真让我不敢相信自己的眼睛(为了区别,我将磁铁两面分别用1、2标明南北极的区分):








看来这个谜,还有待我们共同探讨。
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以下是引用酸牛奶在2013-12-25 17:19:00的发言:

 


一个发现,一个会研究的好老师!此帖加精华!


 


我觉得有没有可能被磁化?但磁化的话偏转不应该如同你的描述;


 


内电路的话我觉得有待进一步研究……


 


 


看了张老师刚发的帖子,我感觉磁化作用的可能性比较大!


 


至于为什么用磁铁检测不出,那是不是因为你的环形此帖磁性太强,干电池的弱磁性在强磁性物体作用下会失效!


 


能不能尝试着用小磁针之类的试一试!


 


 

欢迎光临酸牛奶博客:http://blog.kxsy.net/user1/zjzzb/index.html
努力经营生活,细细品味幸福,让微笑从心底漫溢——我们怎样对待生活,生活就会怎样对待我们。
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检验电池是否有南北极,还有一个方法是悬挂法。


为了效果的明显,我特意用了很细的线,长度在1.2米左右。


电池的左右各系上一个绳结,然后两线合一挂在1.2米的细绳上,


绳子上端做了一个小钩子,固定在展开的柜门上,


但是,多次实验的结果是南北极不存在,或者很不不明显不能察觉。






以下两张是电池静止状态例图,电脑观看者端为南方,图片内部是北方。





[此贴子已经被作者于2013-12-27 19:41:46编辑过]

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电池中的铁质容易被磁铁吸住,所以张老师的用磁铁吸电池两端,效果就不好。


至于电池靠近指南针,原理也是一样的,估计效果也是一样的。

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至于电池一极连接导线是否会导致指南针偏转,指南针是否有外部干扰,这实验是否可靠?


如果用较大电流如12V的学生电源或增加多个电池的一极连接导线(非回路),是否会显著一些?

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佩服张老师的研究精神,论坛讨论氛围真好,真活跃。


 

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真有意思,还真没去关注过这个。涨姿势了
生活是个多面体
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亚军,用“水浮法”再试试?灵敏度更高一些。
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以下是引用把酒当歌在2013-12-27 20:17:00的发言:
亚军,用“水浮法”再试试?灵敏度更高一些。

好,酒歌的方法值得一试!

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 这样的探究精神,真是赞!
请关注丫儿的感受帖哦!我的东西都收藏其中哈!

     http://www.zjxxkx.com/bbs/dispbbs.asp?BoardID=4&ID=12416&replyID=&skin=1
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是电池材料的缘故?还是电池内部本身存在微弱电流的缘故?期待更有说服力的证据。
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今天我又将昨天的环形磁铁去接近指南针,能很明显地看到指南针相斥相吸的现象,并且力量还相当强烈。




由此可见,网友“酸牛奶”的说法更靠谱一些了。可能是干电池所带的磁性太弱的缘故,当强磁场接近时,它就无法显现自己的磁性了。那它的磁性到底有多强呢?我又试着让它去接近大头针,结果大头针没反应,我又找来静电实验时所用的铁粉盒试验,结果盒子内的铁粉也没反应,看来干电池所带的磁性真是小得可怜呀。





后来我又看到了金亚军老师采用的悬挂法来检验干电池所带磁性的南北极,我也用两米长的细线进行悬挂,结果发现干电池不停地逆时针转个不停,我经过多次放置到地上让其暂停后再拎起来等待,但每次一拎起它就逆时针转个不停,丝毫没有要停下来的迹象,甚至将悬挂的线放到桌上还扭曲成团呢。




我再用条形磁铁试验,磁铁在南北指向的180度幅度内不停来回偏转,也不肯停下来,但始终不会转圈,还是具有一定的指向性的,放下来后细线也不会扭曲成团。




可见,干电池的磁性小到连磁性指示南北的强度也没有了,至于它为什么老是逆时针转个不停,我想一定是受地球自转的影响吧。
有人还建议用水浮法测试,我觉得这种方法不现实,干电池在泡沫板上很难放稳妥,且泡沫板较大,即使有这种指向性也必然受到很大的阻力。
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仔细看完张老师之前的研究过程,为张老师严谨的科学思维和实证意识所深深感动。


