磁流體推進(jìn)模型船

我愛(ài)制作

之前盛傳我國(guó)的超導(dǎo)磁流體推進(jìn)潛艇已經(jīng)下水試驗(yàn)，因此掀起了一股磁流體推進(jìn)熱。超導(dǎo)磁流體潛艇是指使用了磁流體噴水推進(jìn)技術(shù)的潛艇，因?yàn)楹Ｋ哂袑?dǎo)電性，若使有電流通過(guò)的海水置于磁場(chǎng)中，海水將會(huì)在電磁力的作用下運(yùn)動(dòng)，規(guī)律與磁場(chǎng)下的通電導(dǎo)體一樣，都符合左手定則。

當(dāng)海水向后運(yùn)動(dòng)，船就會(huì)被反作用力向前推進(jìn)，這就是所謂的“磁流體推進(jìn)”，處在磁場(chǎng)里的海水也就是“磁流體”了，“超導(dǎo)”則是指產(chǎn)生磁場(chǎng)的是超導(dǎo)體制成的線圈。雖然這是一種新的高技術(shù)裝置，但是它的原理并不復(fù)雜，我們?cè)谧约杭依镉靡粋€(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)就可以演示。

準(zhǔn)備材料：

高強(qiáng)度磁鐵、細(xì)銅絲、食鹽水、干電池、胡椒粉（圖1）。其中食鹽水是用來(lái)模擬海水的，為了提高導(dǎo)電性，增強(qiáng)演示效果，最好使用飽和食鹽水。

制作過(guò)程

1. 把裝有食鹽水的淺盤放在高強(qiáng)度磁鐵上面（圖2）。

2. 在食鹽水上撒一些胡椒粉，為的是便于觀察水的流動(dòng)。取兩根細(xì)銅絲，分別與干電池的兩極相接觸。如圖3，兩銅絲的另一端間距5～10毫米，插入磁鐵正上方的食鹽水里。

可以看到，兩銅絲之間的食鹽水開(kāi)始流動(dòng)，懸浮在水面上的胡椒粉，非常清晰地標(biāo)示出了水流的方向。電流在食鹽水里從一根銅絲流向另外一根，磁鐵的磁場(chǎng)方向豎直向上，根據(jù)左手定則，可以判斷出水流的方向，并跟實(shí)際觀察到的現(xiàn)象互相印證。改變電流或磁場(chǎng)的方向，水流的方向也會(huì)隨之改變。

基于上述原理再制作一個(gè)磁流體推進(jìn)的模型船。

準(zhǔn)備材料：

泡沫塑料做的船體，高強(qiáng)度磁鐵，9伏電池，銅片（圖4）。

制作步驟：

1. 把磁鐵放進(jìn)泡沫船體后方挖好的小孔里固定；再把銅片從磁鐵兩側(cè)穿過(guò)泡沫，但是不要與磁鐵相互接觸（圖5、圖6、圖7）。

2. 用一點(diǎn)兒雙面膠把9伏電池粘在船上。一個(gè)銅片與電池正極連接，另一個(gè)與負(fù)極連接，一艘磁流體推進(jìn)船的模型就完成了（圖8、圖9）！

3. 把船放進(jìn)食鹽水里進(jìn)行試驗(yàn)！由于這個(gè)模型的推進(jìn)力非常微弱，因此要輕輕地把船模放進(jìn)水里，盡量不要讓水面發(fā)生波動(dòng)。在最初的幾十秒里，可以看到船緩慢地開(kāi)始航行。如果發(fā)現(xiàn)船是倒退的，可以改變磁極或者電流的方向（圖10）。

實(shí)際應(yīng)用中的磁流體推進(jìn)器不是利用磁鐵，而是由超導(dǎo)體線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的。眾所周知，上海的磁懸浮列車，超導(dǎo)線圈產(chǎn)生的超強(qiáng)磁場(chǎng)可以托起一輛列車，當(dāng)然也能推動(dòng)一艘輪船了！

注意：把船模放進(jìn)食鹽水后，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩銅片之間有氣泡冒出。這是因?yàn)樵谶M(jìn)行電解食鹽水的反應(yīng)，接電池正極的銅片上有氯氣產(chǎn)生，負(fù)極產(chǎn)生氫氣。由于氯氣是有毒的，因此船模放在水里的時(shí)間不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)，建議在30秒以內(nèi)，而且需要選擇在通風(fēng)良好的環(huán)境下進(jìn)行。另外9伏電池的電壓衰減很快，這是因?yàn)榉烹婋娏骱艽螅瑢?duì)電池有損害，這也要求船模的航行時(shí)間限制在30秒以內(nèi)。