如何在“通电自感”实验中观察到“断电自感”现象
第３３卷第１期 ２０１２正 物 理教师 ＰＨＹＳＩＣＳ ＴＥＡＣＨＥＲ Ｖ０１．３３ Ｎｏ．１ （２Ｏ１２）
物理实验·
如何 在“通电自感’’实验中观察 到“
黄春如
（江西省樟树第三中学，江西樟树３３１２００）
本刊２０１１年第９期刊登了《为何在“通电自感”实验 中观察不到“断电自感”现象》一文．指出在使用“Ｊ２４４６自
感现象演示器”左侧的器材做通电自感实验时，延时效果
比较明显，但用它做断电自感实验时，却观察不到灯泡闪 亮的现象，使得断电自感现象只能独立地使用示教板右侧
的器材来演示． 我们在教学的过程中使用该示教板演示时，学生也提
出了上述同样的问题：为何示教板左侧装置断电时电流也
发生了改变，却不能象示教板右侧装置那样观察到断电自
感现象的发生？围绕着学生的问题，我们从通断电自感装
置的异同上找原因，引导学生从理论上去分析，理论指导
实践寻找突破口，通过实验验证来破除学生心中的疑惑．
该文在现象分析中指出：从能量的角度来看，存储在
Ｌ中的磁场能在ｓ断开后转变成电能释放出来后按一定 比例分配给Ａ。、Ａ 、Ｒ和Ｌ，Ａ 上获得的能量不足以使其
亮度有肉眼可见的明显变化．文章从理论和实验的角度分
析了问题产生的原因，但没有提出解决的办法．怎样才能
用这套装置在断电时也看到自感现象呢？为了解决这一
问题，在原有实验装置的基础上，我们加入了ＬＥＤ来改进
实验方案，收到了很好的效果．
ＬＥＤ是“发光二极管”（１ｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）的英文缩写，
它既能发光又具有单向导电性，工作电压一般为２～
５ Ｖ之间．它相对传统的灯泡具有：能耗低、光效高、寿命长 等一系列优点，由于其节能环保因而逐步替代了传统灯泡．
１观察断电自感的实验方案
方案１：将图１实验器材中的Ａ 用反向并接的ＬＥＤａ、
ＬＥＤｂ替代，如图２．通电自感实验中，当开关Ｓ闭合瞬间，
能明显发现Ａｚ比ＬＥＤａ迟亮一会儿；待正常发光后，再断
开开关Ｓ，此时可观察到反向连接的ＬＥＤｂ能闪亮一下再
熄灭，这就是断电自感所显现的效果．
静Ｒ 姥
图１ 图２
方案２：在图２的基础上，将Ａ 用ＬＥＤｃ替代，如图３．
通电自感实验中，当开关Ｓ闭合瞬间，发现ＬＥＤｃ与ＬＥＤａ
几乎同时亮；待正常发光后，再断开开关ｓ，此时可观察到
反向连接的ＬＥＤｂ能闪亮一下再熄灭，同样能观察到断电
自感所显现的效果． 上述方案各有优缺点，图２中通电瞬间虽能明显地观察 断电自感’’现象
到 比ＬＥＤｃ迟亮一会儿的现象，一
方面是自感现象作用的结果．另一方
面在于灯泡 和ＬＥＤ通电时的发光 机理不同，亮度响应速度存在差异，钨
丝灯泡通电发光的响应速度较ＬＥＤ
要慢一些．由于ＬＥＤ通电响应速度 快，受电流变化的影响小，因而在图３ 图３
中观察不到通电自感现象．图２中由 于产生现象原因的不唯一，使得通过现象立即形成结论就有
点牵强．为了验证自感的因素占优势还是响应速度差异的因 素占优势？此时可用滑动变阻器调整成等阻值的电阻取代线
圈Ｌ，再进行对比实验，可以发现：现象的结果还是自感的因素
占优．尽管通电自感现象有上述一些原因，但在图２、图３实验
中，断电自感现象都能明显观察到．在实际的教学中，把图１、 图２、图３实验方案结合起来使用，观察实验现象并逐步深入
分析，可使学生形成正确的结论，消除心中的疑惑．
２将通、断电自感融为一体的实验方案 如图４，电源Ｅ采用３～６ Ｖ干电池，Ａ为０～０．６ Ａ直
流电流表，Ｒ为０～５Ｏ Ｑ滑动变阻器，线圈用线径约０．５
ｍｍ的漆包线在直径为２～２．５ ｃｍ的ＰＶＣ管上绕１００圈 左右．铁芯用废旧彩电行磁芯，ＬＥＤ１、ＬＥＤ２用小型高亮度
管或从废旧游戏机上拆用并刻上符号．
图４
实验步骤：闭合开关ｓ，调整滑动变阻器的阻值，使电
流在０．３ Ａ左右且与ａｂ连接的ＬＥＤ１、ＬＥＤ２均不亮，此时
ＬＥＤ１虽与电源正向连接，但与之并联的线圈电阻很小，其 两端的电压不足以点亮ＬＥＤ１．之后反复通断开关Ｓ，使ａｂ
线圈中的电流通断变化（自感产生的条件），可发现ＬＥＤ１、
ＬＥＤ２交替闪亮． ‘ 原因分析：图５为开关Ｓ通、断变化时，线圈中产生的
