交流跳圈演示实验的研究与改进

交流跳圈演示实验的装置如图1所示,原线圈套在L形铁轭的立柱上,金属环作成的跳圈则套在原线圈(1600匝)的上方.原线圈接入220 V交流电源时,跳圈迅速跳起.对这现象的一般解释是原线圈接通电源时其电流增加,使穿过跳圈的磁通增加.依据楞次定律知,跳圈的感应电流与原线圈中电流的方向相反,因此产生互相排斥的磁力,跳圈便跳起.     

电磁驱动的异步问题

矩形线圈的平面垂直干均匀磁场,磁感应强度为B,线圈不动,磁场以速度vB向右运动.因通过线圈的磁通量变化,在线圈中产生感应电动势和感应电流i,磁场对电流i的安培力Fm方向向右,将驱使线圈也以速度v向右运动.显然,只有线圈的速度v小于磁场的速度vB──即异步才能有电磁感应,线圈也才能继续运动.以下我们来证明ν<νB. 设附图中的矩形线圈abed的质量为m,其回路电阻R,且在t=0时,ad边与磁场边界重合.t时刻后,磁场向右运动距离为vBt,线圈向古运动为x,则只有在面积l(vBt-x)上才有磁通量通过,即而感应电动势e及感应电流i分别为e及i的方向均由a至d…     

对楞次定律中“阻碍”二字的进一步理解

楞次定律的内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化. 这里"阻碍"二字的内涵非常丰富,能否准确把握这两个字的涵义,关系到在遇到具体问题时能否正确分析有关问题,能否迅速得到相关结论.下面从两个方面来加以阐述"阻碍"二字: 一、从磁通量变化的角度来看: 感应电流的磁场总要阻碍原磁通量的变化.     

再谈交流跳环实验

跳环实验由插有长铁芯的原线圈和套在铁芯上的金属环组成,如图1所示.当原线圈接通220 V的交流电时,环即会跳起或浮起.演示实验教材对此现象的解释是原线圈中的交流电产生交变磁场,使金属环中产生的感应电流受排斥力的结果.对此常常有学生产生疑问,在交流电的一个周期内都是排斥力吗?     

"增反减同"规则不能乱用

楞次定律是电磁学中的一条重要定律．在判断感应电流的方向时，为了形象地、简明地表述判断方法，大家都把它归纳为“增反减同”．即当引起感应电流的磁通量增加时，感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反；当引起感应电流的磁通量减少时，感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相同．     

产生感应电流的条件未被误解

产生感应电流的条件及感应电流方向的判断分为两种：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，感应电流的方向用右手定则判断(初中教材)；穿过闭合电路的磁通量发生变化，感应电流方向由楞次定律判断(高中教材)．以上两种又概括为穿过闭合电路的磁通量发生变化．这样，感应电流的方向可统一来用楞次定律判断．     

自制楞次定律方向指示仪

楞次定律这一节课对感应电流方向的判断要求很高, 学生较难通过现行教材中的实验设计对感应电流 方向进行直观判断. 为此, 笔者通过自制教具, 使学生能在磁通量变化过程中直观地观察线圈中感应电流方向和感 应磁场方向, 使楞次定律在学生思维信息加工过程中更容易被概括     

电磁感应中“阻碍”变化也可见

1834年俄国物理学家楞次概括了各种实验结果,提出了直接判断感应电流方向的法则,即楞次定律,闭合回路中产生感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流磁通量的变化.在进行楞次定律的教学中,学生通常不太理解定律中"阻碍变化"的涵义.笔者在教学中,用实验来突破学生理解上的难     

楞次定律中“阻碍”的形式和原因分析

楞次定律是电磁感应教学的重点和难点。其内容"感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化"的关键词是"阻碍"。笔者以人教版高中物理教材《选修3-2》第四章第3节《楞次定律》为例,通过实验探究和理论探究相结合的方式重点阐述"感应磁场是怎样阻碍引起感应电流的磁通量的变化",以及"感应磁场为什么阻碍引起感应电流的磁通量的变化",将"阻碍"的本质归结于"能量守恒"这一核心思想。从而在中学物理课堂教学中体现出物理学科核心素养。     

低温金属抗磁演示实验

基于电磁感应定律,设计了金属跳环抗磁演示实验装置,实验可演示铜、铝、不锈钢、塑料等材料的圆环在变化螺线管磁场中因电磁感应电流而上跳的实验现象,且结合液氮低温环境演示低温下金属环的环跳,可比对两种条件下的环跳高度,拓展了电磁感应实验内容,现象直观、明显。     

