斷電自感演示實驗的改進對自感演示教學的體會

摘要自感現象是由導體自身的電流發生變化而產生的電磁感應現象，是電磁學教學中的難點，學生不易理解。做好演示實驗，有利于學生對電磁感應的理解和掌握。筆者在教學中發現，演示實驗中的斷電自感現象的演示尤為重要，完備的實驗設計可以大大刺激學生的感覺器官和思維器官，拓寬想象空間。但現在的教材(選修3-2，人民教育出版社)對斷電自感演示實驗的設計效果不明顯。

關鍵詞自感演示實驗自感演示教學體會

中圖分類號:G63文獻標識碼:A

1 教材中的演示方法

將一個小燈泡，自感線圈，電鍵和6v直流電源連接成如圖一所示的電路。當電鍵S閉合時，小燈泡發光，當電鍵S斷開時，小燈泡瞬時閃亮，然后熄滅，這是因為斷開電鍵S，原電流消失了，但在線圈與小燈泡組成的閉合回路中，卻存在著由線圈L產生的自感電動勢和自感電流阻礙原電流的減少，只要線圈L的自感系數足夠大，直流電阻又很小就能產生較大的自感電流，使小燈泡閃亮。該演示實驗存在四個不足之處:①不能顯示感應電流的方向，從而不能說明斷電時，在線圈上產生了與原電流方向相同的自感電動勢。②原電流的熱效應與自感電流的熱效應混在一起，不能說明斷電后小燈泡的閃亮是由自感電動勢決定。③假若線圈L的自感系數較小，就不會使小燈泡發出比原電流更強的亮光，自感現象根本不明顯。④對學生理解斷電自感產生誤導，學生認為只有閃亮才是斷電自感現象。

為了達到良好的教學效果，現對課本的演示實驗作如下改進。

2 實驗器材

自感線圈和電鍵各1個，2.5v小燈泡一個，2cp晶體二極管兩個，演示用靈敏電流計一個，6v穩壓直流電源1個(或用四節干電池)，連接導線若干。

3 實驗改進

將兩個小燈泡和兩個晶體二極管，自感線圈、電鍵及6V直流電源，連接成如圖二所示電路。當閉合電鍵S時，電路接通，D1處于導通狀態，小燈泡正常發光，D2處于截止狀態，靈敏電流計無電流通過，指針不偏轉。小燈泡發光顯示了原電流的存在。當斷開電鍵S時，線圈L中的電流發生了變化，故產生了自感電動勢。根據楞次定律可知，線圈中產生的感應電動勢及自感電流的方向與原電流的方向相同，所以在線圈與小燈泡、靈敏電流計組成的回路中，DI處于截止狀態，無電流通過，小燈泡不發光，但D2卻處于導通狀態，自感電流將通過靈敏電流計，盡管自感電流是瞬時的，但當它通過靈敏電流計時，足以使指針發生明顯的擺動。

4 結果與討論

(1)改進后的電路中，小燈泡是專用來顯示原電流存在的，靈敏電流計是專用來顯示自感電流存在的，將原電流與自感電流分開顯示，當電路中有自感電流存在時，就可以由靈敏電流計顯示出來。本來在原實驗中不易觀察到的感應電流，就變得易于觀察到了，原電流與自感電流一目了然。

(2)改進后的實驗不僅僅顯示了感應電流的存在，還顯示了感應電流的方向，進而證明了線圈在斷電時產生的自感電動勢的方向與原電流的方向是一致的。

(3)改進后的斷電自感實驗，電路并不復雜，但教學效果卻事半功倍，筆者對兩個教學班進行了教學試驗，發現使用改進后的方法進行演示教學，學生能正確掌握自感電動勢和自感電流方向的判別方法，學生的思維能力和應用知識能力增強，對電磁感應現象的理解更為透徹，教學效果明顯提高。

演示實驗能培養學生科學的思維方法和各種能力，物理學實驗中有許多富有創造性、啟迪人思維的好方法，教學中可以通過演示實驗或直接點出或潛移默化地向學生滲透這些好的方法和思想;在演示的過程中使學生通過觀察、分析、想象、假設、歸納表達等來培養和提高其各種能力。最后，演示實驗能培養學生良好的科學素質。實驗除了對知識的掌握、能力的提高又明顯作用之外，對非智力因素的培養也有顯著的作用，不僅能培養學生實事求是的科學態度，嚴謹細致的工作作風和堅忍不拔的意志品質，而且能有助于學生形成正確的觀點、觀念、優秀的道德品質，培養高尚的思想情操和濃厚的學習興趣。所以作為一線教師，創造性的做好演示實驗不僅對知識的講解起到畫龍點睛的作用，還能起到良好的示范作用，引導學生創造性的解決問題。