自感电动势及其等效电路．由图可知：ｓ接通瞬间，线圈中
的电流增大，由法拉第电磁感应定律及楞次定律可知，线 圈中将产生下正上负的感应电动势，阻碍电流的变化，正
是由于这一变化，使得ＬＥＤ１两端的电压升高，因而从静
态态时的不亮到接通瞬间的闪亮．同理可分析出开关ｓ断 开瞬间，线圈中产生出上正下负的自感电动势，使静态时不
２９
— Ｖｏ１．３３ Ｎｏ．１ （２Ｏ１２） 物 理 教 师 ＰＨＹＳＩＣＳ ＴＥＡＣＨＥＲ 第３３卷第１期 ２０１２矩
用传感器演示摩擦力的实验研究
马述刚
（新疆乌鲁木齐市第二十中学８３０００１）
人教版新课程高中物理必修１课本第３章《相互作
用》的第３节摩擦力，是高中物理教学的重点和难点．其中
静摩擦力是被动力，它的大小随外力的变化而变化，具有 应变的特点，是学生理解的难点之一．要突破这个难点最 好借助演示实验，为此，本人结合自己的教学实践设计制
作了一套摩擦力的演示仪．它不仅可以演示和摩擦力相关
的一系列问题，还可以借助力传感器和计算机将摩擦力的 变化形象直观地演示出灵，现介绍如下．
１器材准备
带有定滑轮的长木板１块，演示弹簧称１个，小桶一
个，沙子（或食盐）若干，小车和小滑块１个，钩码若干
（５０ｇ），天平１台，方木块２块（１４０ ｃｍＸ ５０ ｃｍ），铁棒２个；
力传感器１套，计算机１台．
２制作过程
如图１所示，将两块木板用钉子连接固定好作好底座
和背板．把两根铁棒固定在背板上，间距为ｌｍ．将带有定
滑轮的长木板用４根细线系牢并悬挂在两个铁棒上，使滑
板平面水平．把钩码和小滑块用细线连接并绕过定滑轮．
弹簧秤水平固定在背板上，并使其水平钩在滑板右面．
图１
３演示内容
３．１演示摩擦力的相互性
将各部分如图安装好，在细绳下端挂一个钩码，使滑 块和滑板间不发生相对运动．我们看到右边拉着滑板的弹 簧秤有读数，并且读数和钩码的总重力相等．根据平衡条
件可知，滑板对小滑块的静摩擦力大小等于钩码的重力， 其方向向右．小滑块对滑板的摩擦力大小等于弹簧秤对滑
板的拉力，其方向向左．此现象说明滑块与滑板之间相互
作用的摩擦力大小相等、方向相反．
３．２演示静摩擦力的大小的变化
将钩码取下，换成小桶．在小桶中加入少量的沙子，小
滑块没有滑动，说明它受到的静摩擦力与细线对它的拉力
平衡；根据二力平衡，传感器一端显示的拉力大小等于这
个静摩擦力．慢慢增加小桶中的沙子，可以在计算机上看
到，静摩擦力在慢慢增大．这说明静摩擦力大小随着沿接
触面切线方向的外力增大而增大． ３．３演示最大静摩力与滑动摩擦力的关系
在前面实验的基础上，如果不断地增加沙子，当增到
定数值后，小滑块开始滑动了，滑块刚好滑动的瞬间拉
力的大小就等于最大静摩擦力．当滑块滑动时，这个拉力 值又减小了．说明滑动摩擦力小于最大静摩擦力．这个变
化过程通过传感器可以直观在计算机上显示出来．
３．４演示滑动摩擦力并测定动摩擦因数
在小桶中加入适量沙子，使滑块在木板上匀速滑动，
说明滑动摩擦力与拉力平衡．如果再往小桶中增加沙子，
滑块加速滑动，但此时传感器显示拉力大小不变，说明滑 动摩擦力不随切线方向的外力变化而变化．用天平称出小 滑块的质量，算得总重力大小等于它对木板的压力，还可
以计算出动摩擦因数．
该演示仪的特点是：选材容易，制作简单，演示操作容
易，现象直观明显，可以演示有关摩擦力的内容较多． （收稿日期：２０１ｌ—Ｏ７—２８）
亮的ＬＥＤ２在断开瞬间闪亮．因而出现ｓ通、断变化时
ＬＥＤ１、ＬＥＤ２交替闪亮的结果．
图５开关通、断瞬闻的等效电路
这一设计方案，还有利于学生亲身感受变化的电流一
（产生）变化的磁场一（产生）感应电动势，使得电磁感应教
３０一 学中的理论分析在实际操作中得到体验．操作方法如下：
在开关ｓ闭合时，ＬＥＤ１、ＬＥＤ２皆不亮，此时用手轻提磁芯
的上半部分，可将磁芯整体提离桌面．这是因为，线圈通电 产生的磁场使磁芯磁化，磁芯上下之问具有吸引力所致．
当断开开关ｓ时，电流减小导致磁场减弱，磁芯间的吸引力
力减小，下半部分与上半部分分离，跌落到桌面．开关通、
断变化，引起电流变化，磁场必然变化，因而产生感应电动 势，导致ＬＥＤ１、ＬＥＤ２交替闪亮． 上述实验方案从问题出发，层层递进，使学生在知识的
