一个电磁感应实验的改进

叶彬

课堂演示实验教学越来越受到一线教师的重视。为了更好地引课并充分调动学生积极性，或者更好地把抽象难懂的物理理论知识直观地展现出来，从而帮助学生理解掌握物理知识，越来越多的一线教师在演示实验上下工夫。然而很多演示实验并不尽善尽美，不能很好地展现出预期的实验效果，有时甚至会适得其反。这就需要我们在原有实验的基础上改进实验，现就我做过的一个实验进行改进设计。

中学物理电磁学中讲到变化的磁场会在它周围的空间产生电场，当有导体处在该电场中时，导体中的自由电子就会在电场力作用下作定向移动而产生电流，即感应电流。如果导体是闭合的就会形成闭合回路。

如果没有演示实验做辅助，这样的理论就实在是显得抽象和枯燥。那么我们如何才把这抽象难懂的理论直观地展现给学生呢？笔者思考电流本是人眼难以观测到的，只能间接地把它表现出来。可以借助电流表或灯泡来表现。若以电流表表现电流，则略显平淡；若以灯泡表现电流，则会给人眼前一亮的感觉。以此为据，笔者尝试用演示变压器配合铁芯提供一个变化的磁场，再把接入灯泡的闭合线圈放入铁芯中，观察灯泡的亮度。某次上课我使用该实验引课。可我发现做完这个实验后，学生对实验仍有些困惑。下课后，我通过与一些同学交流得知，他们首先疑惑线圈与铁芯之间是否接触，铁芯本身是否带电；其次该实验也不够新奇。后来我就对此实验做了一些改动，结果实验效果有了显著改善。现在把原实验和改进后的实验做介绍对比。

【实验原理】

放在变化磁场中的导体，若导体是断开的，导体中自由移动的电子就会定向移动，使断开处两端积累正、负电荷而产生电势差，此电动势被称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子定向移动，形成感应电流。

【原实验】

把220伏家庭交变电流接入多匝线圈，使线圈中产生变化的磁场，再往线圈中竖直插入条形铁芯以增强磁场强度，把感应灯线圈快速套入条形铁芯，该磁场能使灯泡所在的线圈产生出感应电流，若感应电流足够大就会使灯泡发光，装置如图一。

图一

【评价】这个实验不能给人眼前一亮的感觉，当老师提出为什么灯泡会发光时，同学们基本能猜出是变压器的原因。再一个，感应灯线圈插入铁芯时，会出现视觉死角。而恰若此时灯泡一闪。学生会疑惑灯泡线圈和变压器瞬间接通才发出亮光。

改进思路：学生看不到变压器，灯泡还能发光。

【改进后实验】

如图2，做一个刚好罩住变压器的纸盒，罩住变压器。自制一个发光二极管的感应线圈代替感应灯泡线圈。接通电源后，手持发光二极管线圈由纸盒上方慢慢靠近纸盒，会发现二极管开始发光并慢慢变亮。

图二

【注明】这里选择用发光二极管是因为感应灯泡线圈在远离交变磁场的上方很难发光，而发光二极管的功率要远远小于普通小灯泡，这也是实验成功的一个关键点。

【评价】当学生看到一个没有电源的二极管自动发光并且慢慢变亮时非常惊讶，迫不及待想知道这是为什么，学生的积极性完全被调动起来。这时老师再顺水推舟揭开罩着变压器的纸盒，学生恍然大悟原来是变压器在作怪，可又一想：“发光二极管也没和变压器连接为什么还会发光呢？”整个过程由老师的追问变成了因为学生的好奇而产生的疑问，这样不仅使实验变得有趣，而且充分排除了不必要的干扰因素，实验效果非常显著，学生反映非常好。

【心得体会】

物理的基础是实验，生动新奇的课堂实验能激发学生学习兴趣，这样引入新课效果很好。新颖、有趣的引课，是一节课成功与否的重要部分，所以每位教师都应不断提高自身素质，根据不同的课选择恰当的引课方式，从而激发学生兴趣，优化课堂教学效果。平淡的演示实验通过小小的改动就能变成有趣、神秘的魔术，魔术的背后却隐藏着神奇的物理知识。最大限度地激发学生的好奇心和求知欲是提高教学质量的一大利器。