陳新藝

摘 要： 本文以高中物理中關(guān)于法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律的實(shí)驗(yàn)為基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，利用發(fā)光二極管演示感應(yīng)電流的方向，設(shè)計(jì)新穎，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有效。對(duì)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，得出楞次定律，具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 發(fā)光二極管 感應(yīng)電流 方向

1.引言

山東科學(xué)技術(shù)出版社出版的高中物理選修3-2第2章第1節(jié)的實(shí)驗(yàn)中有一個(gè)實(shí)驗(yàn)是利用導(dǎo)線、條形磁鐵、電流表、線圈對(duì)感應(yīng)電流的方向進(jìn)行探究，電流表的主要功能在于顯示電流方向，實(shí)際是關(guān)于法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律的實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的啟示下，本文準(zhǔn)備利用發(fā)光二極管演示感應(yīng)電流的方向。

2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)器材

2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

對(duì)感應(yīng)電流的方向用發(fā)光二極管的演示予以探究。

2.2實(shí)驗(yàn)器材

選擇導(dǎo)線、線圈、鐵芯、釹鐵硼強(qiáng)磁鐵、“電子百拼圖”等一系列實(shí)驗(yàn)器材。

3.實(shí)驗(yàn)原理

發(fā)光二極管是一種能夠用光能替代電能的半導(dǎo)體二極管；與普通二極LED芯片的發(fā)光管相同，發(fā)光二極管的單向?qū)щ娦暂^強(qiáng)；最為常用的發(fā)光二極管的顏色多為紅色、綠色或藍(lán)色，由于發(fā)光二極管具有極陡的正向伏安特性曲線，在應(yīng)用之前，為了對(duì)通過(guò)發(fā)光二極管的電流予以有效控制，必須將限流電阻與發(fā)光二極管進(jìn)行串聯(lián)。由圖1可以看出，發(fā)光二極管的單向?qū)щ娦暂^強(qiáng)，當(dāng)線圈中有釹鐵硼強(qiáng)磁鐵拔出或插入，就會(huì)有感應(yīng)電流出現(xiàn)在線圈中；若發(fā)亮的發(fā)光二極管為紅色發(fā)光二極管，那么“b→a”就是感應(yīng)電流的方向；若發(fā)亮的發(fā)光二極管為綠色發(fā)光二極管，那么“a→b”就是感應(yīng)電流的方向。通過(guò)對(duì)感應(yīng)電流的方向進(jìn)行演示探究，可判斷線圈中釹鐵硼強(qiáng)磁鐵是拔出還是插入，進(jìn)而推導(dǎo)得出楞次定律。

4.實(shí)驗(yàn)操作步驟

4.1“電子百拼圖”是由透明塑料安裝底板和各種電子元器件（電阻、電器、二極管、三極管、導(dǎo)線等）焊接在帶有字母扣的塑料塊上組成的。各個(gè)組件上有文字和電路圖符號(hào)，方便實(shí)用（各地文具店或淘寶網(wǎng)上很容易買到）。利用塑料塊上有彈性和導(dǎo)電的字母扣，可將各組件按需要的電路連接方式安裝在底板上。不用焊接，不用工具，在較短時(shí)間里完成各種電路的裝配，本實(shí)驗(yàn)可安裝如圖2所示。

4.2為了便于操作，再加上釹鐵硼強(qiáng)磁鐵的體積通常較小，因此，本實(shí)驗(yàn)組合應(yīng)用鐵芯和釹鐵硼強(qiáng)磁鐵。將實(shí)驗(yàn)室中的線圈用導(dǎo)線連接到電路中，并且與發(fā)光二極管相互連接，一起構(gòu)成完整的閉合回路。

4.3可利用組裝完畢的實(shí)驗(yàn)儀器做“利用發(fā)光二極管探究感應(yīng)電流的方向”實(shí)驗(yàn)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)一共分為四個(gè)小環(huán)節(jié)，分別是：S極拔出線圈、S極插入線圈、N極拔出線圈、N極插入線圈。

4.4對(duì)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，得出楞次定律。

5.結(jié)語(yǔ)

5.1若要發(fā)光二極管處于正常發(fā)光狀態(tài)，那么需要正向電流的數(shù)值達(dá)到10mA；但是條形磁鐵只能產(chǎn)生較弱的磁場(chǎng)強(qiáng)度，這樣一來(lái)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流根本無(wú)法達(dá)到10mA，所以，需要將條形磁鐵用釹鐵硼強(qiáng)磁鐵代替，以此獲得較強(qiáng)的磁性。值得注意的是，通常而言，釹鐵硼強(qiáng)磁鐵不會(huì)將磁鐵的南北極明確標(biāo)出，為了便于學(xué)生完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，教師應(yīng)該將釹鐵硼強(qiáng)磁鐵的南北極用顏色或者字母予以標(biāo)明。

5.2發(fā)光二極管的優(yōu)點(diǎn)較多，不僅具有單向?qū)щ娦?，還具有顏色鮮艷、體積小巧、導(dǎo)電發(fā)光等多種優(yōu)點(diǎn)，因此，發(fā)光二極管被大量應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｋ玫募矣秒娖髦?，充?dāng)指示燈的作用，因此，開(kāi)展本實(shí)驗(yàn)之前，可以先讓學(xué)生對(duì)“發(fā)光二極管”有一定的了解和掌握。

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