日地不入
范文一：自感现象演示实验的改进
自感现象演示实验的改进,教学研究,
谢高松 约905字
自感现象是由导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，它是学生不易接受，难以理解的内容，也是教学中的难点。教师做好演示实验是至关重要的，有利于学生理解和掌握自感现象。
1教材中实验分析
人教版全日制高级中学教科书《物理》(实验修订本?必修加选修)第二册第十六章“电磁感应”第五节“自感现象”一节，推荐了两个演示实验，图1为演示通电自感实验原理图，图2为演示断电自感实验原理图。
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教材实验存在的不足: (1)通电自感实验和断电自感实验分别在两套实验装置上进行，学生易产生错觉，误认为通、断电自感是发生在不同的电路中，产生通电自感电路中无断电自感，产生断电自感电路中无通电自感，掩盖自感现象的本质，且操作不便;(2)在利用图2所示电路演示断电自感现象时，为了使现象明显，往往实验时要求
I2>>I1，以达到断电时灯泡有明显的闪耀效果。但在操作中，经常因为I2过大而将灯泡烧坏，造成实验器材损耗，不便于课堂上重复再现实验现象。另外由于灯泡闪亮，只说明有电流流过，无法辨析电流方向的变化，不便于教学重点和难点的突破。
2实验装置的改进
笔者针对教材中演示实验的不足，对实验装置进行了改进，实验电路原理图如图3所示，D1、D2为红色发光二极管，D3为绿色发光二极管。
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改进说明:(1)用同一个电路来演示通电和断电自感现象，这样不会让学生产生错觉。进行通电自感实验前，首先闭合开关稳定后，调节滑动变阻器使亮暗程度一样，然后再进行通电自感实验，观察D1、D2谁先亮。(2)在进行断电自感实验时，断开开关，发现D2立即熄灭，而D3发红光。通过二极管导通时发出不同色光，使效果更明显，可视性强，不需要保证I2>>I1，不会造成实验器材损耗，同时利用二极管具有单向导电性，可以反映电流方向，有利于教学难点的突破。
笔者在“自感”教学中采用了改进的实验装置，克服了教材实验的不足，取得了良好的教学效果。
范文二：自感现象演示实验的研究
自感现象演示实验的研究 第22卷第2期
2008年6月出版
大学物理实验
PHYSICALEXPERIMENTOFC0LLEGE V01.22No.2
Jun.2008
文章编号:1007—2934(2008)02—0073一O4
自感现象演示实验的研究
谭福奎
(黔西南师专,兴义,562400)
摘要结合多年的教学经验,从理论分析,得出了通,断电自感的条件,在实验中用光 电传感器把光转换成声,获得光声明显的自感现象效果.
关键词自感现象;实验方法;通电自感;断电自感
中图分类号:O441.1文献标识码:A
自感现象是由导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象,是电磁理论的重要
组成部分,在电子,电工技术中应用非常广泛.在各类教材"自感现象"一节的教学中,为
达到使学生充分理解,掌握相关知识的教学目的,做好自感现象演示实验至关重要.在一
般的课本上,多用如图1所示的电路来演示自感现象[1].这里存在:通,断电自感现象不
是一个电路,容易给学生产生错觉;不能显示自感电动势的方向;做该实验时,电路的条件
不明,往往很难达到预期的效果.为此,笔者根据多年来从事"物理"及"电子电路"教学工
作的经验,针对原教材中通,断电自感实验中存在的不足,经过深入研究和反复试
验作出
如下改进设计.
图1自感现象演示原理图
(b)
1理论分析
图1的两个电路都可以等效为图2所示的电路,图中的RL和R分别是两个支路
的等
效电阻.当开关s接通时,在E,J已,R的回路中,一个从0到E的阶跃电压作用在LR
电
收稿日期.2008一O1—28
—
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路上,由于有自感,电流的变化使电路中出现自感电动势? L一L
按照欧姆定律,得该回路的电压微分方程为
己象枷E
该方程满足初始条件的解为
而一丁
由此可以看出,接通电源后.是经过
一
指数增长过程逐渐达到稳定值,0=砉的.
电路中的击越大,达到稳定值的过程持续的
时间就越长,即是己越大,R越小,电流增长
得越慢.图2图l的等效电路图
当开关S断开时,作用在LR电路上的
阶跃电压从E到0,但电流的变化所产生的自感电动势使电流还将延续一段时间.
这时
按照欧姆定律,电流所满足的微分方程为
.
di
:一旦一=一一,z'L
该方程满足初始条件的解为
.
