上一次与大家一起探索了缤纷的运动世界。下面向大家介绍几件电磁学的展品。电磁现象奇异而美妙，很早就吸引着人们对其进行不辍的探索，而电磁学的发展也对人类社会的发展产生了深远的影响。（以下展品主要陈列在中国科技馆主展厅二楼探索与发现A厅） 神奇的静电
展品预知：这套展品展示的是法拉第笼的静电屏蔽现象。你可通过透明罩看到左右两个静电发生器上各有一个小风车。右侧的风车上端有一个悬挂的法拉第笼。当按下按钮时，两边的风车随着静电发生器的电压升高而开始旋转。按下“下降”按钮后，右侧风车上端的法拉第笼缓慢落下，当笼体与静电发生器相接触时，可以看到电火花亮起，风车随之慢慢停止转动。
知识点：静电感应，静电屏蔽
法拉第笼是一种演示静电屏蔽和高压带电作业原理的设备。当高压电源升至一定值时，笼体内部发生静电感应。根据导体静电平衡条件，法拉第笼体是一个等势体，感应电荷只分布在笼体表面，其内部电势为零，电场强度为零。由于笼子与地面相接，因此电势也为零。法拉第笼的应用很广泛，当高压作业人员进行带电工作时，可以通过穿着用金属丝制成的防护服。当接触高压线时，形成了等电势，使得作业人员的身体里并没有电流通过，起到了很好的保护作用。
观察与思考：法拉第笼是什么材质的？（金属？纸质？塑料？）当法拉第笼落下来罩住风车后，风车有何变化？为什么会有这样的变化？查阅资料，了解静电屏蔽还有哪些应用？
静电滚球
展品预知：展品由中心电极、金属小球、接地的金属板三部分构成，当你动手柄时，金属小球会在中心电极与接地的金属板之间循环往复运动。
知识点：接触带电，静电感应，电场力
当转动手柄时，使中心电极带正电，此时由于静电感应，金属小球内原本无序的电荷会重新排布，靠近电极一侧带负电荷，远离电极的一侧带等量的正电荷。由于负电荷离中心电极距离更近，所以吸引力大于排斥力，金属小球就会滚向中心电极。当金属小球与中心电极碰撞时，负电荷被中和，此时金属小球带正电，由于同性相斥，金属小球远离中心电极。当金属小球与接地的金属板碰撞时，正电荷被导入地下，此时小球又恢复电中性。这件展品展示了感应起电、接触带电以及静电所具有的同性相斥、异性相吸的原理。
观察与思考：小球先向哪个方向奔去？小球与中心电极相碰后又怎样运动？小球为何会往复于中心电极与金属板之间？ 伸缩的线圈
展品预知：本展品由刚性螺线管和软螺线管两部分组成。在刚性螺线管前按动“正向”按钮给螺线管通电，螺线管中的电流形成磁场，周围的小磁针发生转动，指示出通电螺线管周围的磁场分布情况。按动“反向”按钮，改变螺线管内电流的方向，此时螺线管附近的磁场发生反转，小磁针清晰地显示出磁场的变化。在软螺线管前按下按钮为螺线管通电，螺线管的各单匝线圈均产生磁场，螺线管收缩在一起。
知识点：安培定则——丹麦物理学家奥斯特于1820年发现通电物体会产生磁场后，法国物理学家安培重复了奥斯特的实验，并确定了电流与磁场方向之间的关系，提出了“安培定则”，即“用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极”。
观察与思考：判断展品中两组螺线管产生的磁场方向，解释软螺线管收缩及刚性螺线管周围磁针偏转的原因。螺线管为什么会收缩在一起？
磁悬浮灯泡
展品预知：展品灯泡的上方放置了一个磁铁，展品的顶部装有通电的励磁线圈，它周围产生的磁场和灯泡顶部磁铁的磁极相反，于是灯泡就受到了向上的吸引力。大家可以想象一下，如果励磁线圈电流过大，磁力大于重力，那么灯泡是不是就要向上走呢。如果电流过小，磁力小于重力，那么灯泡是不是就会掉下去。那我们如何来控制励磁线圈里面的电流，使之不会过大或过小呢？奥秘就在励磁线圈下部安装的磁场敏感元件，它可以通过磁场的变化来感知灯泡位置，从而控制线圈当中的电流大小。
观察与思考：为什么灯泡会亮呢？ 线圈间的感应
展品预知：1831年，法拉第在一个铁环上绕两组彼此绝缘的线圈，右侧线圈与电磁组相连，左侧线圈则与导线连城回路，并在导线下放置一个与导线平行的小磁针。时年8月29日，在右侧线圈通、断电的瞬间，法拉第观察到了小磁针的偏转。