学习中能更好地经历过程、体会方法，达到从亲身体验中去
理解和掌握知识．符合新课程的教学目标要求．且材料简单
易得，便于学生动手操作． （收稿日期：２０１１一Ｏ９—１６）
如何在“通电自感”实验中观察到“断电自感”现象
作者：黄春如作者单位：江西省樟树第三中学,江西樟树,331200刊名：物理教师英文刊名：Physics Teacher年，卷(期)：2012(1)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_wuljs201201016.aspx
新教材高中物理第二章电磁感应4互感和自感导学案新人教版选择性必修第二册
1
4.互感和自感
1．知道什么是互感现象和自感现象。2.观察通电自感和断电自感实验现象，了解自感现象中自感电动势的作用。3.知道自感电动势的大小与什么有关，理解自感系数和自感系数的决定因素。4.通过对自感现象的研究，了解磁场的能量。
一、互感现象
1．互感：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生□01感应电动势。这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作□02互感电动势。
2．互感的应用：利用互感现象可以把□03能量由一个线圈传递到另一个线圈。变压器就是利用□04互感现象制成的。
3．互感的危害：互感现象可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作。
二、自感现象
1．自感：当一个线圈中的电流□01变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出□02感应电动势。这种现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。
2．通电自感和断电自感
三、自感系数
1．自感电动势的大小：E＝□01LΔIΔt，其中L叫作自感系数，简称自感或电感，单位是□02亨利，简称亨，符号是□03H。常用的单位还有毫亨(mH)、微亨(μH)。 2
2．决定线圈自感系数大小的因素：线圈的□04大小、□05形状、□06匝数，以及是否有□07铁芯等。
四、磁场的能量
1．自感现象中的磁场能量
(1)线圈中电流从无到有时：其中的磁场从无到有，这可以看作电源把能量输送给□01磁场，储存在□02磁场中。
(2)线圈中电流减小时：□03磁场中的能量释放出来，转化为电能。
2．电的“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中□04电流变化的“惯性”。
判一判
(1)任何两个电路之间都能产生互感现象。( )
(2)线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大。( )
(3)线圈中的电流增大时，线圈中的自感电动势也一定增大。( )
提示：(1)×
电磁感应教学案例解释自感与互感的原理
电磁感应教学案例解释自感与互感的原理
自感与互感是电磁感应中重要的概念，它们在电路和变压器等电磁设备的设计与应用中起着至关重要的作用。通过教学案例，我们可以更直观地理解自感和互感的原理，并深入思考它们在实际应用中的意义。
案例一：自感现象
在教学中，我们可以使用一个简单的实验装置来演示自感现象。首先，我们将一根铜线缠绕成一个螺旋形线圈，并与电源相连。然后，我们再将这个螺旋线圈放入一个实验盒中。接下来，我们用另一根磁性杆材料制成的小杆，从盒子的一侧穿过，将其末端靠近线圈。当我们接通电源时，会观察到小杆受到一定的力的作用，会被推开或被吸引。
这个实验的原理就是自感现象。当电流通过螺旋线圈时，产生的磁场会相互作用，将小杆推开或吸引。这个现象可以通过法拉第电磁感应定律解释：当电流发生变化时，会产生一个自感电动势，这个电动势会使线圈产生磁场，从而与小杆发生相互作用。
案例二：互感现象
