磁感應(yīng)發(fā)電儀的制作

孫佩雄，趙 君

（天津師范大學(xué)，天津 300387）

磁感應(yīng)發(fā)電儀在課本中原有演示實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，選用生活中常見材料，旨在讓學(xué)生通過親手制作儀器理解感應(yīng)電流是怎樣產(chǎn)生的。改變實(shí)驗(yàn)條件，自己探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生又跟哪些因素有關(guān)，繼而鍛煉他們觀察、邏輯思維能力，加深對(duì)知識(shí)的理解［1－2］。

1 實(shí)驗(yàn)原理

電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，不斷改變4塊強(qiáng)磁與線圈之間相對(duì)位置，使每個(gè)線圈內(nèi)磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)電流達(dá)到一定值時(shí)，二極管發(fā)光。

2 實(shí)驗(yàn)材料

直徑4cm4 000匝線圈1只、5 000匝線圈3只、6 000匝線圈1只、強(qiáng)磁4片、紅色二極管、有機(jī)玻璃、光盤、小電機(jī)、螺絲

3 制作過程及使用方法

（1）制作轉(zhuǎn)子。將小電機(jī)與光盤相連接，并在光盤內(nèi)側(cè)粘上4片強(qiáng)磁（如圖1所示）。

（2）制作定子。將纏好的5個(gè)線圈擺放在第二張光盤內(nèi)側(cè)，呈五角型。每個(gè)線圈上都栓有一枚二極管。用有機(jī)玻璃和螺絲搭一個(gè)臺(tái)子，將定子固定在上面（如圖2所示）。用鐵架臺(tái)夾子夾住電機(jī)，固定在距離定子不到1cm處，接通電源，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，二極管發(fā)光（如圖3所示）。

圖1 轉(zhuǎn)子

圖2 定子

圖3 磁感應(yīng)發(fā)電

4 儀器特點(diǎn)

本教具利用生活中常見材料，通過簡(jiǎn)單組裝而成。利于學(xué)生親手制作鍛煉動(dòng)手能力，同時(shí)又可改變實(shí)驗(yàn)條件，產(chǎn)生不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生觀察、思考。

（1）細(xì)心的學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)，不論電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)多快，二極管都不是一直發(fā)光，而是不斷地快速閃亮。這是因?yàn)?，每一塊磁鐵在經(jīng)過線圈時(shí)，都會(huì)發(fā)生兩個(gè)過程，磁通量增大和磁通量減小。這兩個(gè)過程產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相反，二極管有正向?qū)ㄐ?，所以盡管電機(jī)旋轉(zhuǎn)很快，在沒達(dá)到人視覺殘留的速度時(shí)，二極管都是快速閃亮的。

（2）改變輸入電機(jī)的電流方向，可改變轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向。通常情況下，會(huì)有一部分學(xué)生認(rèn)為此種情況下，產(chǎn)生感應(yīng)電流方向相反，二極管有正向?qū)ㄐ?，所以不發(fā)光。但實(shí)際上，二極管仍然發(fā)光。因?yàn)楦淖冚斎腚娏鞣较?，?shí)際上改變了產(chǎn)生對(duì)于二極管而言正向和反向感應(yīng)電流的順序。原來如果是先產(chǎn)生正向電流，后是反向電流，那么改變電流方向后，則是先反向后正向，所以二極管依舊發(fā)光。

（3）調(diào)節(jié)電流大小，可以改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速快慢。轉(zhuǎn)速越快，二極管亮度越亮。

（4）可以通過改變線圈匝數(shù)，改變二極管亮度。匝數(shù)越多，二極管越亮。

（5）更換不同的線圈，改變面積，面積越小，二極管越暗。

（6）改變磁場(chǎng)強(qiáng)度方法有兩種。一種，改變磁鐵與定子間的距離，距離越遠(yuǎn)，二極管亮度越暗?；蛘哌€可以改變強(qiáng)磁的個(gè)數(shù)，增加個(gè)數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)子高度需向上提升，為了使其余線圈距離磁場(chǎng)距離不變，要適當(dāng)墊高。

通過以上介紹，我們不難看出，自制教具在教學(xué)過程中可以起到很大的作用。它彌補(bǔ)了演示實(shí)驗(yàn)，一人做大家看的不足。在教師演示過程中，學(xué)生扮演的角色通常只是觀眾，缺乏參與機(jī)會(huì)，也就少了積極性。對(duì)于這類制作簡(jiǎn)單，材料常見的自制教具，學(xué)生完全有能力去親手制作，自己開動(dòng)腦筋改變條件，思考原因，可以很好地激發(fā)他們思考，加深對(duì)知識(shí)的理解。同時(shí)拉近學(xué)生與老師，學(xué)生與物理與生活之間的距離。

［1］ 江影，等.綜合設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)與指導(dǎo)方法的探究［J］.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2012，6（28）：116－118.

［2］ 知憲武，等.設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革［J］.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2012，1（30）：81－83.