J2446型自感现象演示器的教学探讨

谷良光

(亳州市第一中学 安徽 亳州 236832)

1 提出问题

电磁感应现象的实验教学，通过网络视频资源几乎没有发现断电自感现象效果较好的实验，往往用多媒体动画演示断电自感现象，但不利于学生体验学习和动手实验能力的培养．本寄希望于新购进的J2446型自感现象演示器，但在演示断电自感现象效果仍很不好，为解决这个难题笔者做了一些尝试．

2 探究问题

2.1 拆检仪器

J2446型自感现象演示器外观如图1所示，拆开J2446型自感现象演示器，内部电路如图2所示，发现内部构造与展示板电路对比，里面暗藏玄机，断电自感电路与板示电路明显不符，与灯泡多串联一个几欧姆的定值电阻，与此定值电阻并联一个“470 μF，16 V”的电容器．即我们看到的断电自感现象是“被断电自感现象”．这种做法违背了实事求是科学严谨的思想，对学生的思想的负面影响远大于实验本身的认知教育．因此，笔者甚是反对．图1演示器左侧电路演示通电自感现象，该器材演示效果较为理想．右侧电路演示断电自感现象，效果很不理想，几乎看不到灯泡缓慢熄灭，也看不到灯泡闪亮之后缓慢熄灭．

图1 自感现象演示器

2.2 由实物图做电路图

由图2断电自感的实际电路做出等效电路如图3所示．

图2 断电自感的实际电路

图3 断电自感的等效电路

2.3 J2446型断电自感电路的作用原理

笔者分析如下，开关S闭合时，电路接通灯泡变亮，电容器充电．电路稳定后通过灯泡的电流为I0，电感线圈的电流IL．灯泡的电阻与定值电阻R大于线圈自身的电阻，因此I0

3 分析问题

4 解决问题

有没有更好的方法，既不破坏实验原理又能使学生清楚观察到断电自感现象呢？答案是肯定的.笔者通过实验操作总结三个方法．

其一，将演示实验用的可拆变压器线圈代替图2中线圈，原因是可拆变压器的匝数可以调控，这样满足电路各参数的匹配，灯泡额定电压为6.3 V，直流电源电动势12 V，当线圈匝数为800匝时，断电自感现象较为明显；

其二，将3个参数为“2.5 V，0.3 A”小灯泡串联后与800匝的线圈并联后接入12 V电源，效果也很明显．(以上两种方法需要借助电工学和电磁学理论计算，笔者不再赘述仅供读者实践参考)；

其三，将图1中演示断电自感的开关S先断开，直流电源6 V，将图3中的电容和定值电阻拆去，将3.8 V的灯泡直接与图2中的线圈并联，即把“伪电路”部分撤去，按图1右侧板示图连接电路．然后将开关S刀片轻轻与金属片接触，由于不是闭合状态，接触处电阻较大，使得灯泡亮度较暗，然后迅速断开开关S，会看到灯泡闪亮后缓慢熄灭．

除上面简易的改进方案外，还可以用两个并联的发光二极管代替灯泡，不仅能观察到明显的断电自感现象，还可以说明断电极短时间里的电流方向．

5 思考

尽管是演示仪器，内部实际电路应与板示电路完全一致，实验要科学严谨，实验器材更不能弄虚作假，否则，对学生思想的负面影响远超出对科学真理的诉求．

参考文献

1 程守珠，江之永.普通物理学(第二册).北京:高等教育出版社,2004.262～265