与自感相似，互感也是一种重要的电磁感应现象。我们可以通过一个简单的变压器实验来阐释互感的原理。变压器由两个线圈组成，一个称为初级线圈，另一个称为次级线圈。当我们在初级线圈通入交流电时，次级线圈中也会产生电流，从而实现电能的传递。 这个实验的背后原理是互感现象。当交流电流通过初级线圈时，产生的磁场会穿过次级线圈，从而在次级线圈中诱导出电动势，并驱动电流的产生。这个过程通过互感系数来描述，互感系数越大，次级线圈中诱导出的电流越大。
通过以上两个案例，我们可以清晰地理解自感和互感的原理。自感和互感都是电磁感应现象，它们没有直接的物理接触，却通过磁场相互作用来实现能量传递。自感和互感的发现和应用对于电路和变压器设计都具有重要意义。
在实际应用中，自感和互感有许多重要的应用场景，如电路中的滤波器、电感耦合放大器和电源变压器等。自感和互感可以通过调整线圈的节数、线圈的材料和线圈之间的距离来实现，从而满足不同的电磁设备设计需求。
总结起来，自感和互感是电磁感应中的重要概念，通过实验案例我们能够更直观地理解它们。自感和互感的原理可以通过法拉第电磁感应定律和互感系数来解释。在实际应用中，自感和互感具有重要的意义，可以应用于电路设计和变压器等电磁设备的制造。通过深入研究和理解自感和互感，我们能够更好地应用它们，创造出更先进的电磁设备，推动科技的进步。
高二物理自感日光灯原理知识精讲
高二物理自感日光灯原理
【本讲主要内容】
自感日光灯原理
【知识掌握】
【知识点精析】
本讲的重点、难点是知道普通日光灯的组成和电路图，知道日光灯管在点亮和正常发光时对电压和电流的不同要求，知道起动器和镇流器的构造和工作原理。
1、自感现象
演示1：通电自感现象。
观察指导：稳态效果；“过程”区别。
演示2：断电自感现象。
观察指导：稳态亮度和断开“过程”亮度的差异。
启发：这种现象是怎么形成呢？
配合下图分析
因为这种电磁感应是在自身回路形成的，所以称为“自感”。
（1）自感现象：由于导体本身电流的变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。
刚才已经分析到了，自感现象的形成是因为有自感电流和原电流的叠加，而出现自感电流是因为有自感电动势。
（2）自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。
自感电动势的作用是在闭合回路中形成自感电流。
和互感一样，自感只是电磁感应的一种特殊表现形式，因此，它的大小和方向规律仍然遵从楞次定律和法拉第电磁感应定律。
将法拉第电磁感应定律应用到自感的研究时，人们发现，自感电动势会形成一种特殊的表达形式，那就是——
自感电动势和电流变化率成正比。
意义解释
过渡：普通意义上的感应电动势和磁通变化率成正比，比例系数是什么？
自感电动势和电流变化率成正比，其比例系数又怎样呢？
2、自感系数
物理学家的研究表明，这个比例系数并不是和回路匝数无关，也并不是只和回路的匝数有关，我们把它称为——
自感系数：ε感= LtI中的L称为自感系数。
而且，影响自感系数的因素除了线圈匝数外，还有，线圈的长度、线圈的横截面积。
N越大、S越大、l越大，则L越大。
我们为什么要研究自感现象呢？
自感的利弊阐释 如果我们供电的电源变成交流——即大小和方向不停地随时间变化的电流，自感线圈的作用又会怎样？
3、日光灯电路
（和白炽灯比较）日光灯的优点（光线柔和，发光效率比白炽电灯高，其温度约在40～50℃，所耗的电功率仅为同样明亮程度的白炽灯之1/3～1/5。广泛用于生活和工厂的照明光源。）日光灯的安装（比较麻烦、造价较高）。
第六节互感和自感
物理3-2第四章电磁感应
第六节 互感和自感
（肥城一中 孟祥晨）
新课标要求
（一）知识与技能
1．知道什么是互感现象和自感现象。
2．知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位及其大小的决定因素。
3．知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止。
4．能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因及磁场的能量转化问题。
（二）过程与方法
