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        自制互感現(xiàn)象演示儀

        2019-08-10 06:50:51蔣雪茹陳博文
        物理教學(xué)探討 2019年6期
        關(guān)鍵詞:交流電源自制教具

        蔣雪茹 陳博文

        摘? 要:現(xiàn)有的互感現(xiàn)象演示儀演示過(guò)程中無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷感應(yīng)電流的方向,本教具采用了藍(lán)色、白色LED燈替換原有的白熾燈。除此之外,現(xiàn)有儀器只能演示直流電源通斷電過(guò)程中發(fā)生互感現(xiàn)象,無(wú)法運(yùn)用在實(shí)際生活中,為此本教具增添了交流電源,用以演示生活中的互感現(xiàn)象產(chǎn)生原因,從而使學(xué)生從課堂走向生活。

        關(guān)鍵詞:自制教具;互感現(xiàn)象;交流電源

        中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A ? ? 文章編號(hào):1003-6148(2019)6-0053-2

        1? ? 自制教具背景

        互感現(xiàn)象在生活中有著廣泛的應(yīng)用,變壓器、無(wú)線供電技術(shù)等都是以互感現(xiàn)象為基礎(chǔ)研發(fā)的,因此互感現(xiàn)象是連接物理與生活的橋梁之一?;ジ惺歉袘?yīng)電流的產(chǎn)生條件、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律的融合,在教學(xué)過(guò)程中有著極大的困難,采用實(shí)驗(yàn)探究的方式進(jìn)行教學(xué)可以化抽象為形象,符合高中生的學(xué)習(xí)需求。

        現(xiàn)有的互感現(xiàn)象演示儀不能滿足以下兩點(diǎn)教學(xué)需求:(1)不能直觀地演示感應(yīng)電流的方向;(2)不能演示交流電源產(chǎn)生的互感現(xiàn)象。

        2? ? 新教具的原理圖(如圖1)

        組成部分:直流電源、交流電源、兩個(gè)互不相連的線圈、鐵芯、LED燈。

        原理:兩個(gè)互不相連的線圈,其中一個(gè)線圈的電流發(fā)生變化時(shí),會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)線圈的磁通量發(fā)生變化,從而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),若線圈閉合則會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生。

        3? ? 教具的改進(jìn)

        3.1? ? LED燈替換普通白織燈

        現(xiàn)有的互感現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)教具采用普通白熾燈來(lái)檢驗(yàn)互感現(xiàn)象能否發(fā)生,白熾燈的發(fā)光原理是發(fā)熱發(fā)光,不具有單向?qū)щ娦裕ㄟ^(guò)觀察白熾燈的發(fā)光情況,只能判斷是否有互感現(xiàn)象發(fā)生,不能進(jìn)一步探討感應(yīng)電流的方向。

        此改進(jìn)裝置采用藍(lán)色、白色LED燈反向并聯(lián)代替普通白熾燈。其優(yōu)點(diǎn)有兩處,其一:藍(lán)色、白色LED燈都是二極管,而二極管具有單向?qū)щ娦?,利用這種性質(zhì)可以通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直接判斷感應(yīng)電流的條件,幫助學(xué)生更深入地理解互感現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。

        3.2? ? 增加交流電源

        自感現(xiàn)象的應(yīng)用涉及到生活中的方方面面,除通斷電的自感現(xiàn)象外,還有變壓器、無(wú)線供電技術(shù)等,這些生活中的應(yīng)用不能通過(guò)簡(jiǎn)單的瞬間的自感來(lái)解釋,是一種連續(xù)的自感現(xiàn)象,為了更好地體現(xiàn)物理來(lái)源于生活,增強(qiáng)物理課堂與科學(xué)的聯(lián)系,此改進(jìn)裝置增加了交流電源,為了保證實(shí)驗(yàn)的安全性,通過(guò)變壓器將220 V的交流電轉(zhuǎn)化為18 V的交流電以用于實(shí)驗(yàn)。通過(guò)演示交流電源的互感現(xiàn)象可以開闊學(xué)生的眼界,拓展學(xué)生的思維,達(dá)到提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的。

        4? ? 教學(xué)應(yīng)用

        教具可用于講解高中互感現(xiàn)象、感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、楞次定律,幫助學(xué)生理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件是磁通量發(fā)生變化這一重要知識(shí),在用于互感這一章節(jié)時(shí),由于采用了白色、藍(lán)色LED燈反接,可以幫助學(xué)生理解、運(yùn)用楞次定律以及右手螺旋定則判斷感應(yīng)電流的方向。

        5? ? 實(shí)驗(yàn)教具

        5.1? ? 教具制作

        教具由一個(gè)交流電源(AC—AC轉(zhuǎn)換器)、一個(gè)直流電源(兩節(jié)9 V干電池串聯(lián))、兩個(gè)互不相連的線圈、U型鐵芯、LED燈、導(dǎo)線構(gòu)成。

        線圈:按16 mm×32 mm×80 mm的尺寸,用有機(jī)玻璃制作如圖2所示的繞筒(用以纏繞線圈),然后用0.3 mm的漆包線各纏繞1500次制成圈。

        檢測(cè)裝置(LED燈):將6顆額定電壓為2 V的白色LED燈首尾相連,8顆額定電壓為2 V的藍(lán)色LED燈首尾相連,在接入電路時(shí),使白色LED燈和藍(lán)色LED燈反向并聯(lián),用于檢測(cè)感應(yīng)電流的方向。最后,用導(dǎo)線將制作好的線圈和檢測(cè)裝置相連,并安裝在底板上。

        5.2? ? 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

        1.閉合直流電源開關(guān),白色LED燈發(fā)光(如圖2)。

        2.斷開直流電源開關(guān),藍(lán)色LED燈發(fā)光(如圖3)。

        3.閉合交流電源開關(guān),白色和藍(lán)色LED燈都發(fā)光(如圖4)。

        6? ? 小? 結(jié)

        物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門學(xué)科,物理教育工作者應(yīng)該不斷地對(duì)已有的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn),以期達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)效果去幫助物理課堂教學(xué)??偟膩?lái)說(shuō),改進(jìn)之后的實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)于課堂教學(xué)有了一些幫助,有利于引發(fā)學(xué)生的思考,幫助教師更好地進(jìn)行教學(xué)。此教具的教學(xué)過(guò)程曾多次獲獎(jiǎng)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]張顏萍.中學(xué)物理教具的生活化制作研究[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2018,47(24):50-51.

        [2]方武增.利用鋁制易拉罐自制的幾個(gè)物理教具[J].物理教師,2016,37(4):51-52.

        (欄目編輯? ? 王柏廬)

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