可拆變壓器在電磁感應(yīng)教學(xué)中的應(yīng)用

陳勇

可拆變壓器是高中物理教學(xué)中常用的實驗器材，利用它可以很好地幫助我們完成變壓器原理，變壓器的電壓與線圈匝數(shù)間的關(guān)系和遠(yuǎn)距離輸電等相關(guān)知識的教學(xué)。

在高中物理教學(xué)中，電磁感應(yīng)有著相當(dāng)重要的地位，因此這部分的教學(xué)中演示實驗就顯得非常重要且必要。實驗室中針對這部分的教學(xué)的實驗器材也非常多，有的是要組合，有的是成套的，在實際教學(xué)中我不喜歡用成套的，特別是那種封在一個盒子里只露出幾個部件的套件（自感現(xiàn)象演示器，電磁波的發(fā)射與接收之類的），因為這種器材幾乎沒有動手環(huán)節(jié)，不利于對學(xué)生的動手能力和興趣的培養(yǎng)，另外在課堂上教師能動手做演示實驗很容易調(diào)動學(xué)生的積極性。

在電磁感應(yīng)的教學(xué)中我試著用課本上演示實驗用到的器材進(jìn)行實驗，但效果并不理想。比如演示課本（魯科版選修3-2下同）P5中的探究2實驗時（如右圖），大部分教師想到的是用條形磁鐵、原副線圈組中的原線圈和J0401演示電表演示這個實驗，但很多時候?qū)嶒灛F(xiàn)象并不理想，原因是條形磁鐵磁性不夠強(qiáng)，原線圈自身電阻大，磁鐵插入原線圈時經(jīng)常會偏不易插入，電表量程過大偏角過?。↗0409量程小偏角大，但體積太小只有近處的學(xué)生能看得見，用實物展臺可用它）。有很多教師自己花錢買多個方形強(qiáng)磁鐵串在一起用（實驗室沒有標(biāo)配強(qiáng)磁鐵），特別是有些教師在上公開課時經(jīng)常看到，另一些教師就用J0409分組用的G表代替演示用電表J0401做演示實驗，雖然現(xiàn)象是明顯了但只有幾個學(xué)生能看到，演示的效果就要大打折扣了。還有的教師干脆不做演示實驗，有的用PPT演示，差點(diǎn)的就講實驗，這些都不是最好的方法。

我在這部分教學(xué)中只做了小小的改變，實驗效果出奇得好，方法是用可拆變壓器的0-200-800-1600組線圈中的0-1600兩接線柱代替原來的原線圈，其他不變。由于可拆變壓器的線圈內(nèi)部是方形的，如果條形磁鐵磁性不強(qiáng)，則有兩種方法解決，一是用充磁機(jī)充磁，一根條形磁鐵實驗現(xiàn)象就非常明顯，演示用電表J0401的指針會偏三分之一以上。二是用兩根或三根條形磁鐵并在一起用（單根條形磁鐵磁性不夠時），就能使電表指針滿偏。以上的實驗也可以用于楞次定律（感應(yīng)電流方向判斷）的教學(xué)中。

在自感現(xiàn)象的教學(xué)中通電自感和斷電自感是要求做演示實驗的，現(xiàn)在實驗室中有一種自大感現(xiàn)象演示器如下圖，這套儀器在演示通電自感和斷電自感的現(xiàn)象都很明顯，但學(xué)生只能看到老師或打開或關(guān)閉開關(guān)和燈的亮度變化，從燈的亮度變化上來說這套儀器已經(jīng)很能說明問題了，但我不太贊成用這種成套的儀器，特別是已經(jīng)封裝好看不到內(nèi)部結(jié)構(gòu)的儀器。原因有：首先，物理實驗?zāi)康氖桥囵B(yǎng)學(xué)生的動手能力，演示實驗中老師可以教學(xué)生怎么做，要注意哪些問題，分組實驗中學(xué)生才能敢于動手、大膽嘗試；其次，演示實驗是教師展現(xiàn)自己動手能力很好的平臺。如果做得好，則能很快吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲，同時更能增強(qiáng)學(xué)生對教師的認(rèn)同感，甚至有的學(xué)生會因此而崇拜教師，進(jìn)而愛上物理，這其實是老師與學(xué)生心靈交流的很好機(jī)會，教學(xué)效果自然很好。在實際自感現(xiàn)象教學(xué)中由于實驗室中沒有專門為自感配備的線圈，因此有的老師會去找舊的變壓器，有的會去買一個日光燈鎮(zhèn)流器，這兩種方式都不錯，我都用過。用實驗室配備的自感現(xiàn)象演示器J2446。我也用過，但學(xué)生最多只能看到老師通電和斷電還有就是燈的變化，沒有了其他動手吸引學(xué)生的環(huán)節(jié)，我用過一次后來再也不用了。后來我發(fā)現(xiàn)可拆變壓器的線圈加其鐵芯是做自感現(xiàn)象實驗很好的器材，我就把課本上對應(yīng)演示通電自感和斷電自感的線圈用可拆變壓器代替，演示效果非常好。方法是在演示課本P29實驗與探究實驗時用可拆變壓器的0-400兩接線柱。電源用學(xué)生電源的直流擋，電壓不要太高，以免開關(guān)斷開時L1燈燒壞，先調(diào)節(jié)R0使兩燈亮度接近，再演示斷電自感現(xiàn)象。同理把P30中的實驗探究中的線圈換成可拆變壓器的0-800或0-1600接線柱，如果是0-1600兩接線柱，則R0要用最大阻值為200歐或用電阻箱，而電源電壓也要大一些，在實驗時可以試著加，演示通電自感會發(fā)現(xiàn)燈2明顯比燈1 要晚亮。P31的迷你實驗室中一節(jié)干電池產(chǎn)生電火花，如果是學(xué)生做給自己看可以，但如果老師想在課堂上演示那么也還是得變一下，電源要用學(xué)生電源，線圈用可拆變壓器的0-400兩接線柱就能讓大部分學(xué)生看到產(chǎn)生電火花的現(xiàn)象。

在接下去的自感系數(shù)的教學(xué)中，大部分教師好像就只能讓學(xué)生記住課本上的結(jié)論了，其實上邊幾個實驗都能演示自感系數(shù)與橫截面積、線圈匝數(shù)和鐵芯的關(guān)系，可拆變壓器有橫截面積不同的兩組線圈，一組線圈有3個接線柱另一個有4個接線柱，中間的橫梁可以取掉，在做上邊的通電自感和斷電自感時都可以改變匝數(shù)，橫截面積、有無橫梁（把橫梁拿掉）有無鐵芯（把線圈從鐵芯上取下）觀察自感現(xiàn)象從而說明自感系數(shù)與之有關(guān)，再讓學(xué)生記課本的結(jié)論效果會更好。

通過這幾個實驗的改變，我認(rèn)識到，在教學(xué)中我們不能一成不變地按課本教學(xué)。雖然可拆變壓器是用在變壓器的教學(xué)中的教學(xué)儀器，能讓學(xué)生非常清楚地了解變壓器的結(jié)構(gòu)和原理，也能知道電壓與匝數(shù)的關(guān)系，但它的原理還是電磁感應(yīng)，所以我把它用到電磁感應(yīng)的教學(xué)中，效果非常好，因此我們在實驗教學(xué)中要多思考多實踐，就能發(fā)現(xiàn)更多有趣的、有意義的對教學(xué)有幫助的器材和實驗。