1．通过对两个自感实验的观察和讨论，培养学生的观察能力和分析推理能力。
2．通过自感现象的利弊学习，培养学生客观全面认识问题的能力。
（三）情感、态度与价值观
自感是电磁感应现象的特例，使学生初步形成特殊现象中有它的普遍规律，而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点。
教学重点
1．自感现象。
2．自感系数。
教学难点
分析自感现象。
教学方法
通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验
教学用具：
自感现象示教板，CAI课件。
教学过程
（一）引入新课 教师：在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？
学生：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生.
教师：引起回路磁通量变化的原因有哪些？
学生：磁场的变化；回路面积的变化；电流的变化引起磁场的变化等。
教师：这里有两个问题需要我们去思考：
（1）在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？
（2）当电路自身的电流发生变化时，会不会产生感应电动势呢？
本节课我们学习这方面的知识。
（二）进行新课
1、互感现象
教师：我们现在来思考第一个问题：在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？请同学们用学过的知识加以分析说明。
学生：当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场就发生变化，变化的磁场在周围空间产生感生电场，在感生电场的作用下，另一个线圈中的自由电荷定向运动，于是产生感应电动势。
理解本质 融会贯通
理解本质 融会贯通
方锦飞
【期刊名称】《实验教学与仪器：高中版》
【年(卷),期】2005(022)011
【摘 要】通电自感和断电自感是高中物理中两个重要的演示实验。为了能够观察到明显的现象，两个实验的条件是非常特殊的，如果条件发生变化，实验现象则可能发生变化甚至大不相同。在解答此类问题时，如果对自感现象的本质理解不深，仅凭上课时对通电自感、断电自感实验现象的感性理解，不顾条件变化，生搬硬套，就会出错，甚至不知从何下手。自感是电磁感应现象中的一种特殊情况，也是运用电磁感应规律分析实际问题的应用。
【总页数】2页(P13-14)
【作 者】方锦飞
【作者单位】江苏省扬州市邗江中学
【正文语种】中 文
【中图分类】G633.7
【相关文献】
1.浅谈马克思关于人的本质的理解——马克思关于人的本质的理解有其内在一致性
[J], 王颖;张新霞
2.把握本质融会贯通--从循环语句中所得到的启发 [J], 邓满英
3.转换视角，抓住本质，融会贯通 [J], 宗洪春 4.在知识的融会贯通中关注概念教学的本质 [J], 刘忠伟
5.抓住本质 融会贯通 [J], 贾玉芬
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自感现象中的演示实验总结
、，０Ｉ．２９ Ｎｏ．４３６ （Ｓ）１２．２０１１．７４． 物理教学探讨 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｅａｃｈｉｎｇ 第２９卷总第４３６期 ２０１１年第１２期（上半月）
自感现象中的演示实验总结
罗振国
福建省泉州市石狮一中，福建省泉州市３６２７００
关键词：实验教学；探究；综合素养；策略 中图分类号：Ｇ６３３．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３．６１４８（２０１１）１２（Ｓ）．００７４．３
自感现象是电磁学中的一个重要知识点，为
了有效突破教学的重难点，增加课堂的教学趣味
性，同仁们对这节课的演示实验十分重视，也作
出各种各样的尝试和改进。然而方法的多样性让
人有些眼花缭乱，笔者通过查阅、整理资料，总
结了以下几种演示效果明显的的实验，希望能对