ERf+R,
厕一—一
此式表明,将电源断开时,电流下降也按指数递减,蠢越大,递减得越馒.因此, 要演示自感现象,即是通电时,如图1(a)中电感支路的灯泡A比电阻支路的灯泡A:亮
得迟缓些,过一段时间后两个灯泡才达到同样的亮度;断电时,如图1(6)中的灯泡并不立
即熄灭,而是突然更亮一下以后才熄灭.所以要延长显示时间,须使己足够大. 由上可知,要能很好的演示断开电源时电阻支路的灯泡突然一闪的现象,选用同一规
格的灯泡,即使己再大,也不能看到该现象.必须在足够大的己的前提下,满足电感支路
的电流大于电阻支路的电流,即在电感支路的电阻小于电阻支路的电阻(R<R)的
时候,才有可能演示断电自感现象.但满足上述条件时,相同规格的灯泡稳态亮度不一
样.开关接通时,由于亮度的区别可能淹没正常的时间差的显示,因此不能很好的演示通
电时的自感现象,即是必须有足够的电感量己,足够小的回路电阻R,还有一个合适的显
示方式配合,才能有明显的通电自感现象.
2实验方案'
根据以上分析,可以用图3所示的电路进行演示.图中.为lOOE2的可变电阻,起
改变电感支路的电阻作用,也可调整发光二极管LEDO的亮度.为2可变电阻,起改 ?-——
74?-——
变电阻支路的电阻以及发光二极管LED1的亮度的作用.本电路选用发光二极管来作为
),正常发光所需的电流不大,显示,是由于发光二极管的正向电阻小(约为几百欧姆
在选
择合适的电感线圈后,能较明显地显示通,断电自感现象.电感线圈的选择最关键,也就
是感量要大,内阻要小,经多次实验,可以选用双12V的电源变压器次级线圈,也可以用
0.8,狮的漆包线在40的方形骨架上密绕600--800匝,骨架中心用28,咖硅钢片逐层 叠插,插紧为好,这样制作的电感线圈的内阻小,感量大.为了增强断电自感现象的效果,
用门铃音乐片KD151做成如图4所示的电路,取一次性中性笔的外笔杆5肌长,将图3
中的LED2和图4中的光电二极管D对装,在光电二极管D的一端用黑色的胶布缠上,使
其不透光.在断电的一瞬间,发光二极管LED2闪亮一下,照亮光电二极管D,使其反向电
阻极速下降,相当于开关接通,触发音乐片KD151推动扬声器发声,以增强学生的学习兴
趣.
3实验现象演示
(1)通电自感
?调节稳压电源,使输出电压为4.5V,闭合开关,调整R和,使发光二极管 LED0和LED1的亮度相近.
?开始演示时一,先给学生讲解电路,LED0和LED2发光时所代表的电流方向.闭
合
开关K,观察到发光二极管LED1比LED0先亮,过一段时间后,两个发光二极管才达到同
样的亮度.
说明:开关K闭合瞬间,电路中的电流增大,穿过线圈L中的磁通量也随着增加,因 而线圈L中会产生自感电动势,该自感电动势阻碍线圈中电流的增加,所以通过发光二极
管LED0的电流只能逐渐增大,发光二极管LED0只能逐渐亮起来.即观察通电自感时,线
圈L中感应电动势(感应电流)的方向与流过线圈L中的原电流方向相反. 图3改进后的原理凰图4改进后的装置图
一
75—
(2)断电自感
当接通开关K,LED0和LED1两发光二极管的亮度一致后,断开开关K,断开瞬间,可
以观察到发光二极管LED2闪亮一下,同时还会奏一曲轻快的音乐. 说明:电路断开瞬间,通过线圈L中的电流减小,穿过线圈L中的磁通量也随着减少,
因而线圈中会产生自感电动势,该自感电动势阻碍线圈中电流的减少,虽然这时电源E
已断开,但线圈L和LEDO,EED2,R组成了闭合电路,在这个电路中有感应电流通过,其方
向为LED0一LED2一R—L,它可在瞬间使LED2闪亮,即观察断电自感时,线圈L中感
应电动势(感应电流)的方向与流过线圈L中的原电流方向相同,与流过LED1的原电流
方向相反,发光二极管LED2闪亮一下,照亮光电二极管D,使其反向电阻极速下降,相当
于开关接通,触发音乐片KDI51推动扬声器发声.
(3)本实验特点:
?既可演示通电自感现象,又可演示断电自感现象.
?中用发光二极管来显示,利用二极管的单向导电性来指示电流方向,使感应电动势
(感应电流)的方向更加直观.
