巧用電磁爐演示物理實(shí)驗(yàn)

肖 永●

江蘇省宿遷高等師范學(xué)校(223800)

巧用電磁爐演示物理實(shí)驗(yàn)

肖 永●

江蘇省宿遷高等師范學(xué)校(223800)

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，在物理教學(xué)中利用日常用品做物理演示實(shí)驗(yàn)，不僅能體現(xiàn)“從生活走向物理,從物理走向社會(huì)”的課程理念，而且可以增進(jìn)學(xué)生對物理學(xué)科的親近感,增強(qiáng)學(xué)生的參與程度,提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和學(xué)生的探究能力.本文用常見的電磁爐來設(shè)計(jì)一些實(shí)驗(yàn)來演示物理電磁感應(yīng)中的很多現(xiàn)象.讓復(fù)雜的理論和實(shí)踐很好的結(jié)合起來，讓物理真正走進(jìn)我們的生活，感受物理就在我們的身邊.

電磁爐;物理實(shí)驗(yàn);演示實(shí)驗(yàn) 電磁感應(yīng)

利用電磁爐的勵(lì)磁線圈能產(chǎn)生交變磁場這一特性做物理實(shí)驗(yàn)，不僅解決了現(xiàn)有器材難于滿足教學(xué)要求這一問題，而且能更有效地提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)及創(chuàng)新意識.

實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備：

電磁爐一臺(tái)、LED發(fā)光二極管若干、40W白熾燈泡一只、40W日光燈管一支、易拉罐(鋁質(zhì))一只、15cm×12cm鐵板一塊、J2423型可拆變壓器一臺(tái)、楞次定律演示器一件.

實(shí)驗(yàn)1：用電磁爐點(diǎn)亮LED發(fā)光二極管、白熾燈泡、日光燈管

(1)首先將LED燈泡和1-2圈導(dǎo)線連接，將其放置到電磁爐的臺(tái)面上，并將鐵板放在中間，開啟電磁爐，可以看到鐵板在被加熱的同時(shí)，LED燈泡發(fā)光.實(shí)驗(yàn)告訴我們電磁爐產(chǎn)生的高頻交變磁場穿過了閉合的LED電路，使其閉合電路中的磁通量發(fā)生了變化，因此產(chǎn)生了感應(yīng)電壓驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光.

(2)如果將LED換成40W白熾燈泡，將導(dǎo)線換成實(shí)驗(yàn)室中的可拆卸變壓器的副線圈(400-500T)，串聯(lián)起來形成閉合回路.重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，可以看到白熾燈泡完全可以被點(diǎn)亮.

實(shí)驗(yàn)時(shí)如果將一根鋁制管材插到線圈中，可以觀察到LED或白熾燈泡將會(huì)有所變暗，這說明鋁制材料是非導(dǎo)磁性材料.如果實(shí)驗(yàn)時(shí)在電磁爐臺(tái)面與線圈之間放置一塊薄的金屬鋁板，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)LED或白熾燈泡將完全熄滅，這說明鋁制金屬板對電磁場有屏蔽作用.

(3)我們還可以將上面實(shí)驗(yàn)中的40W燈泡換成平時(shí)我們常用的日光燈管，接到可拆變壓器的原線圈(1500T)上，開啟電磁爐同樣可以看到日光燈管被點(diǎn)亮，說明電磁爐工作時(shí)產(chǎn)生的交變磁場在線圈中產(chǎn)生了很高的交流電壓驅(qū)動(dòng)日光燈管發(fā)光.如果將日光燈管換成霓虹燈管，實(shí)驗(yàn)效果會(huì)更有趣，更新穎，更吸引學(xué)生的眼球.

實(shí)驗(yàn)2： 用電磁爐驗(yàn)證楞次定律

首先將鐵板放置在電磁爐的灶臺(tái)面板上的一側(cè)，再將演示變壓器中的鐵芯放置在另外一側(cè)，并將條形鐵芯放置在U形鐵芯的一個(gè)立柱上面.楞次定律演示器中有一個(gè)閉合環(huán)，將這個(gè)閉合環(huán)靠近鐵芯，此時(shí)給電磁爐通電并啟動(dòng)電磁爐，可以看到通電后閉合的圓環(huán)被鐵芯排斥從而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這是因?yàn)殡姶艩t工作時(shí)產(chǎn)生的高頻交變磁場通過鐵芯的引導(dǎo)穿過了閉合的圓環(huán)，由于楞次定律閉合環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流就會(huì)遏制磁通量的變化從而產(chǎn)生排斥！如果換上開口環(huán)而不是閉合環(huán)，那么就看不到相互排斥的現(xiàn)象.因?yàn)樽兓拇磐恐挥写┻^閉合電路時(shí)才能產(chǎn)生感應(yīng)電流.

