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    磁流體推進(jìn)模型船

    2014-09-27 04:58:02我愛(ài)制作
    中學(xué)科技 2014年8期
    關(guān)鍵詞:食鹽水磁流體船模

    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)。

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