斷電自感實驗的再改進

嚴青榮

(阜寧縣陳集中學,江蘇阜寧 224411)

1 引言

實驗是教師施展教學藝術的獨特方法,教師如果在認真研究教材上的演示實驗的基礎上將它改進,教學會受到很好的效果.

人教版《物理?選修3-2》電磁感應第 6節互感和自感現象一節,推薦了斷電自感現象.如圖1,燈泡 A和帶鐵芯的線圈L并聯在直流電路中.接通電路燈泡正常發光.斷電時,這時可以發現燈泡沒有立即熄滅,而是閃了一下.

筆者認為存在兩點缺陷,如作以下改進,可以減少實驗器材損耗,也可使實驗變得更生動,可視性會更強.

圖2

2 缺陷與改進

缺陷1:在操作中,燈泡經常因流過電流過大而可能燒壞,造成實驗器材損耗,不便于實驗現象的重復再現.

改進:如圖2,筆者把燈泡A換成測電筆中的氖管B(氖管的耐壓值較高,不易燒壞.),帶鐵芯的線圈L換成自感線圈可用可拆變壓器的0～1 400匝或鎮流器(鎮流器的自感系數較大),開關S換成2根鋼鋸條,只用 1節舊的干電池作為電源.雙手各拿1根鋼鋸條,使這2根鋼鋸條的鋸齒部分接觸并滑動,手就會觸電,同時氖管會不斷的閃光.

分析:2根鋸齒部分接觸并滑動,發生很快地間歇性的接觸,從而使電路頻繁地進行通斷轉換,在電路中就產生變化很快的電流,通過線圈并產生較大的自感電動勢,電路中的電壓瞬間升高,就可以引起觸電,同時氖管不斷閃光.

優點:這樣演示斷電自感現象非常明顯,1節舊干電池作為電源引起斷電自感,會使人觸電,能讓學生親自體驗自感現象和觸電現象(對人體無危害的觸電),激發學生濃厚的學習興趣.

缺陷2:由于燈泡閃亮,只說明有電流流過,無法辨析電流方向的變化,不便于教學難點的突破.

圖3

改進:如圖3,在各支路中按圖示接3個發光二極管,D1、D2導通時發紅光,D3導通時發綠光.

分析:二極管具有單向導電性,并且通過二極管導通時發出不同色光來反映電流流向.

優點:這樣設計使抽象問題具體化,對比明顯,可視性強,有利于教學難點的突破.

3 結束語

創造性地設計演示實驗,是值得每一個物理教師嘗試和思考的課題,也符合新課程標準的理念和內涵.