模拟制作法拉第线圈

熊小兰 黄春如

(江西省樟树第三中学,江西 樟树 331200)

模拟制作法拉第线圈

熊小兰 黄春如

(江西省樟树第三中学,江西 樟树 331200)

提升学生的科学素养和创新能力,必先提升学生的动手实践能力,在做中学,在学中做,这样才能促进学生分析问题、解决问题能力的进一步提高．法拉第线圈的教学常以图片的方式进行展示,学生一看而过,由于没有经历过程和方法,教学效果大打折扣．为此,我们采用日常生活中常用电器中的废旧元件,引导学生动手模拟制作法拉第线圈,探寻法拉第的科学足迹,收到了很好的效果．

法拉第线圈; 制作; 科学素养; 提升

电磁感应现象的发现是电磁学发展史上又一个重要成就,它进一步揭示了自然界电现象和磁现象之间的联系,促进了电磁理论的发展,为麦克斯韦电磁场理论的建立奠定了坚实的基础,使现代工业、电工和电子技术得以建立和发展,对人类社会的发展有着划时代的贡献．

这一划时代发现的标志是法拉第线圈,把两个线圈绕在同一个铁环上,一个线圈接到电源上,另一个线圈接入“电流表”,在给一个线圈通电或断电的瞬间,另一个线圈中也出现了电流．法拉第寻找10年之久的“磁生电”的效应终于被发现了[1]．图1为法拉第用过的线圈．

以往的教学我们都是引导学生阅读课本、观察图片,介绍法拉第这一划时代的伟大发现,学生是这一知识点的被动接收者．图片观察一看而过,缺乏对法拉第线圈的深刻认识和理解．为使学生经历科学探究,体会过程和方法,我们以法拉第线圈为模型,用身边日常电器中的废旧元件,引导学生模拟制作法拉第线圈来探寻法拉第的科学足迹,探究电磁感应现象,这样既提高了学生动手制作的能力,又培养了学生的实验素养和分析问题解决问题的能力,收到了很好的效果,现介绍制作方法供同行们参考．

1 元件来源

家用废旧日光灯电子镇流器,如图2．

图2 电子镇流器

2 元件选用

电子镇流器上的电感线圈(取其上的漆包线),电子镇流器上的脉冲变压器(取其上的磁环),LED发光二极管2枚,5号干电池1节．

3 制作方法

用电烙铁将镇流器上的电感线圈、脉冲变压器从电路板上拆下．将电感线圈上的磁芯取出,找到漆包线外层的抽头,截取长约1.5m的一段漆包线待用;将脉冲变压器上的绕线去除,留下磁环,充当法拉第线圈中的铁环．

(1) 制作一个线圈．将取下的漆包线一头穿入磁环,从其长度一半处开始,以一端为引线在磁环上一圈靠一圈穿绕,约能绕45至50圈．之后再找到漆包线的另半段的端头,将漆包线的另半段依次穿绕在磁环上．整条漆包线绕完刚好绕满磁环一周,约有90至100匝,这组漆包线的两端各留2cm左右作为引线,在端口约0.5cm处将漆包线上的漆皮去掉后,上好焊锡,这样就制作出了法拉第线圈中的一组线圈．

为使演示效果更直观,找2枚LED发光二极管反向并联焊接,替代“电流表”,之后将反向并接的LED两端引线与制作好的线圈两端引线相连．

(2) 制作支架．为了演示方便,用泡沫塑料制作一个座台,用直径约2mm的铝丝弯折制作一个简易支架,用木螺丝固定在座台上,截取塑料笔芯的一段插入伸出座台的铝丝中．截取长约5cm、直径约1.5mm的一段粗漆包线,去除一端的漆皮,之后与LED发光二极管的一端引线焊接,粗漆包线的另一端插入座台支架上的塑料笔芯中,这样制作的线圈就可以支撑在座台上,如图3所示．

图3 制作的法拉第线圈

(3) 制作另一个线圈．法拉第线圈中的另一组线圈用细塑料导线穿绕在磁环上,绕8至10匝即可,这样模拟的法拉第线圈就制作好了．

4 实验方法

取1节5号干电池,用手指将制作好的法拉第线圈中的一组导线金属端与电池的负极相连,导线的另一金属端通过另一只手与电池的正极不断触碰,同时观察LED发光情况,发现LED交替闪亮,如图4(a)、(b)所示．导线金属端与正极闭合不动,LED不亮．这很好地说明了在给一个线圈通电或断电的瞬间,另一个线圈中也出现了电流．

图4 法拉第线圈点亮LED

通过这一实验,还可引导学生进一步观察思考以下内容,为后续学习奠定基础: ① 为何导线与电池通、断的瞬间LED有亮,而电路闭合后却无亮光; ② LED为何交替闪亮; ③ 1.5V的1节干电池直接给LED供电,LED不亮,而同样的这个电池,通过法拉第线圈给LED供电,则能使LED闪亮,这说明,制作出的法拉第线圈不仅一个线圈中的电流变化能在另一个线圈中产生出电,而且这种电的某些方面的性能比原有电池还强．从而有效激发学生的进一步思考,增强学生学习的主动性和积极性．

结合课本知识的学习,教师引导我们用废旧家用电器中的元件做实验,获取知识,提升了我们的动手操作能力,激发了我们的学习兴趣．实验中所呈现的不同现象,也带给我们更进一步的思考和探究,这样获取的知识,就像我们掌握了骑自行车的方法和技能一样,这辈子也忘不掉．

1 普通高中课程标准实验教科书.物理选修3-2(第2版)[M].北京:人民教育出版社,2010：2-5.

2 李国峰，白欣.法拉第对电磁波早期猜测的实验研究[J].物理教师，2015(11)：77-81.

本文系中国教育学会物理教学专业委员会2013—2016年全国物理教育科研重点立项课题“低成本物理实验研究及教具制作”的研究成果之一.

2016-08-18)