熊小蘭 黃春如

(江西省樟樹第三中學(xué),江西 樟樹 331200)

模擬制作法拉第線圈

熊小蘭 黃春如

(江西省樟樹第三中學(xué),江西 樟樹 331200)

提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力,必先提升學(xué)生的動手實踐能力,在做中學(xué),在學(xué)中做,這樣才能促進(jìn)學(xué)生分析問題、解決問題能力的進(jìn)一步提高．法拉第線圈的教學(xué)常以圖片的方式進(jìn)行展示,學(xué)生一看而過,由于沒有經(jīng)歷過程和方法,教學(xué)效果大打折扣．為此,我們采用日常生活中常用電器中的廢舊元件,引導(dǎo)學(xué)生動手模擬制作法拉第線圈,探尋法拉第的科學(xué)足跡,收到了很好的效果．

法拉第線圈; 制作; 科學(xué)素養(yǎng); 提升

電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是電磁學(xué)發(fā)展史上又一個重要成就,它進(jìn)一步揭示了自然界電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系,促進(jìn)了電磁理論的發(fā)展,為麥克斯韋電磁場理論的建立奠定了堅實的基礎(chǔ),使現(xiàn)代工業(yè)、電工和電子技術(shù)得以建立和發(fā)展,對人類社會的發(fā)展有著劃時代的貢獻(xiàn)．

這一劃時代發(fā)現(xiàn)的標(biāo)志是法拉第線圈,把兩個線圈繞在同一個鐵環(huán)上,一個線圈接到電源上,另一個線圈接入“電流表”,在給一個線圈通電或斷電的瞬間,另一個線圈中也出現(xiàn)了電流．法拉第尋找10年之久的“磁生電”的效應(yīng)終于被發(fā)現(xiàn)了[1]．圖1為法拉第用過的線圈．

以往的教學(xué)我們都是引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本、觀察圖片,介紹法拉第這一劃時代的偉大發(fā)現(xiàn),學(xué)生是這一知識點的被動接收者．圖片觀察一看而過,缺乏對法拉第線圈的深刻認(rèn)識和理解．為使學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究,體會過程和方法,我們以法拉第線圈為模型,用身邊日常電器中的廢舊元件,引導(dǎo)學(xué)生模擬制作法拉第線圈來探尋法拉第的科學(xué)足跡,探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象,這樣既提高了學(xué)生動手制作的能力,又培養(yǎng)了學(xué)生的實驗素養(yǎng)和分析問題解決問題的能力,收到了很好的效果,現(xiàn)介紹制作方法供同行們參考．

1 元件來源

家用廢舊日光燈電子鎮(zhèn)流器,如圖2．

圖2 電子鎮(zhèn)流器

2 元件選用

電子鎮(zhèn)流器上的電感線圈(取其上的漆包線),電子鎮(zhèn)流器上的脈沖變壓器(取其上的磁環(huán)),LED發(fā)光二極管2枚,5號干電池1節(jié)．

3 制作方法

用電烙鐵將鎮(zhèn)流器上的電感線圈、脈沖變壓器從電路板上拆下．將電感線圈上的磁芯取出,找到漆包線外層的抽頭,截取長約1.5m的一段漆包線待用;將脈沖變壓器上的繞線去除,留下磁環(huán),充當(dāng)法拉第線圈中的鐵環(huán)．

(1) 制作一個線圈．將取下的漆包線一頭穿入磁環(huán),從其長度一半處開始,以一端為引線在磁環(huán)上一圈靠一圈穿繞,約能繞45至50圈．之后再找到漆包線的另半段的端頭,將漆包線的另半段依次穿繞在磁環(huán)上．整條漆包線繞完剛好繞滿磁環(huán)一周,約有90至100匝,這組漆包線的兩端各留2cm左右作為引線,在端口約0.5cm處將漆包線上的漆皮去掉后,上好焊錫,這樣就制作出了法拉第線圈中的一組線圈．

為使演示效果更直觀,找2枚LED發(fā)光二極管反向并聯(lián)焊接,替代“電流表”,之后將反向并接的LED兩端引線與制作好的線圈兩端引線相連．

(2) 制作支架．為了演示方便,用泡沫塑料制作一個座臺,用直徑約2mm的鋁絲彎折制作一個簡易支架,用木螺絲固定在座臺上,截取塑料筆芯的一段插入伸出座臺的鋁絲中．截取長約5cm、直徑約1.5mm的一段粗漆包線,去除一端的漆皮,之后與LED發(fā)光二極管的一端引線焊接,粗漆包線的另一端插入座臺支架上的塑料筆芯中,這樣制作的線圈就可以支撐在座臺上,如圖3所示．

圖3 制作的法拉第線圈

(3) 制作另一個線圈．法拉第線圈中的另一組線圈用細(xì)塑料導(dǎo)線穿繞在磁環(huán)上,繞8至10匝即可,這樣模擬的法拉第線圈就制作好了．

4 實驗方法

取1節(jié)5號干電池,用手指將制作好的法拉第線圈中的一組導(dǎo)線金屬端與電池的負(fù)極相連,導(dǎo)線的另一金屬端通過另一只手與電池的正極不斷觸碰,同時觀察LED發(fā)光情況,發(fā)現(xiàn)LED交替閃亮,如圖4(a)、(b)所示．導(dǎo)線金屬端與正極閉合不動,LED不亮．這很好地說明了在給一個線圈通電或斷電的瞬間,另一個線圈中也出現(xiàn)了電流．

圖4 法拉第線圈點亮LED

通過這一實驗,還可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步觀察思考以下內(nèi)容,為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ): ① 為何導(dǎo)線與電池通、斷的瞬間LED有亮,而電路閉合后卻無亮光; ② LED為何交替閃亮; ③ 1.5V的1節(jié)干電池直接給LED供電,LED不亮,而同樣的這個電池,通過法拉第線圈給LED供電,則能使LED閃亮,這說明,制作出的法拉第線圈不僅一個線圈中的電流變化能在另一個線圈中產(chǎn)生出電,而且這種電的某些方面的性能比原有電池還強(qiáng)．從而有效激發(fā)學(xué)生的進(jìn)一步思考,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性．

結(jié)合課本知識的學(xué)習(xí),教師引導(dǎo)我們用廢舊家用電器中的元件做實驗,獲取知識,提升了我們的動手操作能力,激發(fā)了我們的學(xué)習(xí)興趣．實驗中所呈現(xiàn)的不同現(xiàn)象,也帶給我們更進(jìn)一步的思考和探究,這樣獲取的知識,就像我們掌握了騎自行車的方法和技能一樣,這輩子也忘不掉．

1 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書.物理選修3-2(第2版)[M].北京:人民教育出版社,2010：2-5.

2 李國峰，白欣.法拉第對電磁波早期猜測的實驗研究[J].物理教師，2015(11)：77-81.

本文系中國教育學(xué)會物理教學(xué)專業(yè)委員會2013—2016年全國物理教育科研重點立項課題“低成本物理實驗研究及教具制作”的研究成果之一.

2016-08-18)