观察与思考：为什么只在通电和断电瞬间，小磁针出现偏转？小磁针两次偏转方向相同吗？为什么？ 磁棒过线圈
展品预知：感应线圈的实验成功后，法拉第进一步想到：铁环和通电线圈是不是实验必须的要素？于是他绕了一个多层线圈，再将磁棒迅速的插入和拔出时，与线圈相连的电流计均发生了偏转。至此，法拉第不仅实现了又永磁体产生电流的设想，而且完全弄清了这种转化的暂态性。
观察与思考：注意观察插入和拔出磁棒时，与线圈相连的电流计均发生了偏转情况有何不同？为什么？ 发电铜盘
展品预知：法拉第将一个圆形铜盘放在一个马蹄形磁铁两极的中间，并从铜盘的中心和位于磁铁两极之间的边缘处各引出一根导线，组成一个回路。使铜盘快速旋转，回路中变会产生出电流。这实际上是一台最原始的直流发电机。
观察与思考：你能判断出圆盘上的电流方向吗？用什么方法判断？ 单摆式电磁感应摆
展品预知：由于两只线圈单摆通过导线连接在一起并构成一个闭合回路。因此当其中任意一个在磁极间摆动时，由于电磁感应现象，回路中产生感应电流，从而使另一个线圈在磁场中受到安培力作用，于是也会随之摆动起来。
观察与思考：搬动展品中的闸刀开关，使两只单摆反接，重复上述步骤，你看到了什么现象？你能不能预先判断一下从动线圈的摆动方向？
（使两只单摆反接，重复上述步骤，发现另一个线圈再次摆动起来，但运动情况刚好与前一次相反。如果前一次两只线圈的摆动是同步的，则此次为异步，反之亦然。从动线圈的摆动方向可以根据左手定则判断。） 半圆形电磁感应摆
半圆形感应摆1：半圆形摆的中央固定一块强磁铁。展台上固定有一个线圈，摆静止时磁铁正好位于线圈的中心位置。按下按钮“启动”给线圈通电，此时由于电磁感应，磁铁会带动半圆形摆上下摆动。之后，按下按钮“短路”改变线圈中的电流情况，摆动会戛然而止。
半圆形感应摆2：用手拨动半圆形摆，使它上下摆动，在摆动过程中磁铁从固定在台面上的线圈中往返穿过，从而使线圈中产生感应电流，此时可看到与线圈连接的电流表的指针会左右摆动。 跳跃环
展品预知：展品由两个不同高度的圆柱组成，圆柱底部分别设有一个线圈，圆柱上分别套着一个铝环。通电后，两个铝环都跳了起来。但是较高圆柱上的铝环跳得非常高，随即落会底部静止不动了；而较矮圆柱上的铝环跳起来之后竟会悬浮在一定高度上。
知识点：法拉第电磁感应定律、楞次定律（请同学们查阅教材）
观察与思考：为什么铝环会跳起来？为什么较矮圆柱上的铝环不会落下来？ 旋转的金蛋
展品预知：金蛋之所以会在圆盘中高速旋转，是因为在圆盘下方有三个互成120度夹角放置的线圈，线圈通以三相交流电后，会在空间生成旋转磁场。而金属蛋是闭合的导体，线圈形成的旋转磁场会在金蛋中产生电流，并形成次磁场，两磁场相互作用使金蛋旋转。按下展品中的反向按钮，将三相电中的任意两相对调，此时旋转磁场的方向会反过来，因此金蛋会很快停止旋转，而后开始反向转动。在工业中被广泛使用的三相感应电动机就是利用三相电所产生的旋转磁场工作的。 自制变压器
展品预知：拿起电缆绕在展台中央的金属柱子上，观察电压表示数的变化。
观察与思考：绕的匝数增多，电压表示数如何变化？为什么会有这种现象？
特高压输电
展品预知：展品展示了低压输电、高压输电、特高压输电三种输电线路模型。特高压是世界上最先进的输电技术。特高压输送容量大、送电距离长、线路损耗低、占用土地少。100万伏交流特高压输电线路输送电能的能力（技术上叫输送容量）是50万伏超高压输电线路的5倍。所以有人这样比喻，超高压输电是省级公路，顶多就算是个国道，而特高压输电是“电力高速公路”。
观察与思考：比较使用三种输电方式下：（1）用户端获得电能有何不同？（2）输电距离有何不同？用学过的物理知识解释一下为什么输电电压越高，输电线路上电能损失越小？ 法拉第电磁旋转器
1821年为了验证奥斯特的电流磁效应理论，法拉第制作了电磁旋转器。右侧，一根磁棒插入一个水银杯中，下端用导线连在铂条上；左侧磁棒固定在水银杯中，其上的导线可以绕悬点转动。当通过水银接通电流后，右侧的磁棒上端绕固定的导线转动，左侧的导线下端绕磁棒转动。
观察与思考：注意观察导线和磁棒转动的方向是否相同？想想为什么？