?中加入了断电的声光显示,实验现象明显而有趣.
参考文献
[i:安忠,刘炳升.中学物理实验教学研究[M].高等教育出版社,1986 [2]赵凯华.电磁学下[M].高等教育出版社,1978
APAPERONANEXPER豇ENTWITHSELF一姗UCTIoN
TanFUi
(SouthwestGuizhouTeathem'CoLlegeXingyi,5624o0)
Abstract:Onthebasisoftheauthor'slongteachingexperience,thepaperpresentstheconditio
nsofself—inductiont0
eithermakeanelectricconnectionortocutoffelectricity.Wemayusea~nsortoconvertlishtint
osoundinorderto
getanobiousself—inductionedeffect.
KeyWords:self—induction;experimentalmethod;electrifiedself—induction;self—induction;self—inductionfordis.
connection
一
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范文三：自感现象演示实验的改进
自感现象演示实验的改进
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【摘 要】“自感”一节的教学离不了实验演示。通过实验演示，让学生观察通电自感现象和断电自感现象，了解导体本身的电流变化引起磁通量的变化，这是产生自感现象的原因;自感现象中产生的自感电动势总是阻碍电流的变化;通过实验条件的改变，进一步探究自感电动势的大小以及影响自感系数的因素。
【关键词】自感现象;演示实验;改进
自感现象是电磁感应现象的特例。
法拉第电磁感应定律告诉我们:“穿过回路的磁通量发生变化时，回路中将产生感应电动势，感应电动势始终阻碍引起感应电动势的磁通量的变化。”奥斯特实验证明任何电流周围都将产生磁场，这是电流的磁效应。那么，某通电回路的电流发生变化时，电流周围的磁场也将发生变化，该变化的磁场本身是穿过了该通电回路的，该变化的的磁场会不会感应出新的感应电动势呢,答案是确定的。这就是导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象。我们称之为:“自感现象”。
自感现象在各种电器设备和无线电技术中有广泛的应用。日光灯的工作原理离不开“自感”现象。很多延时继电器也是利用了自感原理。
自感现象在电气领域也有其弊端，在自感系数很大的电路中，如果有很强的电流，且强电流变化很快时，特别是在切断电路的瞬间，由于发生了自感作用，电路中会产生很高的自感电动势，在闸刀和固定夹片之间因空气电离而形成电弧。电弧
会烧坏开关，甚至危及人员安全。因此，切断这段电路时必须采用特制的安全开关。
可见，在物理教学中，对“自感”的学习将占据很重的份量。
与其他章节一样，“自感”一节的教学离不了实验演示。
通过实验演示，让学生观察通电自感现象和断电自感现象，了解导体本身的电流变化引起磁通量的变化，这是产生自感现象的原因;自感现象中产生的自感电动势总是阻碍电流的变化;通过实验条件的改变，进一步探究自感电动势的大小以及影响自感系数的因素。
考虑到安全，在实验室只能用小电流来演示“自感”现象，小电流的变化引起的自感现象不明显。传统的演示“自感”的仪器存在很多弊端，实验现象不明显，物理老师们不肯使用。“自感”现象的演示成为了物理学界的难题，内地很多地方成立了“自感”演示的专题讨论会。
笔者征对以上情况仔细研究了传统演示仪器的结构和原理，发现了不少弊端，明确了传统仪器设计者的意图。根据近年来同行们的提议，自行设计、制作了“自感”演示仪，实验效果明显，在课堂上取得了很好的演示效果。
传统仪器的弊端:
在本人所在的学校中，“自感”演示教具是六十年代购置的。其结构完全按图(1)和图(2)所示的原理，在示教板中安装了电感、灯泡、变阻器等元件。电感线圈的自感系数很低，灯泡电阻与线圈直流电阻相差很远，演示过程中无法体现“自感”引起的“延迟”现象。可以说，该仪器只是个“实物模具”。
该仪器还有一个不足，要演示“延迟”，必须用开关的“通、断”作为时间起点，灯泡的“亮起、熄灭”，要与开关的“通、断”作参考，在学生的视觉反应中，那种应有的“时间差”不易判断。如果将“自感”引起的“延迟”效应用两只
灯泡来演示，“延迟”时间差会变得更明显。单纯的两只灯泡引起的“先亮、后亮”效果更容易被学生接受。
