变压器上的电磁感应 摘要:本文利用中学物理实验室中常见的 J2425 型变压器,设计出千人震、跳环、涡流、电磁阻尼和自感等电磁感应实验,有效地支架起了学生的学习情景,使学生意义构建电磁感应知识
关键词:变压器;电磁感应;支架 新课程标准要求学生体验物理,进行多样性的学习,同时要求教师尽量开发实验,使学生在真实的情景中质疑,同化新知识,意义建构自己的知识图式,知识得到顺应
从本质上讲,教师教学的辅助性材料如实物,是为了帮助学生理解知识,起到支架作用,即常说的“教是为了不教”
由于物理学科的特点,实验是很好的支架,起到十分必要的抛锚效果
电磁感应是高中教学的一个重点和难点
它有许多令学生难以置信的现象,但不可能像大学那样从微分方程纯数学推导,这时实验就起到良好的脚手架作用,帮助学生建起“知识”大厦
本人用中学实验室里常有的 J2425 型变压器做出了很多电磁感应现象实验
1.“千人震”实验 如图 1 所示,绿色线圈接 400 匝,然后串联上开关和干电池,红色线圈接 1600 匝,然后两根导线分别被“串联”起来的两边人手握着金属部分
当开关接通和断开的瞬间,手牵着手的学生们会有触电的感受,同时自觉地把手松开
这是互感的原因
但把电池接在同一线圈上(如图 2 所示,电池也接在红色线圈 1600 匝),当开关接通时,人没有感觉,可当开关断开瞬间,他们突然受到电击,迅速收回双手
这是自感的原因
如果一个人,可以把图 2 改装成图 3,锯条代替开关,当人两手拿锯条来回接触运动时,线圈电流在不断地变化产生强自感电动势,使人有电击的感觉
同时观察到锯条间出现电火花,所以大功率用电器的开关应该装在金属壳中,甚至把开关的接触点浸在绝缘油中,避免出现电火花
2.“发光”实验 “千人震”实验是触觉的感受,利用发光二极管或电表可以形成视觉的电磁感应现象如图 4 所示,把红色线圈拆出来,把 16