奇焉怪哉-上《电与磁》一课的怪现象 [复制链接]

 

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奇 焉 怪 哉

萧山区临浦三小   张永法

 

我在给六年级学生教学电与磁这一单元前，为了充分发动学生的探究积极性，要求学生每人都自己准备好一节电池，两根长导线，若干个铁钉，我只给他们提供小磁针。由于材料简单，容易取得，他们就很积极地准备，个个摩拳擦掌，只等上课时一展身手。

上《电与磁》一课时，我先给孩子们介绍了奥斯特的实验发现并用大屏幕展示操作，接着给每人一个小磁针让他们也试试，他们明白了电与磁可能有关系后，全都按捺不住心中的兴奋，等我一声令下就迫不及待地摆弄起来。果不其然，他们先后都成功地看到了奥斯特实验的现象，明白了原来电和磁原来并不是各不相干的，电还能产生磁性呢。有了这个成功的现象之后，他们总是改变不了孩子爱玩的天性，看看还有时间多，有的组就利用现有器材玩开了：有的组把我给他们的小磁针排成一排，将导线拉直横在上面，让导线在上面与下面的小磁针平行，然后再给导线接通电源，他们发现几个小磁针竟然跳起了步调一致的集体舞；有的将一节用旧了的5号长命电池电池横架在磁针上方与磁针平行，然后接通导线，发现这时小磁针也发生了偏转。课堂上爆出了一个个冷门，让我喜不自胜，最后甚至还得出了教材以外的一些结论：电路在通路状态时，不管在通电的导线附近还是电源附近都有磁场存在，并且强度一致。这令我的兴奋也被激发了出来，觉得这节课收获不小。

下课后，我兴犹未干，打算亲自再验证一次孩子们的发现。但我在做第二个实验时，发现了一些异常：我找来一节2号双鹿电池，一截导线和一个指南针，但一到我将电池靠近指南针时，指针马上发生了偏转，更不用去连接导线了，这让我大吃一惊，我还没有用导线连接电池的正负极呢，怎么会有磁场存在呢？奥斯特实验中不是说只有在导线中有电流流动时才会产生磁场的吗？现在电池的正负极还根本没有任何连接呢，怎会有电流存在？如果没有电流存在，又咋会产生磁场呢？如果电池在没有连接导线前内部就存在着正负极之间的电流，那岂不是已经内部短路了吗？那新的电池又怎能保存电量呢？这让我这位从教20多年的科学教师一时间也感到丈二和尚摸不着头脑，真是奇也怪哉！

我还不死心，找来各种电池尝试，结果还是一个样，只是由于电池内部所储存的电量多少不同而表现出指南针偏转的幅度不同而已，新的电池横架指南针上面，能使指针偏转的最大幅度可达160度左右。我转念又一想：会不会是电池内部并没有短路产生电流，只是正负极之间存在的电位差引起的呢？如果真的是这样的话，那么我如果在正负极上各引出一根导线，这份电位差将被引至两根导线的末端之间了，如果将这两个末端无限接近应该也能产生磁性，从而使小磁针发生偏转，但我再次尝试后并没有产生我所期望的现象，不管两个导线头怎样接近，小磁针都没有反应，只有当它们互相接触的一刹那，小磁针才显现发生偏转的磁感应效果。看来前面产生的那种奇怪现象并非是我所料想的那种原因。这件事情始终成为我挥之不去的未解之谜，希望哪位有识之士能给予一个合理的解答。如果你不信这种现象存在，也可以动手试一试，便能知道我所言非虚了。

[此贴子已经被作者于2013-12-24 9:38:00编辑过]

