自感現(xiàn)象是由導體自身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象,它是學生不易接受,難以理解的內容,也是教學中的難點。教師做好演示實驗是至關重要的,有利于學生理解和掌握自感現(xiàn)象。
1教材中實驗分析
人教版全日制高級中學教科書《物理》(實驗修訂本·必修加選修)第二冊第十六章“電磁感應”第五節(jié)“自感現(xiàn)象”一節(jié),推薦了兩個演示實驗,圖1為演示通電自感實驗原理圖,圖2為演示斷電自感實驗原理圖。
教材實驗存在的不足: (1)通電自感實驗和斷電自感實驗分別在兩套實驗裝置上進行,學生易產(chǎn)生錯覺,誤認為通、斷電自感是發(fā)生在不同的電路中,產(chǎn)生通電自感電路中無斷電自感,產(chǎn)生斷電自感電路中無通電自感,掩蓋自感現(xiàn)象的本質,且操作不便;(2)在利用圖2所示電路演示斷電自感現(xiàn)象時,為了使現(xiàn)象明顯,往往實驗時要求I2>>I1,以達到斷電時燈泡有明顯的閃耀效果。但在操作中,經(jīng)常因為I2過大而將燈泡燒壞,造成實驗器材損耗,不便于課堂上重復再現(xiàn)實驗現(xiàn)象。另外由于燈泡閃亮,只說明有電流流過,無法辨析電流方向的變化,不便于教學重點和難點的突破。
2實驗裝置的改進
筆者針對教材中演示實驗的不足,對實驗裝置進行了改進,實驗電路原理圖如圖3所示,D1、D2為紅色發(fā)光二極管,D3為綠色發(fā)光二極管。
改進說明:(1)用同一個電路來演示通電和斷電自感現(xiàn)象,這樣不會讓學生產(chǎn)生錯覺。進行通電自感實驗前,首先閉合開關穩(wěn)定后,調節(jié)滑動變阻器使亮暗程度一樣,然后再進行通電自感實驗,觀察D1、D2誰先亮。(2)在進行斷電自感實驗時,斷開開關,發(fā)現(xiàn)D2立即熄滅,而D3發(fā)紅光。通過二極管導通時發(fā)出不同色光,使效果更明顯,可視性強,不需要保證I2>>I1,不會造成實驗器材損耗,同時利用二極管具有單向導電性,可以反映電流方向,有利于教學難點的突破。
筆者在“自感”教學中采用了改進的實驗裝置,克服了教材實驗的不足,取得了良好的教學效果。