自制改进版“电阻、电感和电容对交变电流的作用”演示仪

（广东省广州市协和中学 广东广州 510160）

摘 要：教材中“电感和电容对交变电流的影响”这一节内容对学生来说比较抽象，必须要通过演示实验来帮助学生认识和理解。而教材中设计的演示实验独立性太强，没有很强的同步对比性和直观效果，教学效率比较低。本文针对以上问题一一进行了改进，集成度高、实验现象直观明显，对比性强，简单易操作，大大提高了课堂效率和教学效果。

关键词：电感 电容 交变电流 作用 自制 演示实验电板

中学物理选修3-2人教版教材，第五章第3节“电感和电容对交变电流的影响”，新课标在知识和技能上对此节内容要求并不是很高，但学生对电感和电容的理解有一定的难度。在教学过程中教师一般是通过演示实验来让学生体验电感和电容对交变电流的影响。课本中设计的演示实验是分别将电感和小灯泡串联、电容和小灯泡串联，再依次接在6V的直流电源和交流电源上，通过观察小灯泡的亮暗程度去对比分析电感和电容对交变电流的影响。实验的演示没有同步对比的效果，不利于学生观察分析，且操作繁琐，要不停更换安装演示电路，效率低下。[1]

为了让演示实验更具对比性，操作起来更简洁方便，本文介绍的自制实验演示电路板集电阻、电感和电容对交变电流的作用演示为一体，且在电板中直接接入变压器电路集成块，舍去了学生电源，可直接接市电对演示电路提供6V的交流电源和的直流电源。这样，教师到课室上课只需要搬一个演示电板就可以达到整节内容的演示目的。且笔者选用的材料大多都是实验室中废旧仪器上拆下的可用元器件，既环保又经济实惠。现将整个制作和成品展示介绍如下：

一、电路原理设计及选材制作

1.设计原理电路图

2.器材选取：

1000?F的电容С1 、100?F的电容С2 、三个灯具座、三个完全相同的小灯泡（6V，0.5A）、一个滑动变阻器（50Ω，0.5A）、废弃荧光灯上拆下的镇流器一个（即电感L）、双刀双掷开关、废旧仪器中拆下的变压器、万能板、2200?F电容、四个微小电容、废旧平抛运动演示器、三角插线、导线若干、螺丝螺帽若干、垫片若干。

3.制作过程

用废旧平抛运动演示器充当演示电板的底板，并在上面画上原理图，按零件的具体大小定位钻孔，将零器件按上图1-1的电路设计用螺丝固定在底板上并用导线连接好。在万能板上焊接好电子电路接上从废旧仪器中拆下的变压器，使接入的220V市电能通过变压器整流成我们演示电板需要的6V交流电和直流电，接入双刀双掷开关处。（成品展示如图1-2）

首先，演示电板接上电源后，S1接通电容器C1，将双刀双掷开关S接到右边6V直流电源处，可以观察到小灯泡L1不亮，灯L2、L3亮，说明电感和电阻对恒定电流是导通的，电容对恒定电流是不导通的；将开关接到左边6V交流电源处时，可以观察到灯L1亮了，灯L2也是亮的，此时灯L3不亮，说明交变电流能够通过电阻，也能够“通过”电容器，而电感器对交变电流有阻碍作用。从以上两个实验对比我们可以很直观的得出：电感具有“通直流、阻交流”的特性，电容具有“隔直流、通交流”的特性。实验操作简单，现象直观

明显。[2]

其次，此演示电板还可以对不同的电容器对交流电的作用再具体演示说明。我们知道，电容能让交流电“通过”其实是因为交变电的电压一直在变化，使得电路中的电荷在电压升高时聚集在电容极板上，使电路中形成充电电流；当电压降低时，电荷离开极板，使电路中形成放电电流。如此，就好像交流电“通过”了电容器。其实，电容器对交流电也有一定的阻碍作用，且这种阻碍作用的大小跟电容器的电容量有关。怎么向学生展示电容的大小对交流电的阻碍作用呢？我们可以将开关S接到交流电源档，将开关S1接到1000?F的电容С1上，调节滑动变阻器使得灯L1与灯L2一样亮，然后再将开关S1接到100?F的电容С2上，观察此时灯L1的亮度与灯L2的亮度，会发现灯L1比L2暗了。这说明接在同样的交流电源上，电容量越小，电容对交流电的阻碍作用就越大；电容量越大，对交流电的阻碍作用就越小。此实验现象对比也是非常的直观明显。

最后说明，之所以不在电板中设计两个不同的电感器对交流电的作用对比，是因为在中学物理考察内容中对电感的要求比较低，只需要学生掌握电感“通直流、阻交流”的特性即可。笔者所选的日光灯镇流器（就是一个电感器）也是因其自感系数很大，有几十亨，对50Hz的低频市电有很大的阻碍作用，所以通上交流电源时，接在该支路中的小灯泡直接不亮，已达到演示其“通直流、阻交流”的目的。

结语

此自制演示电板，最大的特点是集成度高、所演示的实验现象对比同步且明显，直观性强，操作简单方便，取材经济实惠又环保。这套仪器经多年使用仍不影响其实验效果，深受任课教师认可，对学生理解和掌握本节知识提供了深刻的感性认知，增强了学生学习物理的興趣，更大大提高了课堂的教学效果。

参考文献

[1] 物理课程教材研究开发中心：高中物理（选修3-2）[M].第3版.人民教育出版社.2010，37-40

[2] 广东基础教育课程资源研究开发中心：高中物理（选修3-2）[M].第1版.广东教育出版社.2005，48-54

作者简介

张矿香（1984.04），性别：女，籍贯：广东省梅州市，学历/学位：大学本科，职称：助理实验师，现就职于广东省广州市协和中学，任物理实验员兼物理教师。