浙江省岱山县东沙中学 霍晓丽 邮编 316211
摘要：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，是电磁学教学中的难点，学生不易理解。做好演示实验，有利于学生对电磁感应的理解和掌握，在教学中发现，演示实验中的断电自感现象的演示尤为重要，完备的实验设计可以大大刺激学生的感觉器官和思维器官，拓宽想象空间.但现在的教材（选修3-2，人民教育出版社）对断电自感演示实验的设计效果不明显，所以对断电自感实验做了改进，使学生更直观更明显地看到断电自感现象。
关键词：楞次定律 通电自感 断电自感
通电自感和断电自感就是基于这种需要而必须做好的两个演示实验。如果没有现成的演示仪，物理教师仍可以利用一些器材自己动手组合作用相同的演示仪器予以实施。
具体操作如下：
一、元器件准备
1.通电自感：10Ω滑动变阻器1个、3.8V灯泡2个、电键1个、3V-4.5V直流电源、自感线圈1个(可用演示变压器的初级线圈或匝数较多的螺线管代替)
2.新电自感：2.5v灯泡1个、电键1个、自感线圈1个、3v-4.5V直流电源
二、实验过程及观察分析要点:
1.通电自感
如电路图⑴连接各个元器件接通电源、调节滑动变阻器使两个灯泡的亮度相同，并得到学生认可。在正式做实验前强调学生注意观察两个灯泡发亮的快慢。当接通电源时可以明显看到灯泡①瞬时发亮而灯泡②逐渐发亮。
师生共同进行实验分析。A:灯泡①要串联滑动变阻器，因为灯泡①②并联于电路中，而灯泡②与自感线圈串联，线圈本身存在电阻，若灯泡①不串联滑动变阻器，通电后灯泡①比灯泡②亮度要大。只有通过灯泡①串联滑动变阻器使两个灯泡亮度-致，才可能在通电自感实验中，通过两个灯泡发光的速度不同理解通电自感现象。B：重新合上电键后，串联线圈的灯泡②比串联电阻器的灯包①亮得慢，说明线圈通电时自身磁通量增大产生了感应电流,其方向与原电流的狗相反,使灯泡②发光较慢，感应电流底阻碍原电流增大。这证明线圈的通电自感。
2.断电自感
如图(2）所示连接电路，开通电源使灯泡发亮并让学生认真观察灯泡的亮度。断开电源并严密观察灯泡亮度变化，可以看到灯泡灭掉之前,有瞬间比原来更亮了一下。实验现象分析：线圈中的电流断开时，产生的变化磁场同样在线圈本身激发出感应电动势，这种感应电动势比灯泡通电时两端的电压还要高，因此灯泡比原来还亮。结论：线圈断电时原电流减小的瞬间,磁通量减小，产生的感应电流要阻碍原电流的减小，所以线圈中断电自感电流与原电流的方向相同。
3.断电自感延伸：为了进一步说明断电感应电流方向与原线圈中电流方向相同，在上述断电自感演示实验之后我们可以在灯泡右端再串联一个毫安表，毫安表的指针能在零刻度左右摆动，(如图⑶所示)。可以看到断电时，毫安表的指针反向偏转（断电时线圈与毫安表、灯泡组成闭合电路)正好说明感应电流的向，与线圈中原电流方向相同。如图⑶箭头指向，需要说明的是毫安表不能串联在线圈右端，因为线圈通电时是短路电流，容易损坏毫安表。
有这样的情出现，断电自感实验中，断电时灯泡闪亮不明显或者根本看不到,这是因为断电时自感电动势既小又短暂.实验不能得到学生认可，实验效果不佳。此时我们可以把灯泡换成3V发光二极管如图⑷并与灵敏电流计串联。接通时由于二极管反接不导电，灵敏电流计指针不动。然而断开时，二极管闪了一下，电流计指针向左偏转，也可以说明感应电流方向与原电流方向相同。
三、演示实验拓展
变压器中电流变化时，线圈中自感现象与互感现象同时发生，相比较互感现象强烈而明显，自感现象微弱而隐蔽，学生理解比较困难。为加深学生真观印象，在实验室有关条件充分具备的条件下，课堂或课外教师可以引导学生自己动手，组合通电自感仪和断电自感仪，分组反复实验,，并自行做好实验记录和实验分析，从而使实验效果更佳。
四、实验总结
电磁感应中的自感现象在各种电器设备和无线电技术中重大的理论意义和极广泛的应用，必须十分重视通。过实验我们不仅验证了自感的存在,而且还可以看到线圈通电时，自感电流与通过它的电流方向相反,线圈断电时自感电流与通过它的电流方向相同,而且强度较大。结合实际，电工在接通或断开变压时开关处出现火花就是通、断自感现象的充分体现。学生对楞次定律就有了更深刻的体会。在设计电器设备输电用电时，必须充分考虑遵循这些规律，保证用电设备的安全运行。
论文作者:霍晓丽
论文发表刊物:《现代中小学教育》2019年10期
论文发表时间:2019/11/25
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