電磁感應實驗儀器改裝

黃暉

【摘要】 物理是一門自然科學，物理實驗直觀、形象，能給學生留下深刻的印象，好的物理實驗設計對物理知識的掌握有非常重要的作用，還可以提高學生的實驗素質，激發學生對物理學習的興趣，培養學生的創新能力。電磁感應是中學物理重點、難點知識，這部分知識很多的規律、原理我們都是通過實驗探究歸納出結論，我們常規的教學是利用電流表的偏轉來判斷感應電流是否存在，電流表偏轉角度大小來判斷感應電流大小，通過電流表指針的偏轉方向來判斷產生的感應電流的方向，教學方式如下。

【關鍵詞】 電磁感應實驗儀器 物理

【中圖分類號】 G633.7 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2017）07-084-02

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這種方式學生給學生提供的信息太多，學生需要先根據電流方向確定電流表指針偏轉方向，然后又要根據指針偏轉方向判斷感應電流方向，學生需要將很多信息進行提煉，又要將實驗產生的現象進行歸納總結，而且，教師在演示時，受實驗儀器的限制很難達觀察到我們需要的效果。

我在多年的教學中，對實驗儀器進行了改裝，這樣學生學生需要提煉、歸納的信息少，實驗的現象更容易讓學生記住，教學效果較好，而且操作起來又簡單、直觀。

實驗改裝一：

我們通過觀察LED燈泡是否發光來判斷是否有感應電流產生，相對于電流表的偏轉視覺效果更加震撼，學生印象更深，而且更容易觀察到實驗現象，根據燈泡發光亮暗還可以判斷電流的大小，可以進一步分析感應電流大小由什么因數決定。

對于感應電流的方向的判斷我們可以將上圖進行改進。

當L1發光時可以判斷線圈產生地感應電流方向由上往下看為逆時針方向，當L2發光時可以判斷線圈感應電流由上往下看為順時針方向，再根據產生的感應電流的方向和原磁通量的變化情況歸納出感應電流的磁場總是阻礙原磁通量的變化，這樣實驗結果就水到渠成，這個實驗很好地利用了二極管地單向導電性，相對于用電流表來判斷，這樣的實驗需要的實驗儀器簡單，學生需要提煉的信息較少，操作起來更加簡單、直觀，比較容易達到實驗的目的，產生較好的實驗效果。

實驗改裝二：

使用兩根玻璃管（如下圖），在其中一根玻璃管上安裝若干組（本儀器用10組）閉合線圈（每組350匝，其中一組1200匝用于驅動LED燈），線圈之間適當留一些空隙，右端圓柱形磁體從玻璃管上方下落，到達底部時，LED燈會發光，電流表指針會發生偏轉，說明磁鐵通過閉合線圈時會有感應電流產生，當我們改變磁鐵磁極的方向，電流表偏轉方向會發生改變，通過歸納可以得出感應電流方向的判斷方法，我們用兩條相同的磁體從玻璃管上方同時下落會出現明顯的時間差，原因是磁鐵在通過右端玻璃管向下運動的過程中線圈中產生了感應電流，線圈產生的感應電流會阻礙自身磁通量的變化，磁鐵就會受到線圈的阻礙作用。這樣磁鐵通過右端繞有線圈的玻璃管的時間會比同樣長度左端玻璃管的時間長，通過對時間差的解釋，來理解和驗證電磁感現象存在事實；這樣還可以從阻礙運動的角度對楞次定律阻礙原磁通量的變化進行研究，也就是我們通常所說的磁體通過閉合線圈符合“來拒去留”的原則，磁體通過右端繞有線圈的玻璃管除了受到重力外還受到線圈向上的作用力，磁體下落的加速度小于左端磁體下落的加速度，在下落高度相同的情況下右端所用時間長，到達底端的速度較小，通過這種簡單的實驗設計，實驗現象更加明顯、直觀，學生對這種接地氣的實驗更加感興趣，更容易調動他們對知識的探索和求知的欲望。

總之，實驗的目的激發學生學習的興趣，培養學生學習的積極性、主動性、創造力，好的實驗設計應該是操作簡單，實驗現象明顯、直觀，學生較容易總結出實驗規律，因此，我們在教學中不要拘泥于課本的實驗設計，我們要引導學生充分發揮他們的主動性和創造力，讓學生在探索中獲得知識，在創新中不斷進步。