磁感应发电仪的制作

孙佩雄，赵 君

（天津师范大学，天津 300387）

磁感应发电仪在课本中原有演示实验的基础上加以改进，选用生活中常见材料，旨在让学生通过亲手制作仪器理解感应电流是怎样产生的。改变实验条件，自己探究感应电流的产生又跟哪些因素有关，继而锻炼他们观察、逻辑思维能力，加深对知识的理解［1－2］。

1 实验原理

电动机旋转，不断改变4块强磁与线圈之间相对位置，使每个线圈内磁通量发生变化，产生感应电流。当电流达到一定值时，二极管发光。

2 实验材料

直径4cm4 000匝线圈1只、5 000匝线圈3只、6 000匝线圈1只、强磁4片、红色二极管、有机玻璃、光盘、小电机、螺丝

3 制作过程及使用方法

（1）制作转子。将小电机与光盘相连接，并在光盘内侧粘上4片强磁（如图1所示）。

（2）制作定子。将缠好的5个线圈摆放在第二张光盘内侧，呈五角型。每个线圈上都栓有一枚二极管。用有机玻璃和螺丝搭一个台子，将定子固定在上面（如图2所示）。用铁架台夹子夹住电机，固定在距离定子不到1cm处，接通电源，转子转动，二极管发光（如图3所示）。

图1 转子

图2 定子

图3 磁感应发电

4 仪器特点

本教具利用生活中常见材料，通过简单组装而成。利于学生亲手制作锻炼动手能力，同时又可改变实验条件，产生不同的实验现象，激发学生观察、思考。

（1）细心的学生会发现，不论电机转动多快，二极管都不是一直发光，而是不断地快速闪亮。这是因为，每一块磁铁在经过线圈时，都会发生两个过程，磁通量增大和磁通量减小。这两个过程产生的感应电流方向相反，二极管有正向导通性，所以尽管电机旋转很快，在没达到人视觉残留的速度时，二极管都是快速闪亮的。

（2）改变输入电机的电流方向，可改变转子旋转方向。通常情况下，会有一部分学生认为此种情况下，产生感应电流方向相反，二极管有正向导通性，所以不发光。但实际上，二极管仍然发光。因为改变输入电流方向，实际上改变了产生对于二极管而言正向和反向感应电流的顺序。原来如果是先产生正向电流，后是反向电流，那么改变电流方向后，则是先反向后正向，所以二极管依旧发光。

（3）调节电流大小，可以改变转子转速快慢。转速越快，二极管亮度越亮。

（4）可以通过改变线圈匝数，改变二极管亮度。匝数越多，二极管越亮。

（5）更换不同的线圈，改变面积，面积越小，二极管越暗。

（6）改变磁场强度方法有两种。一种，改变磁铁与定子间的距离，距离越远，二极管亮度越暗。或者还可以改变强磁的个数，增加个数时，转子高度需向上提升，为了使其余线圈距离磁场距离不变，要适当垫高。

通过以上介绍，我们不难看出，自制教具在教学过程中可以起到很大的作用。它弥补了演示实验，一人做大家看的不足。在教师演示过程中，学生扮演的角色通常只是观众，缺乏参与机会，也就少了积极性。对于这类制作简单，材料常见的自制教具，学生完全有能力去亲手制作，自己开动脑筋改变条件，思考原因，可以很好地激发他们思考，加深对知识的理解。同时拉近学生与老师，学生与物理与生活之间的距离。

［1］ 江影，等.综合设计性物理实验项目开发与指导方法的探究［J］.大学物理实验，2012，6（28）：116－118.

［2］ 知宪武，等.设计性物理实验教学方法改革［J］.大学物理实验，2012，1（30）：81－83.