我们的课堂教学有所帮助。
乔梦符在谈到写“乐府”的章法的体会时，曾
有“风头”、“猪肚”、“豹尾”的提法。意思是说，
一篇好的“乐府”文章，必须有好的开头、中间
与结尾。文章的“开头”，要像风头那样美丽、精
彩；文章的“主体”，即内容要像猪肚子那样充实、
丰富；文章的“结尾”，要像豹尾一样刚健有力。
在这里，笔者想以“风头”、“猪肚”与“豹尾”
来归类本节的实验：震撼的引入实验、清晰的正 课实验、趣味的结尾实验。
１震撼的弓ｌ入实验
１。１千人震
如图１所示，将４节１．５Ｖ干电池与４０Ｗ日 光灯里的镇流器
连接成闭合的回 路，引出两条裸露
的导线，让１６名
同学手拉手串联
在 、曰端。突然
断开电键Ｓ，可以
看到学生相互拉
住的手突然弹开， 图Ｉ
并且脸部表情也惊恐万状，让同学在实验中对触
电产生很强烈的感觉，笔者想这１６位同学被电了
一下后，他们的注意力一下子被这节课堂吸引住
了，带着４节干电池为什么能电到ｌ６位同学的疑
问，非常兴奋地听着课，那么我们的目的也就达
到了。 ２改进后清晰的演示实验
演示自感现象实验的目的不仅是为了引入自
4.6互感和自感
4.6 互感和自感
★新课标要求
（一）知识与技能
1．知道什么是互感现象和自感现象。
2．知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位及其大小的决定因素。
3．知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止。
4．能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因及磁场的能量转化问题。
（二）过程与方法
1．通过对两个自感实验的观察和讨论，培养学生的观察能力和分析推理能力。
2．通过自感现象的利弊学习，培养学生客观全面认识问题的能力。
（三）情感、态度与价值观
自感是电磁感应现象的特例，使学生初步形成特殊现象中有它的普遍规律，而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点。
★教学重点
1．自感现象。
2．自感系数。
★教学难点
分析自感现象。
★教学方法 通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验
★教学用具：
自感现象示教板，CAI课件。
★教学过程
（一）引入新课
教师：在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？
学生：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生.
教师：引起回路磁通量变化的原因有哪些？
学生：磁场的变化；回路面积的变化；电流的变化引起磁场的变化等。
教师：这里有两个问题需要我们去思考：
（1）在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？
（2）当电路自身的电流发生变化时，会不会产生感应电动势呢？
本节课我们学习这方面的知识。
（二）进行新课
1、互感现象
教师：我们现在来思考第一个问题：在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？请同学们用学过的知识加以分析说明。
学生：当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场就发生变化，变化的磁场在周围空间产生感生电场，在感生电场的作用下，另一个线圈中的自由电荷定向运动，于是产生感应电动势。
通断电自感演示器的巧设计
通断电自感演示器的巧设计
口 胡琪林 甘肃省民乐县第一中学 ７３４５００