用一块磁铁，吸吸你的双鹿电池（不接导线），看看能不能吸引，看看里面有没有能被磁铁吸引的铁皮之类的物质。

很有奥斯特意外发现的味道，值得思考！

我的学生在课堂上也发现了这个现象，共同期待解答。

 很多电池两极部分是铁片，而不是原来的铜片。有些电池是铁壳，也会影响。

 另：对楼主的标题做了小改，方便大家以后查找资料。请楼主谅解。

我也有这样的想法！

是啊，会不会因为铁皮的影响呢？

     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。

用磁铁吸吸看，或者给电池解刨一下，看看里面到底有什么情况。

[此贴子已经被作者于2013-12-24 14:45:18编辑过]

实验发现电池两端的确含有铁物质！

 

我用几块强力电磁铁来吸电池两端和两侧，效果非常明显的。 如下图示：

[此贴子已经被作者于2013-12-25 19:07:16编辑过]

课时也发现了这样的现象，金老师的方法非常好！

干电池属于化学电池，小小的电池相当于一个反应堆，多数电池中的反应液即电糊是酸性物质，如果电池中有铁物质，一是铁容易生锈；二是铁容易和酸性物质反应。可以排除这种电池中有铁。

我第一感觉也是电池里有可以与磁针互相吸引的物质存在。

[此贴子已经被作者于2013-12-25 14:18:50编辑过]

但是张老师的意思是电池周围指南针偏转，类似存在磁场！

能被磁铁吸引的不一定是铁物质，因为磁体吸引铁钴镍等物质。正极外包装多数是铜帽，更容易导电，铜帽中含有磁性材料，但不一定是铁，铁太容易生锈了？难道是不锈钢？

电池内有内电路

确实是这样

根据金亚军老师的提示，我也再次进行了尝试，确实电池的有的部分能被磁铁吸引，像双鹿电池不光正负极，连周身的外壳也能被磁铁吸引，而长命电池却只有负极能被磁铁吸引，看来电池本身有的部分能被磁铁吸引的现象确实存在。但我再仔细观察我的那个实验现象，又觉得不像是被吸引所致，倒更像是被排斥所造成的结果，您也不妨仔细思量一下：我用的双鹿电池是横架在指南针上方的，两极离指南针中心点距离几乎相同，如果是吸引所致，由于其外壳都能被磁铁吸引的，磁针应跟着被吸引物旋转并尽量接近，最后产生的结果应该是磁针两极应与横架在上方的双鹿电池平行，但事实上两者是交叉的，因此我判断这个现象绝不是金亚军老师所提出的原因所致；我更愿意认可“小兔子”的说法：电池内有内电路。但转念一想还是不妥，如果电池内部真的存在这样的内电路，也就是说其内部已经有电流存在才产生了这个磁场，那么其内部不就是已经短路了吗？又如何能储存电量供我们日后使用呢？真令人费解！

不深入思考还真不能发现这样的问题！赞一个！

 

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……

电池两端的电位差一定存在，要不和电位差有关。

但是如果在电极一段接出一段导线（不产生回路），

那么电位差在导线上也应该有，但是这时的导线就不影响磁针了，的确是个怪事！

干电池自身不产生磁场。
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，这样进一步证实了我前面的解释是对的。
    解释二：干电池本身由含有磁性材料制成。
    我通过网络对干电池的制作材料进行了查找，发现干电池中含有铁，镍成分，当干电池向外供电时，铁、镍等物质很容易被磁化，磁化后使干电池获得了磁性。特别是现在的干电池的正极材料改用了钢管，它不仅不容易生锈，且容易被永久磁化，使干电池也变成了一个磁体。

这个现象我的学生也有发现，跟电池的铁材料有关。直接用铁钉也能吸起小垫圈，第二节课的断开电流磁性消失这个性质学生会有质疑的，这些都是铁材料自身的磁化。高中物理老师说要把铁敲一敲，不知道有没作用

磁化后一般比较难完全消退。

值得好好思考的现象！

有新意。

    等待结果。

其实关键在于现在的电池种类很多，不想过去只有锌作为外壳的。现在有钢成分的外壳也越来越多，这些都能够被磁针吸引。