摘 要：九年級(jí)物理“實(shí)驗(yàn)探究：怎樣產(chǎn)生感應(yīng)電流”一節(jié)中，由于實(shí)驗(yàn)在實(shí)際操作時(shí)利用電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)效果不明顯，學(xué)生觀察吃力。針對(duì)上述問(wèn)題，借助LED燈對(duì)此測(cè)量電路進(jìn)行改進(jìn)，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)效果，并從課堂教學(xué)的反饋中反思并提出建議。

關(guān)鍵詞：電磁感應(yīng)；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；LED

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.探究影響感應(yīng)電流方向的因素；2.知道電磁感應(yīng)中電能的轉(zhuǎn)化；3.培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究的技能；4.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，知道導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件；5.經(jīng)歷科學(xué)探究中的交流合作過(guò)程，培養(yǎng)探討問(wèn)題的興趣習(xí)慣。

二、對(duì)教材實(shí)驗(yàn)的思考及改裝

教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：將一根導(dǎo)體的兩端用細(xì)導(dǎo)線懸掛起來(lái)，并與靈敏電流計(jì)、開(kāi)關(guān)組成串聯(lián)閉合電路。將導(dǎo)體放在U型磁體的磁場(chǎng)中，探究導(dǎo)體在磁場(chǎng)中怎樣運(yùn)動(dòng)才能在電路中產(chǎn)生電流，并探究影響感應(yīng)電流方向的因素。

存在的不足：教材中提供的實(shí)驗(yàn)方案，主要是通過(guò)觀察靈敏電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)來(lái)確定是否產(chǎn)生感應(yīng)電流和判定電流方向。在實(shí)際的演示過(guò)程中，靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)角度較小，效果非常不明顯，而且后排同學(xué)也看不清楚電流計(jì)指針的變化。演示效果不明顯主要有三方面的原因：1.實(shí)驗(yàn)中是用單匝導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流過(guò)小。2.實(shí)驗(yàn)中蹄形磁鐵的磁性太弱，導(dǎo)致效果不明顯。3.使用靈敏電流計(jì)可視性較差，不易觀察。

改進(jìn)的思考：針對(duì)存在的問(wèn)題，現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。1.使用多匝導(dǎo)線代替單匝導(dǎo)線，做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。2.在蹄形磁體的兩極處添加兩塊強(qiáng)磁，以增強(qiáng)磁鐵的磁性。3.利用發(fā)光二極管的單向?qū)щ娦裕O(shè)計(jì)出顯示儀器代替靈敏電流計(jì)，使實(shí)驗(yàn)效果明顯，可視性好。設(shè)計(jì)電路如圖所示：

實(shí)驗(yàn)中，將靈敏電流計(jì)用兩種不同的發(fā)光二極管（LED）代替，通過(guò)觀察燈是否發(fā)光來(lái)判斷是否有電流產(chǎn)生以及電流的方向。實(shí)驗(yàn)中規(guī)定，紅燈亮代表有正向電流通過(guò)，此時(shí)與之并聯(lián)的反方向的綠燈將不亮。反之，綠燈亮紅燈不亮。因此，可以通過(guò)紅綠兩種不同顏色的LED燈來(lái)顯示電流的方向不同。

三、實(shí)驗(yàn)方法

主要是轉(zhuǎn)換法和控制變量法。

四、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

1.探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件

根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和研究對(duì)象，需要磁鐵和電線；檢查電路中是否有電流，需要電流表；控制電路必須有開(kāi)關(guān)。

教科書(shū)是為了探索電路而設(shè)計(jì)的：一個(gè)導(dǎo)體ab懸浮在馬蹄磁鐵的兩極之間，導(dǎo)體的兩端連接在電流表上，為了探索導(dǎo)體在磁場(chǎng)中產(chǎn)生電流的條件，我們逐一進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。先用這種裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)效果不明顯，后排同學(xué)普遍反應(yīng)看不清楚指針的變化。因此我們用LED燈來(lái)代替電流計(jì)（LED燈介紹略），并對(duì)實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量裝置部分進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后電路中的電流利用燈光來(lái)觀察，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加直觀。同時(shí)為了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，在U型磁體上加強(qiáng)磁以大大增強(qiáng)磁性，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯。

