白衛(wèi)東

摘要：中學(xué)物理實驗中，實際實驗結(jié)果與理論值有時可能有很大差距甚至出現(xiàn)矛盾，這時我們就要找原因，更好的避免得出和理論不附的結(jié)論。有些時候?qū)嶒灲Y(jié)果沒想象的明顯，我們就得想辦法把它放大。本文利用DIS實驗技術(shù)對人教版高中物理課本選修3-2第二節(jié)《探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件》中實驗的實際情況進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞：電磁感應(yīng)；實驗；電源選擇

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）4（S）-0054-2

人教版高中物理課本選修3-2第二節(jié)《探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件》中有兩個實驗，實驗1，模仿法拉第的實驗：線圈A通過變阻器和開關(guān)連接到電源上，線圈B的兩端連到電流表上，把線圈A裝到線圈B的里面。下面幾中情況下線圈B中是否有感應(yīng)電流（圖1）。

該實驗所需的電源課本上為學(xué)生電源（圖2），實驗過程中第三步：“開關(guān)閉合時，滑動變阻器不移動時”。線圈B中到低有沒有電流，理論情況是沒有電流的。但實際情況真是這樣嗎？

筆者用到的學(xué)生電源上有0-3A直流輸出，還有6V穩(wěn)壓0.3A電流輸出，所以就選擇不同的電流分別測試：

實驗方案一：電源選擇直流3A接線柱，電壓選擇6V檔，如上圖連接電路。

實驗：如閉合開關(guān)后，移動變阻器滑片，電流表指針有偏轉(zhuǎn)，但停止移動滑動變阻器的滑片時，電流表指針并不能回到0位置，并且停止移動滑片后。線圈A中的電流越大，電流表指針的示數(shù)越大。當(dāng)滑動變阻器的阻值很小時。電流表甚至滿偏（理論上滑片不動，磁通理不變化，不會有感應(yīng)電流），這一結(jié)論與理論相差甚遠(yuǎn)。

實驗方案二：電源選擇6 V穩(wěn)壓電源的0.3 A，重復(fù)上面實驗步，當(dāng)停止移動滑動變阻器的滑片后。電流表指針雖不能完全回到“0”，但比上面一次的情況好多了。

筆者借助于DIS實驗設(shè)備對此進(jìn)行了探究，情況如下：

分析原因：直流3A輸出端可能不是穩(wěn)恒電流。為了測試這兩個輸出端的波形情況。筆者分別把兩路電流通過滑動變阻器限流后接到DIS電流傳感器上，觀察兩個電流的波形。在兩個電流大小差不多的情況下，得到的波形如圖3：

由圖4可知，學(xué)生電源的0-3A輸出端電流波動明顯，在電流值平均在0.948A時。波動的最大值為0.956A，最小值為0.942A，上下波動最大差值達(dá)到0.014A，這樣的波動對一般的學(xué)生實驗影響不大，但對電磁感應(yīng)這樣的實驗。影響就非常大了。相反，6V穩(wěn)壓電源的0.3A電流雖然也有一些波動（在放大同等倍數(shù)的情況下），但相對0-3A輸出端的電流波動要小的多。

實驗方案三：用干電池做此實驗，當(dāng)滑動變阻器滑片不移動時，電流卻有變化。不是我們想象中的穩(wěn)恒電流，所以實驗效果不如學(xué)生電源好，因為本實驗需要長時間保持電路接通，而且需要比較大的電流，使用電池的電流會明顯下降。所以干電池不適合做此實驗，只適合做短時間大電流的實驗，如“探究磁場對電流的作用”“自感現(xiàn)象”等實驗。（圖5）

由此我們得出，做該實驗我們要注意以下幾點：1.學(xué)生電源上的直流電流不是穩(wěn)恒電流；電源要選6V穩(wěn)壓電源0.3A輸出端：即使選直流0-3A輸出端時，滑動變阻器阻值不能太小。2.直流電也有可能通過變壓器，只是直流電中的穩(wěn)恒電流不能通過變壓器。

實驗2：用導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流實驗：（圖6）

發(fā)現(xiàn)用一根導(dǎo)體棒切割磁感線感應(yīng)電流非常小，電流表幾乎不動。因為DIS電流傳感器可以把微小電流的波形放大，所以把電流表換成傳感器，效果非常好。

實驗步驟：

1.把電流傳感器連到電腦上：

2.電流調(diào)零：

3.用一節(jié)干電池試觸電流傳感器的正負(fù)極，測出電流流向與圖像的正負(fù)的關(guān)系：電流從紅線流入傳感器從黑線流出傳感覺器時，電流圖像為正，反之為負(fù)；

4.把電流的Y軸縮放放大。直到能明顯的看到導(dǎo)體棒切割磁感線時有正負(fù)方向的電流。

我們按課本上的實驗方案做實驗，得到的結(jié)果不一定完全吻合。這也是實驗中常遇到的情況。結(jié)合我們實際情況，查找原因，改變實驗方案。也能達(dá)到預(yù)期的效果。不能一句“在誤差允許范圍內(nèi)，實驗成功”了事。

本文的分析研究還表明，過去認(rèn)為可以用干電池為電路提供穩(wěn)定電壓從而形成穩(wěn)恒電流的直流電路，僅僅是一種理想的情況。實際還必須用DIS技術(shù)進(jìn)行精確的研究，在科學(xué)問題上不可粗心大意。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾國平.用DIS實驗考查能電線管中的磁場[J].物理教學(xué)探討，2012，（8）：54.

[2]王柏廬.走進(jìn)中學(xué)IT教學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2003.

（欄目編輯 王柏廬）