摘 要 通断电自感现象演示电路的设计形式多样、效果各异。文内的设计立足于教材电路，元件换位，设计巧妙、取材廉 价方便、电路适应性强，实现了在同一个示教板上演示两个不同的自感现象，具有不同于其他设计的鲜明特点，有效地提高 了课堂效率，教学效果明显。 关键词 自感实验设计 高中物理电磁感应中的“自感”一课，其内容 抽象难懂，尤其是学生对自感电动势的作用难以 理解，施教难度较大。如何把抽象内容形象化，做 好通、断电自感现象演示实验就成为教学的关键。 教材分别采用两个电路演示（如图１所示）存在 诸多弊端：一是找不到合适的线圈，实验不易成 功；二是接线繁琐、用时过长，留给师生共同探讨、 分析的时间较短，很难达到预期的教学效果；三是 不能演示断电自感流过灯泡的电流方向，致使学 生对断电时“自感电动势阻碍电流减小”的原因 不知所以然；四是即便采用成品的示教板，往往是 通电自感现象十分明显而断电自感现象不明显， 或者是断电自感现象十分明显而通电自感现象不 明显，二者很难兼顾。
图１ １实验成功的条件 自感现象实验主要演示两个现象：①在通电 瞬间，与变阻器Ｒ串联的灯泡Ａ：立即发亮，而跟 线圈Ｌ串联的灯泡Ａ 却是逐渐亮起来（如图 １ａ）。视觉现象应是Ａ：先亮而Ａ 后亮。②在断 电瞬间灯泡Ａ猛然亮一下再熄灭（如图Ｉｂ） 要演示现象①，必须满足自感系数足够大。 这就要求铁芯横截面积大，线圈匝数多，导线粗。 （实验表明使Ａ 发光延迟时间在１ ｓ左右才明 显。）而要演示现象②，仅满足自感系数大，往往 效果极差甚至不会出现灯泡Ａ猛然亮一下再熄 灭的现象，这究竟是为什么呢？我们来研究一下 断电时的电学过程（等效电路见图２ａ）。开关ｓ Ｆ 断开前，电流ｉ 和ｉ 的稳态近似值分别为ｉ ， ｎ￡ Ｆ ｉ： ，方向均自左向右。ｓ断开的瞬１９，电路中 ｎＡ 只剩下由灯泡和线圈组成的回路。ｉ，迅速降为 零，ｉ 由于线圈的自感作用不能发生突变，在通向 电源的电路被切断后只好流入灯泡。对灯泡来 说，流经灯泡的电流在Ｓ断开瞬间发生了突变，方 向有原来的自左向右突变为自右向左，电流的大 小由ｉ 突变为ｉ ，如图２ｂ所示。因此，要使灯泡 在开关断开瞬间猛然一亮须满足ｉ 》 ，即Ｒ 《 Ｒ ，即线圈的电阻远小于灯泡的电阻。 实验中通常采用市售的小电珠，阻值较小。 而要减小线圈的电阻，又受线圈自感系数的制约。 既要保证线圈自感系数足够大又要使电阻足够 小，同一线圈很难同时满足。为此，笔者选用多个 可拆变压器的原、副线圈反复挑选，反复试验获得 了非常理想的演示效果，成功解决了弊端一和弊 端四。购买小电珠时携带一块数字万用表测量， 尽量选择阻值较大的小电珠。笔者测量过不同规 格（２．５Ｖ、４Ｖ、６．３Ｖ）不同厂家的小电珠，阻值差 别较大。
高中物理自感与电磁感应的图象问题
1、自感现象
（1）实验电路
图1为通电自感实验，图2为断电自感实验。
说明：图1中调节R后使两灯泡亮度相同。在图2中流过线圈l的电流大于流过灯泡L的电流，即。
（2）实验现象
在图1中，闭合开关S，灯泡立刻正常发光，而跟线圈L串联的灯泡却是逐渐亮起来。
在图1中，断开开关S，灯泡L并非立即熄灭，而是过一会才逐渐熄灭。
（3）实验分析
①现象分析：
上述两种实验电路中有一个共同点，那就是闭合开关或断开开关时，流过线圈的电流都发生了变化。
概念：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。 说明：自感现象是一种特殊的电磁感应现象。
在断电自感实验中，S断开前后，流过灯泡L的电流方向相反。
②本质分析：
由法拉第电磁感应定律知道，穿过线路的磁通量发生变化时，线路中就产生感应电动势。在自感现象中，由于流过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化而产生自感电动势。
注意：在图1中，通电时产生的自感电动势阻碍线圈的电流增加，故逐渐亮起来；在图2中断电时产生的电动势阻碍线圈的电流减小，当S断开后，灯泡L和线圈l组成了新的闭合电路，自感电动势所提供的电流方向和线圈中原来的电流方向相同，但流过L的电流方向却和原来相反。
小结：自感电动势的作用：总是阻碍导体中原电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用。
2、自感电动势与自感系数
（1）自感电动势
在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。其作用是阻碍导体本身电流的变化。 表达式：。
