趙和平

（浙江省象山中學(xué)，浙江 寧波 315700）

圖1

反電動(dòng)勢是高中物理中一個(gè)比較抽象的概念.在電路中，反電動(dòng)勢起到削弱電源產(chǎn)生的電流的作用，學(xué)生普遍感覺這一概念及其在電路中的作用比較難理解.《物理教師》2014年第2期刊登的“自制教具探究電動(dòng)機(jī)中的反電動(dòng)勢”一文給出了一種很好的方法.利用等效的思維方法設(shè)計(jì)了如圖1所示電路.通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能體會(huì)到反電動(dòng)勢的存在、反電動(dòng)勢大小的影響因素和反電動(dòng)勢在電路中的作用，從而能較為透徹地理解這一概念.

1 原文中的實(shí)驗(yàn)過程與現(xiàn)象

（1）按圖1連接電路，斷開開關(guān)S，將S1與A相連.

① 閉合開關(guān)S，可觀察到小電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速由慢到快，小燈泡亮度由強(qiáng)變?nèi)?，最后微?

② 當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，用手摩擦電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)輪，使電機(jī)轉(zhuǎn)速由快變慢，可觀察到小燈泡亮度由弱變強(qiáng).當(dāng)電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，燈泡亮度最強(qiáng).

（2）斷開開關(guān)S，將S1與B相連.

① 閉合開關(guān)S，將開關(guān)S2與C端相連，使電源E2接入電路中，可觀察到小燈泡L微亮.調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R1，使小燈泡L微亮程度與電動(dòng)機(jī)達(dá)到最高轉(zhuǎn)速時(shí)的微亮程度接近，此時(shí)接入電路中的E2、R1等效于高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)機(jī)M的作用.

② 開關(guān)S仍閉合，將開關(guān)S2與D端相連，使電阻R2接入電路中，調(diào)節(jié)R2使小燈泡與電機(jī)M停轉(zhuǎn)時(shí)亮度相同，此時(shí)接入電路中的R2等效于電動(dòng)機(jī)M停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電機(jī)線圈的電阻.

2 對原文兩處的商討

（1）原文中第（1）步中① 步操作可以看出電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)快慢有關(guān)，轉(zhuǎn)動(dòng)越快，反電動(dòng)勢越大.但在第（2）步① 步中E2為兩節(jié)廢玩具遙控小車中的充電電池，學(xué)生知道這樣的電池電動(dòng)勢基本不變，作者調(diào)節(jié)可變電阻R1，達(dá)到小燈泡的亮度與S1接A時(shí)亮度相同.根據(jù)閉合電路歐姆定律得

這兩步的操作小燈泡亮度接近，說明流過小燈泡的電流相等，但電流相等不一定說明電源E2的電動(dòng)勢等于電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢，同時(shí)，R1也不一定等于電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)電阻.所以，這樣比較容易使學(xué)生產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢不變的誤解.

（2）原文實(shí)驗(yàn)采用的是等效替代的思想，其效果用小燈泡的亮度來表示.雖然這樣操作形象生動(dòng)，但小燈泡的亮暗程度是否相同難以準(zhǔn)確判斷，過于粗糙.

3 幾點(diǎn)建議

圖2

第一，根據(jù)上文所述商討點(diǎn)（1），可將E2（充電電池）改為電源為3～12 V的直流電源（可以很方便的地改變電源極性的小變壓器，電子商店中都有賣），同時(shí)，要注意選擇一個(gè)規(guī)格合適的小電動(dòng)機(jī).實(shí)驗(yàn)時(shí)，先測得小電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)電阻，并調(diào)節(jié)R1使其等于小電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)電阻，再調(diào)節(jié)變壓器，使得S1接A與接B時(shí)的電流相等.第二，僅以觀察小燈泡的亮暗程度來確定兩次效果相同不夠精確，為避免此缺點(diǎn)，可給小燈泡串聯(lián)一電流表（雙向電流表）.這樣，電阻R2一路存在的意義不大，將其去掉.第三，為能更深刻地反映電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢的存在，可另外并聯(lián)一路，如圖2所示.實(shí)驗(yàn)時(shí)斷開S，閉合S2，用手搖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電流表有示數(shù)，小燈泡發(fā)光，從而說明電路中電動(dòng)勢的存在即反電動(dòng)勢.