笔者研制的“自感”现象演示仪，主要解决了两个技术难题:
第一、提升电感系数的同时，考虑到了小灯泡的阻值与线圈的电阻相当。
在实验室小电流条件下能否获得明显自感现象，就要保证线圈自感系数足够大，但还要兼顾线圈直流电阻与小灯泡电阻值相当。这样在电路“通”时，每个支路都能分配到足够的、相当的电流，为“断”时产生明显自感现象做准备;“断”时线圈要充当“电源”的角色，电源电阻与负载电阻相等时可以在灯泡中获得最大输出功率，从而保证灯泡有足够的亮度。
第二、电路中并入参考电路，用双联开关同时控制“自感”电路与参考电路。让学生轻松感受“自感”引起的“延迟、滞后”等实验现象。
下面各图是自制教具的功能演示
图(3)表示开关闭合后两个灯泡稳定发光，断开开关后与电源直接连接的灯泡立即熄灭，但与电感线圈连在一起的灯泡延迟熄灭并闪亮，如图(4)。图(5)、图(6)表示在开关闭合瞬间，与电源连在一起的灯泡立即点亮，与电感线圈串接在一起的灯泡延迟点亮。
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范文四：自感现象演示实验的改进
自感现象演示实验的改进
【摘要】“自感”一节的教学离不了实验演示。通过实验演示，让学生观察通电自感现象和断电自感现象，了解导体本身的电流变化引起磁通量的变化，这是产生自感现象的原因；自感现象中产生的自感电动势总是阻碍电流的变化；通过实验条件的改变，进一步探究自感电动势的大小以及影响自感系数的因素。
【关键词】自感现象；演示实验；改进
自感现象是电磁感应现象的特例。
法拉第电磁感应定律告诉我们：“穿过回路的磁通量发生变化时，回路中将产生感应电动势，感应电动势始终阻碍引起感应电动势的磁通量的变化。”奥斯特实验证明任何电流周围都将产生磁场，这是电流的磁效应。那么，某通电回路的电流发生变化时，电流周围的磁场也将发生变化，该变化的磁场本身是穿过了该通电回路的，该变化的的磁场会不会感应出新的感应电动势呢？答案是确定的。这就是导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象。我们称之为：“自感现象”。
自感现象在各种电器设备和无线电技术中有广泛的应用。日光灯的工作原理离不开“自感”现象。很多延时继电器也是利用了自感原理。
自感现象在电气领域也有其弊端，在自感系数很大的电路中，如果有很强的电流，且强电流变化很快时，特别是在切断电路的瞬间，由于发生了自感作用，电路中会产生很高的自感电动势，在闸刀和固定夹片之间因空气电离而形成电弧。电弧会烧坏开关，甚至危及人员安全。因此，切断这段电路时必须采用特制的安全开关。
可见，在物理教学中，对“自感”的学习将占据很重的份量。
与其他章节一样，“自感”一节的教学离不了实验演示。
通过实验演示，让学生观察通电自感现象和断电自感现象，了解导体本身的电流变化引起磁通量的变化，这是产生自感现象的原因；自感现象中产生的自感电动势总是阻碍电流的变化；通过实验条件的改变，进一步探究自感电动势的大小以及影响自感系数的因素。
考虑到安全，在实验室只能用小电流来演示“自感”现象，小电流的变化引起的自感现象不明显。传统的演示“自感”的仪器存在很多弊端，实验现象不明显，物理老师们不肯使用。“自感”现象的演示成为了物理学界的难题，内地很多地方成立了“自感”演示的专题讨论会。
笔者征对以上情况仔细研究了传统演示仪器的结构和原理，发现了不少弊
范文五：断电自感现象演示
通电、断电自感现象演示 一、实验目的
演示通电、断电自感现象。
二、实验原理
实验原理图 画动画 通电演示，断电演示
三、实验仪器
通电、断电自感现象演示仪器
四、演示步骤：
（1）演示通电自感现象：打开直流电源、将K
断开，当K接通的瞬间，即可观21
先亮、L滞后。由于K接通瞬间，L直接并接在电源上，所以接通后，它1211
马上就亮，而L是与电感L串联之后才并接在电源上的，由于通电的一瞬间、2
电感L产生一个自感电动势，使得L滞后于L，这就充分说明了通电时的自感21察到L
现象。为了看的清楚可以反复将K通断。 1
（2）演示断电自感现象：将K合上（即将L短路）K断开（即断电）观察、可221以发现在断电的瞬间L突然亮了一下（比正常通电时还亮）这就是断电自感现1
象。由于断电的瞬间，电感L产生一个自感电动势、通过L 放电，使得L发光、11
为了观察清楚，可以反复将K通断。 1
四、注意事项：（1）演示板背后电源变压器初级为交流220V，为防止触电，请勿触摸。
（2）防止巨烈振动，以免将灯泡振坏。
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