斷電自感演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)對自感演示教學(xué)的體會

周玉敏

摘要自感現(xiàn)象是由導(dǎo)體自身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,是電磁學(xué)教學(xué)中的難點(diǎn),學(xué)生不易理解。做好演示實(shí)驗(yàn),有利于學(xué)生對電磁感應(yīng)的理解和掌握。筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn),演示實(shí)驗(yàn)中的斷電自感現(xiàn)象的演示尤為重要,完備的實(shí)驗(yàn)設(shè)計可以大大刺激學(xué)生的感覺器官和思維器官,拓寬想象空間。但現(xiàn)在的教材(選修3-2,人民教育出版社)對斷電自感演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計效果不明顯。

關(guān)鍵詞自感演示實(shí)驗(yàn)自感演示教學(xué)體會

中圖分類號:G63文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

1 教材中的演示方法

將一個小燈泡,自感線圈,電鍵和6v直流電源連接成如圖一所示的電路。當(dāng)電鍵S閉合時,小燈泡發(fā)光,當(dāng)電鍵S斷開時,小燈泡瞬時閃亮,然后熄滅,這是因?yàn)閿嚅_電鍵S,原電流消失了,但在線圈與小燈泡組成的閉合回路中,卻存在著由線圈L產(chǎn)生的自感電動勢和自感電流阻礙原電流的減少,只要線圈L的自感系數(shù)足夠大,直流電阻又很小就能產(chǎn)生較大的自感電流,使小燈泡閃亮。該演示實(shí)驗(yàn)存在四個不足之處:①不能顯示感應(yīng)電流的方向,從而不能說明斷電時,在線圈上產(chǎn)生了與原電流方向相同的自感電動勢。②原電流的熱效應(yīng)與自感電流的熱效應(yīng)混在一起,不能說明斷電后小燈泡的閃亮是由自感電動勢決定。③假若線圈L的自感系數(shù)較小,就不會使小燈泡發(fā)出比原電流更強(qiáng)的亮光,自感現(xiàn)象根本不明顯。④對學(xué)生理解斷電自感產(chǎn)生誤導(dǎo),學(xué)生認(rèn)為只有閃亮才是斷電自感現(xiàn)象。

為了達(dá)到良好的教學(xué)效果,現(xiàn)對課本的演示實(shí)驗(yàn)作如下改進(jìn)。

2 實(shí)驗(yàn)器材

自感線圈和電鍵各1個,2.5v小燈泡一個,2cp晶體二極管兩個,演示用靈敏電流計一個,6v穩(wěn)壓直流電源1個(或用四節(jié)干電池),連接導(dǎo)線若干。

3 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

將兩個小燈泡和兩個晶體二極管,自感線圈、電鍵及6V直流電源,連接成如圖二所示電路。當(dāng)閉合電鍵S時,電路接通,D1處于導(dǎo)通狀態(tài),小燈泡正常發(fā)光,D2處于截止?fàn)顟B(tài),靈敏電流計無電流通過,指針不偏轉(zhuǎn)。小燈泡發(fā)光顯示了原電流的存在。當(dāng)斷開電鍵S時,線圈L中的電流發(fā)生了變化,故產(chǎn)生了自感電動勢。根據(jù)楞次定律可知,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢及自感電流的方向與原電流的方向相同,所以在線圈與小燈泡、靈敏電流計組成的回路中,DI處于截止?fàn)顟B(tài),無電流通過,小燈泡不發(fā)光,但D2卻處于導(dǎo)通狀態(tài),自感電流將通過靈敏電流計,盡管自感電流是瞬時的,但當(dāng)它通過靈敏電流計時,足以使指針發(fā)生明顯的擺動。

4 結(jié)果與討論

(1)改進(jìn)后的電路中,小燈泡是專用來顯示原電流存在的,靈敏電流計是專用來顯示自感電流存在的,將原電流與自感電流分開顯示,當(dāng)電路中有自感電流存在時,就可以由靈敏電流計顯示出來。本來在原實(shí)驗(yàn)中不易觀察到的感應(yīng)電流,就變得易于觀察到了,原電流與自感電流一目了然。

(2)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)不僅僅顯示了感應(yīng)電流的存在,還顯示了感應(yīng)電流的方向,進(jìn)而證明了線圈在斷電時產(chǎn)生的自感電動勢的方向與原電流的方向是一致的。

(3)改進(jìn)后的斷電自感實(shí)驗(yàn),電路并不復(fù)雜,但教學(xué)效果卻事半功倍,筆者對兩個教學(xué)班進(jìn)行了教學(xué)試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)使用改進(jìn)后的方法進(jìn)行演示教學(xué),學(xué)生能正確掌握自感電動勢和自感電流方向的判別方法,學(xué)生的思維能力和應(yīng)用知識能力增強(qiáng),對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解更為透徹,教學(xué)效果明顯提高。

演示實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和各種能力,物理學(xué)實(shí)驗(yàn)中有許多富有創(chuàng)造性、啟迪人思維的好方法,教學(xué)中可以通過演示實(shí)驗(yàn)或直接點(diǎn)出或潛移默化地向?qū)W生滲透這些好的方法和思想;在演示的過程中使學(xué)生通過觀察、分析、想象、假設(shè)、歸納表達(dá)等來培養(yǎng)和提高其各種能力。最后,演示實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素質(zhì)。實(shí)驗(yàn)除了對知識的掌握、能力的提高又明顯作用之外,對非智力因素的培養(yǎng)也有顯著的作用,不僅能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)和堅忍不拔的意志品質(zhì),而且能有助于學(xué)生形成正確的觀點(diǎn)、觀念、優(yōu)秀的道德品質(zhì),培養(yǎng)高尚的思想情操和濃厚的學(xué)習(xí)興趣。所以作為一線教師,創(chuàng)造性的做好演示實(shí)驗(yàn)不僅對知識的講解起到畫龍點(diǎn)睛的作用,還能起到良好的示范作用,引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性的解決問題。