實(shí)驗(yàn)3：用電磁爐演示渦流的力效應(yīng)

將鐵板放置在電磁爐灶臺(tái)上一側(cè)，再將另一側(cè)放置一只鋁質(zhì)空易拉罐，然后開啟電磁爐，可以看到易拉罐會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)并快速離開電磁爐灶臺(tái)而滾落到地面.這是因?yàn)殡姶艩t產(chǎn)生的高頻交變磁場在鋁質(zhì)易拉罐中產(chǎn)生了渦電流，由于高頻交變磁場對渦電流又有力的作用從而使易拉罐受力而滾落.

本實(shí)驗(yàn)中還可以將易拉罐的對稱兩側(cè)各鉆一個(gè)小孔，并用細(xì)鉛絲穿過，以此為軸讓易拉罐能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)可以看到，開啟電磁爐后，用手拿著鉛絲的兩端將易拉罐的一部分(不是全部)靠近電磁爐臺(tái)面，這時(shí)易拉罐會(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來，而且不同的地方旋轉(zhuǎn)速度也不一樣.這是因?yàn)橐桌薜囊徊糠址胖迷陔姶艩t臺(tái)面上，因?yàn)殍F板遮擋住了電磁爐所產(chǎn)生的高頻交變磁場，易拉罐這一部分中渦電流很弱，力矩很小，而沒有被遮擋的部分渦電流很強(qiáng)，力矩很大.所以易拉罐就受到了不平衡的力矩作用從而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng).

實(shí)驗(yàn)4:用電磁爐演示渦流的熱效應(yīng)

由于塊狀金屬內(nèi)的感應(yīng)電流，金屬盤內(nèi)的感應(yīng)電流我們看不見摸不著，可以通過電流的熱效應(yīng)(即電流通過電阻時(shí)會(huì)發(fā)熱)把感應(yīng)電流呈現(xiàn)出來.將鐵板放置在電磁爐的臺(tái)面上并在鐵板上放置2-3根火柴，啟動(dòng)電磁爐，1分鐘后可以看到火柴被點(diǎn)燃.實(shí)驗(yàn)演示感應(yīng)電流發(fā)熱現(xiàn)象，讓插有火柴的金屬盤靠近工作中的勵(lì)磁線圈，火柴也被點(diǎn)燃.說明金屬盤發(fā)熱了，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論探究結(jié)果，支持了金屬盤內(nèi)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流這一觀點(diǎn).

渦流的熱效應(yīng).變化的磁場穿過塊狀金屬導(dǎo)體時(shí), 導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流叫做渦流.通過前面這個(gè)實(shí)驗(yàn)得知，導(dǎo)體中有渦流時(shí)會(huì)發(fā)熱，說明渦流像其它電流一樣也具有熱效應(yīng).渦流的熱效應(yīng)在生活、生產(chǎn)中有重要的應(yīng)用，如電磁爐、真空冶煉爐都是利用渦流的熱效應(yīng)來工作的.

物理是一門來源于生活而高于生活的一門科學(xué)，那么既然這門科學(xué)來源于生活那么我們?yōu)槭裁床换貧w到生活中去找教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的方法和手段？利用身邊的日常生活用品去做實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)對學(xué)生來說感到格外親切，可以拉近科學(xué)與生活的距離，讓學(xué)生深切地感受到科學(xué)的真實(shí)性，感受到科學(xué)和社會(huì)、科學(xué)和日常生活的關(guān)系.

把抽象的東西給他還原到實(shí)際中去理解和分析，學(xué)生自然就會(huì)對物理感興趣而且也很容易理解.真正做到理論聯(lián)系實(shí)際，理論和實(shí)踐相結(jié)合.讓物理真正走進(jìn)我們的生活！

[1]張大昌,普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·物理(選修3-2)[M];江西：人民教育出版社，2004(5)

[2]盧洲,電磁爐的簡易教學(xué)演示[J];物理教學(xué);2008年04期

[3]丁駿,電磁爐使用中的幾個(gè)物理問題[J];物理教學(xué)探討;2007年03期

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