此贴吸引人的亮点不仅是这个问题本身的奥秘,更有张老师以及参与讨论的所有老师这种科学精神。


这一项内容的研究可以整理成为一个小课题或科技实践活动的报告,一定非常优秀。

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是不是,小磁针本身就是磁铁,吸引电池壳上的铁类物质呢?
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没注意到。。
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以下是引用空空在2013-12-24 11:47:00的发言:
这是一个正常的现象。因为一般我们使用的电池,以普通五号及一号双鹿为例,外壳两极和中间部分都能会与磁铁发生吸引现象,可以表明外壳中有铁的成分。这也就不难解释为什么会出现这种状况了。不知是否与楼主出现的情况下相近。 出现这个现象,说明小孩子的实验是比较充分的自由的。把这个问题回归给小孩子,也许他们自己可以找到解决的办法,我班里的小孩子自己试过。

不错!

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学习了!
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又来学习了一遍,佩服张老师的探究精神。
曹文佳的2012/2013,我的个人帖http://www.zjxxkx.com/bbs/dispbbs.asp?boardID=4&ID=11950
http://www.zjxxkx.com/bbs/dispbbs.asp?boardID=4&ID=14393
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时时做个有心人。
王琦峰
浙江省慈溪市龙山镇龙山小学 315311
QQ:151412943
Email:FS00120@163.com   wangqf@zjxxkx.com
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电池本身就能让指南针发生偏转,这课教学我先展台上让电池靠近指南针,指南针偏转,所以实验时交代学生注意的是将电池离指南针远一些。
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没有用过的新电池只要我们打开外包装,放置较长时间,电池电压降低了!有时候不能完成很多电学实验!赞同24楼的说法。
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    看了上面老师们的讨论,非常感慨这股专研精神,学习了!


 


    要是遇到了这种情况,我可能只会跟学生说可能电池中含有能被磁铁吸引的材料,然后就不了了之了。


    看到这个帖子,给我了启发!课堂小发现原来可以如此乐趣无限!愿做有心人啊!


 


    看着张老师不断描述的实验,我似乎也被带入了她的实验探究中,最后终于有结果了,通过张老师的这两个证据如图1、2,也证明了张老师的说法如图3。我也感到万分惊喜,无比激动,过后又突然想到好像还有个问题:正如张老师所说电池使用的时候将电池上的磁性物质磁化了成了永磁体,那么是不是电池使用次数越多越能巩固这种磁性呢?这样一来久用后的电池出现这种现象的效果要更加明显,事实上张老师实验中发现电量充足的电池效果反而明显,在此引用一下张老师的原话“当我将干电池正负极靠近指南针南极时,果然出现了相斥相吸的两种不同状况,只是有的正极为南极,有的负极为南极,而且电量充足的电池呈现出的这种排斥力还相当强呢”。对于这个现象我个人想法是这些材料可以被电流磁化,虽不形成永磁体,但磁体的磁性可以暂时性保留,从而导致电量高的电池效果要比电量低的明显。所以结合张老师的实验和她的观点以及各位老师的想法,总结了对问题的解释:干电池含有能被磁铁吸引的物质,有电流产生时这些物质被磁化形成磁体,磁体磁性可暂时性保留且磁性较小。          


不知理解是否有误,望各位见谅并指正。


图1


图2


图3


[此贴子已经被作者于2014-2-17 10:44:42编辑过]

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  再来学习。看来我们实验时要多注意周围物体是否会出现磁化现象。
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实验也出现了这样的情况, 电池有铁的成分,我也是这么想的
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     在上个学期期末考试后,和这个学期初我又对这个实验中反应出来的怪现象进行了一番再研究,将分两次予以呈现,望与各位一起讨论:
     前次我们发现磁性较强的环形磁铁去接近已经表现出带有磁性的干电池,发现干电池不管是正极还是负极都能被吸引,感到很不可思议,这不符合磁性间同极相斥异极相吸的原理呀。为了弄清原因,我找来一个磁性较弱的小磁针和一个磁性较强的环形磁铁进行试验,请看下面几个图片,注意小磁针的不同颜色极端的区分;为了区分环形磁铁的极性我也在其两个面上分别贴上了1和2予以区分。