感应电流方向的研究

1831年英国物理学家法拉第经过十年不懈的研究得出结论：一个闭合线圈，当穿过它的磁通量发生变化时，就产生感应电动势和感应电流。本实验要求分析感应电流的方向和磁通量变化之间的关系．为此，我们用两种方法使穿过线圈的磁通量发生变化，并观察相应的感应电流的方向．最后综合归纳出闭合线圈中原磁通量变化时，感应电流的磁场总是阻碍原磁通量变化的作用规律——楞次定律．     

新型楞次定律闪光演示仪

楞次定律表述感应电流的方向十分抽象, 规律十分隐蔽, 直接通过教材里的“ 螺线管四组实验”很难会 想到利用“ 中介” — — — 感应电流的磁场来揭示规律, 并且实验中没能将“ 中介”方向直观地显示出来, 这对于学生理 解感应电流的磁场与引起感应电流的磁通量变化之间的关系带来认知负荷的超标, 从而难以发现或者描述其中的 规律. 为此, 笔者特别制作了教具 — — — 新型楞次定律闪光演示仪, 通过延长发光二极管闪光时间, 引发学生的视觉 享受, 直观地展现“ 增反减同”的规律, 迅速突破“ 表述”的难点, 同时极大提高了学生对电磁感应现象探究的乐趣     

如何理解楞次定律中“阻碍”的含义

楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．“阻碍”的含义主要有：1)它“阻碍”的是引起感应电流的磁通量的变化，与该磁通量原来的大小没有关系；2)“阻碍”不是“阻止”，它不能改变磁通量变化的趋势，仅起到一种延缓作用；3)“阻碍”不等于“相反”，当磁通     

涡流及其应用

 大块金属在交变磁场中或相对磁场运动时,在金属内会出现流线为闭合涡旋状的感应电流,该电流叫涡旋电流,简称涡流。一、涡流产生的原因由法拉第电磁感应定律知,当通过闭合回路的磁通量发生变化时,将产生感生电动势,形成感生电流。由于金属内部处处可以构成回路,当大块金属处在变化着的磁场中或相对磁场运动时,穿过金属任意回路的磁通量都可能发生变化,在磁通量变化过程中,金属块内将产生感应电流,这种电流的流线在金属块内自行闭合,形成涡流。     

例谈对楞次定律的四种理解

楞次定律表明,感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.它的实质是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现,核心字眼是"阻碍".感应电流的效果总是要反抗(或阻碍)产生感应电流的原因.在解决具体问题时可以将楞次定律"阻碍"含义加以推广,得到四种理解,有时应用推广含义解题比用其本身直接解题要方便得多.以下举例说明.     

析"假想回路"之疑惑

楞次定律告诉我们,感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.既然闭合电路中有感应电流,电路中就一定有感应电动势.如果电路不闭合,这时虽然没有感应电流,电动势依然存在.     

用"相见难"和"别亦难"判定感应电流方向

“楞次定律”是教与学的难点，学生难理解，使用它比较繁琐，一般要有四个步骤：1，确定原磁场方向，2，原磁通量是增加还是减小，3，根据“楞次定律”确定感应电流的磁场方向，4，根据“右手螺旋定则”确定感应电流的方向，而实际应用时，我是这样避开使用“楞次定律”，确定感应电流的方向的。     

探究直流导线周围磁场的变化

利用螺绕环、线圈、电流计和可变电阻器等设备,设计了探究直流导线周围磁场变化的实验装置.由电源、转向开关和电阻来改变导线中电流大小和方向,进而改变直流导线周围的磁场,通过灵敏电流计来探究缠有线圈的螺绕环中感应电流的变化,由此得出直流导线周围的磁场大小和方向与直流导线中电流的大小和方向的关系.     

对跳圈实验的分析

本刊近来收到一些来稿,对跳圈实验的稳态情况进行了正确的讨论,但均未就跳圈实验的暂态进行分析。今根据来稿内容,补以对暂态的分析,作综合叙述如下.一、跳圈实验 跳圈实验是电磁感应现象的常用演示实验之一.其装置如图一所示.密绕线通过K可与交流电源相接.铁芯在线圈中的位置可调.铝环(或其它金属环)可套在铁芯上.若在接通电源前,把铝环套在铁芯上,并置于线圈上方,合上开关K,可见铝环跳起(跳得高时,可跳出铁芯),我们称这为暂态现象.若在闭合开关K后,再把铝环套在铁芯上,并用手控制铝环于适当位置,可见铝环能悬浮于空中,我们称这为稳态现…     

楞次定律实验设计

上世纪80年代至今，各种版本的教材中，都是利用磁铁插入和拔出线圈的实验方法，通过观察感应电流的方向去判断感应电流的磁场方向，从而分析得出楞次定律．这种实验设计让学生通过观察感应电流的方向去判断感应电流的磁场方向，而又总结出由感应电流的磁场方向去判断感应电流方向的规律．其逻辑关系使学生在认识上感到相当困惑．