實(shí)驗(yàn)中，保持磁鐵位置不變，當(dāng)電路閉合，導(dǎo)體ab在磁場(chǎng)中左右或斜著運(yùn)動(dòng)的條件下，電路中總有一盞LED燈會(huì)亮，即產(chǎn)生了磁生電現(xiàn)象，而導(dǎo)體靜止時(shí)或在豎直方向上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，沒(méi)有燈亮。再保持導(dǎo)體棒不動(dòng)，左右移動(dòng)磁鐵，電路中有燈亮，上下移動(dòng)時(shí)燈不亮。仔細(xì)分析表明，保持磁鐵位置不變，左右移動(dòng)或斜著移動(dòng)時(shí)切割磁感線，上下移動(dòng)或靜止時(shí)不切割磁感線，保持導(dǎo)體棒靜止，左右移動(dòng)磁鐵，也相當(dāng)于導(dǎo)體切割磁感線。

實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)閉合電路的導(dǎo)體的一部分在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生電流。這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)，所產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流。

2.探討影響感應(yīng)電流方向的因素

使上述實(shí)驗(yàn)裝置保持不變，反復(fù)改變磁場(chǎng)的方向或改變導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的方向，紅綠燈的發(fā)光情況也會(huì)相應(yīng)改變，說(shuō)明電路中感應(yīng)電流的方向發(fā)生了變化。當(dāng)保持蹄形磁鐵上面S極時(shí)，導(dǎo)體棒左移，紅燈亮，右移，綠燈亮，說(shuō)明感應(yīng)電流方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)；而當(dāng)蹄形磁鐵上面N極時(shí)，再左移導(dǎo)體棒，綠燈亮，與此前上面S極時(shí)左移導(dǎo)體棒的現(xiàn)象不同，感應(yīng)電流的方向也與磁感應(yīng)線的方向有關(guān)。由此得出，導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向和磁感線的方向有關(guān)。

3.討論電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量的轉(zhuǎn)化

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，導(dǎo)體做切割磁感應(yīng)線的運(yùn)動(dòng)，外力做功。它消耗機(jī)械能量并獲得電能。因此，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)換。

4.理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的注意事項(xiàng)

首先，需要注意的是電路必須是“閉合的”。如果不閉合，即使導(dǎo)體在磁場(chǎng)中移動(dòng)，也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。

第二，注意磁場(chǎng)中的導(dǎo)體是電路的“一部分”，而不是整個(gè)電路。如果電路都在磁場(chǎng)中，情況就復(fù)雜多了。這就超出了初中物理所探討的范圍。

第三，注意“切割磁感線”的運(yùn)動(dòng)。如果部分閉合電路在磁場(chǎng)中沿與磁感應(yīng)線平行的方向移動(dòng)，則不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。

五、教學(xué)反思

本次實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)測(cè)量電路進(jìn)行改進(jìn)，借助LED燈及其單向?qū)щ娞匦?，使?shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加直觀，同時(shí)在U型磁體上加強(qiáng)磁以增強(qiáng)磁性，使現(xiàn)象更明顯，課堂效果較好。但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于空間色彩的干擾，加上本實(shí)驗(yàn)的快速性，使得有時(shí)現(xiàn)象較混亂，因此，可以在LED燈旁增加白色背景，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果；用5盞LED燈并聯(lián)組成箭頭形狀，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更直觀，亮度更高，效果更明顯。

參考文獻(xiàn)：

宋德生，李國(guó)棟.電磁學(xué)發(fā)展史[M].廣西人民出版社，1987.

作者簡(jiǎn)介：陳顯灶（1988.8—），男，漢，出生于陜西安康，北京師范大學(xué)碩士學(xué)位，現(xiàn)任物理教研組長(zhǎng)，二級(jí)教師，研究方向：物理教育與信息技術(shù)融合。

編輯 趙飛飛