这是小磁针搁置在支架的顶端的状态,小磁针静止下来后清晰地指示南北极。


环形磁铁的标2这面接近时,支架上的小磁针红色一端被吸引。


环形磁铁的标1这面接近时,支架上的小磁针白色一端被吸引。


将小磁针拿下支架,用红色一端去接近环形磁铁标1这面时,小磁针红色这端被吸住了。


将小磁针拿下支架,用红色一端去接近环形磁铁标2这面时,小磁针红色这端也被吸住了。
      用小磁针白色一端去试,也能被环形磁铁的两个面全部吸住,跟在电池上表现出来的状况完全一样。看来这种怪现象并非是干电池的“专利”,而是所有磁性物体的共性。
      用两块磁性强度相当的两块磁铁再试,完全能表现出相斥相吸的现象,而当两个磁体磁性相差较大时,如果其中一个能快速逃离或在支架上自由旋转,还是能很好表现出相斥相吸的现象的。但当两个磁体磁性相差较大时,并且两个磁体都能快速逃离或在支架上自由旋转时,就会出现这样的怪现象,我们形象地将它形容为“强奸”现象,虽然名称不雅观一些,但我觉得很相像,只不过人类的强奸发生在异性之间,它却是发生在同极之间,当某一个弱磁体靠近一个强磁体,并无法逃离的情况下,同极相斥的斥力就无法表现出来了,因此才同极也被吸住了。这种现象说得雅观一些或许可以叫做“控制”吧,不知各位是否认同?
      这种现象使我脑海中一下子冒出了好几个个词语:认贼作父、虚以委蛇、卧薪尝胆等,使我真正明白了这些词的含义和背景。
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上面第四个图粘错了。请看下面的这个:
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也就是说同级相吸也有可能,只是磁性强弱的问题。
王琦峰
浙江省慈溪市龙山镇龙山小学 315311
QQ:151412943
Email:FS00120@163.com   wangqf@zjxxkx.com
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      这学期期初,我觉得这个实验的研究好像并没有完结,干电池为什么会在电池没有接通正负极的状态下,也会存在磁性呢?难道真的是因为干电池在出厂检验时让其上面的铁质物质磁化成为永磁体了吗?这只是我们的推断猜测而已,直接的证据呢?并没有呀。因此,心里觉得很不痛快。
       后来转念一想,如果电池真的成了永磁体,那它的磁性强弱就不应该随便改变吧。于是,我又有了一个新的想法:只要看一下能呈现出较强磁性的干电池在短时间里磁性的强弱是否明显的改变就行了,如果会很快地改变,那就说明干电池上的铁质物质并没有被磁化成为永磁体,而是因为干电池内部存在内电流而产生的电磁感应效果。说干就干,我找来了指南针、粗导线、干电池马上进行实验,终于得到了事实的真相:干电池上表现出来的磁性是电池内电流引起的,电池并非是永磁体。请看下面的几个实验图片:


干电池的正极端靠近指南针的南极(白色),表现出来指南针南极被几乎90度的角度,说明干电池的磁性比较强。


用干电池和粗导线组成短路,让电池快速放电。


经过两个小时的快速放电后,再来测试,发现指南针被排斥的角度明显变小了,将近只有15度左右了。


继续快速放电,并不断测试在短路状态下导线周围的磁性,直至出现导线附近没有了磁性,即电池中的电已经用完了。


这时再来测试干电池的磁性时,指南针就完全没有了那种排斥现象了。
      由此可见,干电池呈现出的磁性并非永磁体产生的效果,而是干电池内部的内电流引起的电磁感应现象而已。 这样的结论,前面已经有好几位同仁(如杨军等)提出来过,在这里只能说声对不起了。
      但我心中还是有一个疙瘩:电池的正负极尚未接通,那它的电流从何而来呢?是什么原因促使电池内产生电流呢?
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