对自感现象演示实验的改进

2017-04-01 22:29关建国
都市家教·下半月 2017年2期
关键词:线圈灯泡电阻

关建国

高中物理物材鲁教版选修3-2在自感现象一节中常见的两个自感演示实验(教科书P29-30页中,如图2-13和图2-14所示),学校物理实验室一般买的现成通断电自感演示器,而厂家为了制作方便,成本低,采用了一套装置做两个演示,在实际教学中,演示效果较差,尤其演示断电自感,现象根本不明显,无法说明问题。对这两个实验,我用实验室里的可拆变压器,经过反复实验,效果明显,现将本人的体会摸索总结介绍。

图2—13的实验中,线图L与电阻R的电阻值相等,灯泡1和灯泡2是两个一样的灯泡。合上开关,灯泡2立刻就变亮,而灯泡1却亮得比较慢。在图2—14的实验中,合上开关,使灯泡正常发光。然后开开关时,灯泡会比原先更亮一下才熄灭。

第一个实验要求电流通过灯1达到最大值的时间比电流通过灯2达到最大值的时间要长,并且灯泡亮的快慢有较明显的差别。电流通过电感L从零增长到稳定值所需时间的长短决定于L/R(L回路的驰豫时间,衡量电路中电流滋长快慢程度),L是线圈的自感系数,R是L回路的等值电阻。因此要做好第一个实验不但要选用L大本身电阻小的线圈,而且不可忽略所选用的灯泡电阻要小。在选用电感线圈时,应选用万用表低电阻挡测量它的电阻,由于自感作用这时可发现表针缓慢地达到稳定状态,表针越缓慢地到达稳定状态的线圈,实验效果越明显。

第一个实验,电感线圈可选用可拆变压器0—1400匝套在闭合铁芯上,灯泡用4.8V,0.3A。

要做好第二个实验应注意以下几個问题:

①当S断开时,线圈L要能对灯泡释放出足够的磁场能,这就需要选用L大它本身的直流电阻R足够小的线圈才行,而且从公式看出减小电阻R比增大L更有效。

②实验证明,灯泡的电阻必须大于线圈的直流电阻,差别越大演示的现象越明显。

③所选用的灯泡本身的功率应该小一些。

从以上三方面考虑选用线圈和灯泡,就能取得较好的实验效果。

第二个实验,电感线圈用可拆变压器0-200匝或0-400匝(用的是比较粗的导线绕成的,它的直流电阻比灯泡正常发光时的电阻小),灯泡用6V,0.15A(本身功率小)。

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