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利用DIS探究电路的自感现象

范文

张兆福

摘要：利用DIS和自感线圈、电阻箱等实验室常用器材，对自感现象演示实验进行改进，从定量的角度分析发生自感现象时电流随时间变化的规律。

關键词：DIS；自感现象；实验改进

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1992-7711（2020）04-0127

一、提出问题

“人教版”《选修3～2》第四章第六节《互感和自感》一节中，分别演示了通电自感和断电自感。

然而，实际操作中我们发现，由于外界灯光等原因，在演示通电自感时，灯泡A1比灯泡A2亮得慢这个现象并不明显。另外，由于个体差异，不是每一位学生都能体会到开关断开后灯泡A的延时熄灭。为了解决上面存在的问题，并让学生能够更直接看到发生自感现象时电流和电压随时间变化的规律，我们利用DIS和线圈、变阻箱等实验室提供的常规器材，对该实验进行改进。

二、实验方案

1.对通电自感实验的改进。按图1甲所示连接电路，其中电流表用电流传感器代替，通过数字化实验系统显示I-t图像观察电流的变化。为了进行对比，可以拆掉线圈再测一次（如图1乙），可以比较一下两者的区别。

2.对断电自感实验的改进。按图2甲所示连接电路，其中电压表和电流表分别用电压传感器和电流传感器代替，通过数字化实验系统得到U-t图像和I-t图像观察电压、电流的变化。为了进行对比，可将电流传感器接在电阻支路上（如图2乙），可以比较一下前后两次实验图像的区别。

三、探究过程

1.按图1甲所示连接电路，利用数字化信息系统进行数据采集，再按图1乙所示连接电路，同样利用数字化信息系统进行数据采集，得到如图3所示I-t图像。

2.按图2甲所示连接电路，利用数字化信息系统进行数据采集，得到如图4所示U-t和I-t图像。

3.按图2乙所示连接电路，利用数字化信息系统进行数据采集，得到如图5所示U-t和I-t图像。

四、数据分析

1.通电自感实验分析。如图3所示，在没有接线圈的电路中闭合开关后，电流迅速增加（曲线1）；在接有线圈的电路中，闭合开关后，电流没有迅速增加到最大（曲线2），说明线圈阻碍了电流的增加。

2.断电自感实验分析。如图4所示，电流没有迅速减小为零（电流曲线），电压先反向增加，后再减小为零（电压曲线），说明开关断开后电流并没有迅速消失，而是在线圈和电阻箱之间存在回路。通过电阻箱的电流方向与原来相反（图5电流曲线可证明：电流方向先反向，再减小），因此我们可以得出结论：线圈阻碍了电流的减小。

五、归纳总结

本实验利用DIS把定性演示实验转变为定量探究实验，学生在实验过程中学会了获取知识的方法，使其思维变得活跃，动手能力得到了加强，符合新课程背景下对物理课堂教学的要求。

参考文献：

[1]教育部.普通高中课程标准实验教科书物理（选修3-2）[M].北京：人民教育出版社，2010.

[2]丁焕平，张英.利用DIS定量探究安培力创新设计[J].物理教学探究，2014（3s）.

（作者单位：浙江省丽水市龙泉一中323700）

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