即自感电动势与电流的变化率成正比。其中L为自感系数。
（2）自感电动势的方向
自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，当原来电流增大时，自感电动势与原来电流方向相反；当原来电流在减小时，自感电动势与原来电流方向相同。
（3）自感系数L
①自感系数简称自感或电感，不同的线圈，在电流变化相同的条件下，产生的自感电动势不同，电学中用自感系数来表示线圈的这种特性。
通断电自感演示实验设计
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通断电自感演示实验设计 叶 彬 （库尔勒市华山中学高中部，新疆库尔勒８４１０００） 一、概要 传统的通断电自感演示实验能够形象地展示出小灯泡的 亮度变化及发光时间的滞后现象。但是．电路中的电流大小及 电流在通断电瞬间随时间的变化情况却无从知晓。 数字传感器通断电自感实验能把各支路的电流大小及 通断电瞬间电流的大小和方向的变化以数据、波形的形式记 录下来。但是，它是借助电脑演示小小的集成电路板的自感 现象，巾间缺乏一个形象、直观的电路和现象供学生观察，也 不利于老师讲解说明。学生很难信服电脑上不明就里的实验 结论。 考虑到以上两种实验的优缺点完全可以互补的关系．我 设计ｍ一套传统实验加数字实验的新型演示实验——新型通 断电自感演示实验。 二、实验原理 自感现象是一种特殊的电磁感应现象．它是由导体本 身电流变化而引起的。流过线圈的电流发生变化。导致穿 过线圈的磁通量发生变化而产生的自感电动势．总是阻碍 线圈中原来电流的变化，当原来电流在增大时，自感电动 势与原来电流方向相反：当原来电流减小时，自感电动势 与原来电流方向相同。因此，“自感”。简单地说．就是由于 导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自 感现象。 （一）通电自感电路图： 工 １
（二）断电感电路图
Ｓ 三、实验器材 （一）数字实验部分： 电脑、数字实验光盘（安装到电脑上即可）、数据采集器、 电流传感器两个、数据线三根（一根用于电脑和数据采集器之 间，两根用于数据采集器和电流传感器之问）。 （二）传统实验部分： 学生低压电源（也可用干电池）、线圈（也可用变压器线圈 或整流器）、单刀开关、小灯泡（附灯座）、滑动变阻器（也可用 低阻值电位器）、导线若干。 （三）其他部分： 背投（大屏幕）、实物投影仪。 （四）注意事项： 导线易选用鳄鱼夹类型的，便于安装拆卸。 四、安装和操作 （一）准备工作： １．把软件Ｄ１ＳＬａｂ６．８安装到电脑上； ２．把数据采集器连接到电脑上： ３．把电流传感器连接到数据采集器上。 （二）通电自感演示： １．按电路图一连接好电路： ２．两个电流传感器分别连接到灯泡ｌ和灯泡２的两端。闭 合开关，用电脑记录下闭合瞬间电流的变化。 （三）断电自感演示： １．按电路图二连接好电路： ２．把电流传感器串联在灯泡的支路中．断开开关。用电脑 记录下闭合瞬间电流的变化。 五、实验现象 （一）通电自感演示： 闭合电源瞬间会看到实验板上支路１的灯泡先亮。支路２ 的灯泡后亮。同时电脑屏上会显示支路１（与滑动变阻器串联） 的电流迅速达到某一值，随后保持不变；支路２（与自感线圈串 联）的电流相对缓慢地提升至某一值。随后保持不变。 （二）断电自感演示： 断开电源瞬间会看到实验板上灯泡亮度突然增大（闪 亮）。同时电脑屏上会显示出电流迅速反向增大再回到零值。 （三）注意： １．为了避免电流因素的干扰．提前用滑动变阻器把两支 路通电后的电流调成相同大小——控制变量。 ２．演示通电和断电自感时．在闭合开关的瞬间会发现电 流先有个小峰值，这其实也是自感所致。 六、心得体会 本次创新的实验教具——新型通断电自感演示器基本上 达到了我预期的设想。它不仅展示出了神奇的自感现象，而且 把现象的本质原原本本地展现出来，便于学生的理解和进一 步探究。在制作过程中，我做了很多尝试，包括电源、线圈、变 位器、灯泡及导线的选择都一一比较，从而制订最佳实验方 案。该实验亦被我校参加讲课比赛的老师采用，并取得了良好 的效果和成绩。我也会以此为契机，更努力地为教学服务。