与毒共舞

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在人们知道水银的毒性有多大之前,它有很多有趣的用途。下面介绍其中的一个:用十几千克的水银制作一台最原始的电动机。

不久的将来,一定会有极其伟大的事物出现,例如喷气式汽车和所有我们现在无法预想的事物。但在并不久远的过去同样有很多我们现在无法想象的奇怪东西,例如江湖郎中使用的水银罐。仅仅在50年前,人们还像玩玩具一样对待这种闪耀着光泽的液态金属。不幸的是,我将永远也无法像当年参观工厂的孩子们那样把自己的整只手臂都插入一桶水银里去体会那种陌生而奇怪的感觉。今天,水银(其学名叫汞)被视为一种可怕的有毒物质,人们对它的防范程度已经到了学校会因为一只水银温度计的破损而要全员撤离的地步。

当然,水银并不是因为我们的议论而使毒性变得更大,而是因为我们对它的了解更多了,包括吸入水银蒸气会导致脑损伤的事实。例如在《爱丽丝奇遇记》中的那个帽匠,就因为在制作帽子时使用了水银化合物而成了疯子。

但事实上,除了娱乐和损伤你的大脑外,水银可以做的事还有很多。作为室温下呈液态的金属之一,水银是最好的液态导体。因此,在配备了大风扇、乳胶手套和水银收集盘这些保护用品后,我用15千克的水银重现了法拉第于1821年在他位于伦敦的地下实验室中所发明出的第一台电动机。

该电动机的工作原理是让电流通过磁铁旁边悬挂着的导线,其后会产生电磁力推动导线运动。但是,为了让电流通过导线,你需要将导线的两端连接起来以形成一个闭合的电路,因此法拉第使用了可以在电极两端自由移动的水银。(注意:在实验中使用过的所有物品都不能再在厨房中使用。)

虽然法拉第电动机可以说没有什么实用价值,但它确实是第一个最简单的用电力产生旋转运动的装置,很精彩地为电动机的概念提供了实际例证,并证明水银的确是一种很棒的东西。

如何制造最原始的电动机

图1

图1 这是一个最原始的电动机。电流通过导线流向十几千克的水银,导线围绕磁铁作圆周运动。

你需要

图2

图2 实验器材

图3

图3 使用前,要用咖啡滤纸将水银过滤净化。

1. 将一块磁铁固定在碗的中心,使得磁极指向上下方向。

2. 倒入干净的水银,使之淹没磁铁。

3. 将一截导线摆在碗上方的香蕉挂的金属钩上。

4. 将水银连接至电池的一极,导线接至另一极,观察导线的转动。

图4

图4 在所有装置中有一根粗大塑料管没有显示在照片中,它的作用是收集不小心洒落的水银。此外还有一台直径为1米多的大电扇没有显示,它的作用是将水银蒸气吹到实验室门外。

真实的危险警告:水银是有毒的,它会在人体中慢慢积累,造成神经系统的不可逆损伤。即便很小的一滴水银,清除起来花费也不少。

补充:这个实验在上海版高二教材中的截图如下:

图5

图5 法拉第电动机原理图

如何制作无毒的电动机

如果没有香蕉挂和装水银的碗,同样可以制作一台工作原理相同的电动机。你可以仿照此图的装置,用一块磁力强大的钕铁硼磁体将一个金属丝吸住使其直立,然后让螺丝轻触五号电池的负极,螺丝就会转动起来。

图6

图6 实验器材

图7

图7 实验装置

补充:这个实验的说明还可以参考世上最简单的电动机

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发布时间:2012/1/10 上午8:50:05  阅读次数:7051

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