楞次定律演示實驗的創新

楞次定律是物理教學中體現“過程與方法”這一具體課程目標的最佳切入點。而人教版普通高中課本《物理》選修3-2第四章第三節“楞次定律”中的實驗設計與原教材相同，既復雜又抽象，不利于實驗探究，其他的演示實驗也沒有模擬的過程。

本實驗設計利用螺線管配合發光二極管，演示強磁鐵迅速插入和拔出螺線管時感應電流方向的變化，再利用磁感線模擬強磁鐵進出螺線管時原磁場和感應電流磁場的方向，將抽象變為可視直觀，驗證了楞次定律，提高了課堂效率。

一、制作實驗裝置

1.實驗裝置圖

如圖1所示，面板上帶有磁感線的模擬設計、電路如圖。

2.制作材料

圓柱形釹鐵硼超強磁鐵，大螺線管基槽，0.13mm的銅線500g，紅、藍光5mm的LED燈各4個，長30cm、寬20cm的鋁縮板材四塊，木方兩根，自制模擬磁感線等。

3.制作方法

（1） 制作底座框架

將兩根木方用薄角鐵制成高8cm的穩定支架，在支架上用螺絲固定鋁縮板材，并將四塊板材重疊，其中一塊作為基材用來安裝螺線管、二極管及平面圖，其他板材割掉一半，便于觀察二極管和電路圖；剩余的一半在中間靠右的地方挖成螺線管大小的窟窿，露出螺線管。

五塊板材用固定臺歷的鈕鉤固定在一起，像一本活頁書籍，可以自由翻轉。

（2）制作螺線管

用螺線管基槽把銅線有順序地繞在螺線管上，繞2000匝左右，標出纏繞方向，然后用焊錫固定，留出兩根接線柱。

（3）制作二極管電路

紅、藍二極管分別焊在兩塊電路板上，每塊電路板上并聯四個LED燈，把兩塊電路板上的LED燈反接并聯，用導線與螺線管連接，形成閉合回路。

（4）制作模擬磁感線

用flash制圖，分別畫出強磁鐵N、S極進入和拔出螺線管時原磁場磁感線、感應電流磁場的磁感線分布，以及模擬閉合回路中磁通量變化過程中原磁場和感應電流的磁場關系，面板上紅色磁感線為原磁場磁感應線，黑色磁感線為感應電流磁感線。

（5）制作強磁鐵

強磁鐵吸附在普通條形磁鐵N、S極，即可以區分強磁鐵的N極和S極。

二、演示實驗

把螺線管、LED電路板固定在鋁縮板基材上，磁感線模擬圖固定在其他四塊板材上便可以進行實驗。

1.觀察現象，激發求知欲望

首先把磁鐵的N（或S）極迅速插入和拔出螺線管，學生會觀察到LED燈發光，證明線圈中產生了感應電流；LED燈發光順序不同，證明感應電流方向不同。學生看到了感應電流產生的過程，激發了探究感應電流方向影響因素的欲望。

2.驗證楞次定律

如圖2，當N極向下插入螺線管瞬間，面板上右側藍色二極管發光，可結合模擬磁感線解釋現象：N極向下插入螺線管瞬間，原磁場方向向下，穿過閉合回路的磁通量增加，產生了感應電流，感應電流從藍色二極管正極進入所以發光，俯視看為逆時針，由右手螺旋定則知感應電流的磁場向上。

如圖3，當N極向上拔出螺線管瞬間，面板上左側紅色二極管發光，可結合模擬磁感線解釋現象：N極向上拔出螺線管瞬間，原磁場方向向下，穿過閉合回路的磁通量減少，產生了感應電流，感應電流從紅色二極管正極進入所以發光，俯視看為順時針，由右手螺旋定則知感應電流的磁場向上。

如圖4，當S極向下插入螺線管瞬間，面板左側紅色二極管發光，可結合模擬磁感線解釋現象：S極向下插入螺線管瞬間，原磁場方向向上，穿過閉合回路的磁通量增加，產生了感應電流，感應電流從紅色二極管正極進入所以發光，俯視看為順時針，由右手螺旋定則知感應電流的磁場向下。

如圖5，當S極向上拔出螺線管瞬間，面板右側藍色二極管發光，可結合模擬磁感線解釋現象：S極向上拔出螺線管瞬間，原磁場方向向上，穿過閉合回路的磁通量減少，產生了感應電流，感應電流從藍色二極管正極進入所以發光，俯視看為逆時針，由右手螺旋定則知感應電流的磁場向上。

三、實驗結論

當穿過線圈的磁通量增加時，感應電流產生的磁場方向與原磁場方向相反；當穿過線圈的磁通量減少時，感應電流產生的磁場方向與原磁場方向相同。

由此引導學生進一步分析得出“增則反，減則同”，并將此概括為“阻礙變化”，進而概括出楞次定律的內容：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。