“互感”與“自感”兩個演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計

阮傳志??

“互感”和“自感”現(xiàn)象概念相對比較抽象，盡管它們在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用，但學(xué)生對相關(guān)知識的了解卻很有限，對教材（人教版高中物理選修3-2）中提到的一些應(yīng)用實(shí)例如“收音機(jī)”、“自感電動勢燒蝕開關(guān)”等知識知之甚少，為了加強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，將抽象的概念具體化，體現(xiàn)從“從生活走向物理，從物理走向生活”的教學(xué)理念，筆者設(shè)計了兩個課堂演示實(shí)驗(yàn)，它們操作簡單，現(xiàn)象明顯，說理清楚，趣味性強(qiáng)，對課堂教學(xué)能起到很好的輔助作用，茲介紹如下.

演示實(shí)驗(yàn) 一：“互感”現(xiàn)象的應(yīng)用——制作簡單的收音機(jī)

為了介紹“互感”現(xiàn)象的應(yīng)用，教材例舉了“收音機(jī)”的例子，如圖1所示為教材的插圖，很明顯這個例子及其所配的插圖存在以下不足：首先是插圖的可視性差，學(xué)生難以抓住觀察重點(diǎn)；再者是“收音機(jī)”這種電子產(chǎn)品，遠(yuǎn)離學(xué)生生活，學(xué)生知道有這個東西，但使用少，相對陌生；還有就是即便手邊有收音機(jī)，有打開看看的好奇心和“研究能力”的“熊孩子”越來越少，這一不足，可以通過設(shè)計、制作、使用如下的演示實(shí)驗(yàn)來彌補(bǔ).

【器材】：大線圈一個（500～1000匝）；小線圈一個（約100匝）；軟鐵棒一根（粗細(xì)能插入小線圈）；有源音箱（帶原配信號線一根）一個；導(dǎo)線四根.

【制作】：1.將有源音箱的信號線在中間位置裁成兩段，取前半段，在剪裁端剖出兩根芯線，分別與小線圈的兩接線柱相接（使小線圈能連接耳機(jī)插孔）.

2.將有源音箱的信號線裁下的后半段，在剪裁端剖出兩根芯線，分別接大線圈的兩接線柱（即大線圈與音箱組成一個回路）.

3.組裝、連接如圖2所示.

【操作】1.將電腦（或MP3、手機(jī)等）放出音樂；

2.將信號線插頭插入電腦（或MP3等）的耳機(jī)接口（即將小線圈接聲源）.

3.將大線圈（通過后半段信號線）接入有源音箱的音頻接口，并打開音箱電源；

4.并將小線圈插入大線圈中，音箱開始播放電腦（或MP3、手機(jī)等）音樂，這就是個簡單的收音機(jī).

5.調(diào)節(jié)音量旋鈕，將音量調(diào)到合適.

【闡釋的問題】：一個線圈的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.利用“互感”現(xiàn)象，可以將能量傳遞到另一個線圈，因此在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用.

演示實(shí)驗(yàn)二：“自感”現(xiàn)象的危害——斷開開關(guān)

電火花點(diǎn)燃小火炬：為介紹“自感”現(xiàn)象的危害，教材例舉了“自感電動勢燒蝕開關(guān)”的例子，如圖3所示為教材的插圖，顯然它也有明顯的不足之處：一是真實(shí)實(shí)驗(yàn)有困難（不少學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室不具備實(shí)驗(yàn)條件，高級中學(xué)很少有學(xué)校配備工程技術(shù)類實(shí)驗(yàn)器材.），二是實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作有一定危險性，所以模擬實(shí)驗(yàn)是最理想的解決之策.

【器材】：線圈一個（約1000匝），導(dǎo)線6根，開關(guān)一個，小燈泡（額定電壓2.5 V）一個，電池盒一個，干電池4～6節(jié)，鑷子一把，脫脂棉少許，打火機(jī)油少許.

【制作】：1.如圖4所示，將線圈、小燈泡、開關(guān)串聯(lián).

2.將電源接入電路.

【操作】：1.閉合開關(guān)，小燈泡發(fā)光，顯示電路完好.

2.手持線圈與小燈泡間的導(dǎo)線，松動導(dǎo)線與線圈的接線柱，做連續(xù)通斷的動作，模擬開關(guān)通斷，觀察接線柱處有電火花放出.

3.用攝子取少量脫脂棉，滴上少許打火機(jī)油，做成小火炬，靠近連續(xù)通斷的接線柱處.

4.重復(fù)操作步驟2，電火花將小火炬點(diǎn)燃.

【闡釋的問題】：

1.在變壓器、電動機(jī)等設(shè)備中有匝數(shù)很多的線圈，當(dāng)電路開關(guān)斷開時會產(chǎn)生很大的自感電動勢，使得開關(guān)中的金屬片之間產(chǎn)生電火花，燒蝕接觸點(diǎn)，甚至引起人身傷害.

2.提醒學(xué)生在易燃易爆的環(huán)境的環(huán)境中，正確用電，合理避險，如遇室內(nèi)燃?xì)庑孤?，?yīng)立即打開門窗通風(fēng)，迅速離開現(xiàn)場，切勿動任何電器開關(guān)！

以上兩個演示實(shí)驗(yàn)，都是根據(jù)相關(guān)知識，針對教學(xué)內(nèi)容設(shè)計，可以彌補(bǔ)教材不足，活躍課堂氣氛，引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，效果震憾，體驗(yàn)真切，說理清楚，激發(fā)探究精神，感悟?qū)嶒?yàn)真諦.當(dāng)然，如果能將其設(shè)計成學(xué)生實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生動腦、動手，教學(xué)效果可能會更好一些.