简单验证交流电方向的周期性变化

福建师大附中高一（1）班　程道霖

　　我们家庭中大部分电器使用的是交流电，它的强度和方向都随时间作周期性变化。

　　高中课堂上，我们用示波器来研究交变 电流，但是从荧光屏上得到的只是变化的一 条正(余)弦曲线，那是交变电压随时间而变 化的图象，不够直观、形象。

　　我们在家中可以做一个简单的小实验来 定性地观察交变电流的方向作周期性变化， 因为我们家庭照明电就是交流电。

　　实验器材很简单，仅需一块永磁铁和一 只灯泡。磁铁要比较大块，磁性要强。条形， 马蹄形的磁铁甚至从扬声器上拆下的环形磁 铁也可以。灯泡最好选用40W以下的白炽灯泡，因为像这样低额定功串的灯泡中的灯丝 一般是花丝而不是平丝，灯丝又细又长，比较 松驰，便于观察，灯丝振动起来 还会有细微的“嗡嗡”声。用肉 眼观察正常工作的灯泡对眼睛 伤害较大，最好在可调亮度的 台灯上做，效果十分明显。

　　请你把灯打开，并把灯丝由白热化调节到不刺 眼的桔红色，将磁铁靠近灯泡(小心触电)，就可以 看到灯丝剧烈地颤动起来；如果你再逐渐把灯调 亮，就看到灯丝的振幅也随着增大，调过一定程度， “嗡嗡”的声音就出现了。这个实验说明了灯丝中的 电流方向是变化的。这是什么原理呢?

　　电流在通过灯丝时会在其周围产生磁场。这些 磁感线方向服从安培定则，它们是一簇以导线上各 点为圆心的同心圈，这些同心圆平面与导线垂直。 当把磁铁靠近灯丝时，它们之间的磁场就会发生相 互作用。如果灯丝周围磁感线方向与磁铁的磁感线 方向相同，灯丝与磁铁就会相互吸引(也可以用左 手定则测定）。灯丝磁感线方向一变化，它们之间又 排斥开来。灯丝的颤动正是吸引与排斥不断重复的 结果，这说明了灯丝中的电流不断地在发生变化。

　　这个实验简单易行，有兴趣的同学不防一试。