李俊丽

(海盐高级中学 浙江 海盐 314300)

人教版普通高中课程标准实验教科书《物理·选修3-2》第五章第3节电感和电容对交流电的影响，课本上的演示实验效果不是十分理想.通过多方面的实践探究，不断总结经验，笔者设计和自制了两块实验板，分别就电感、电容对交流电影响进行研究，采取两灯泡明暗对比法，效果明显直观.

1 制作材料

木工板，电位器2个，小灯座4只，小灯泡4个，可拆变压器上的旧线圈1个，红、绿发光二极管各1个，开关2只，红、黑接线柱各2个.

2 制作方法

木工板加工成600 mm×500 mm两块，用小木块制成支承示教板的支架.用白漆刷两次，待漆风干后，将上述元件分别按图1、图2所示安装.

图1

图2

3 实验步骤

3.1 电感对交流电的影响

(1)电感对交流电的阻碍作用.

接学生电源的交流挡3 V，电位器置于最小.闭合开关S1，也就是说接200匝线圈，灯A2比A1暗.

(2)线圈的自感系数变大，对交流电的阻碍作用明显变大.调节电位器使两灯明亮程度相同，再在线圈中插入铁心，灯A2明显变暗.

(3)线圈匝数越多、半径越大，自感系数越大，电感对交流电的阻碍作用也越大.

接学生电源的交流挡12 V，电位器置于最大位置，闭合开关S2，接不同的线圈匝数,通过灯泡不同的明亮程度显示实验现象.

(4)交流电的频率越高，电感对交流电的阻碍作用就越大.

接J2462-1型低频信号发生器的功率输出，以提供频率变化的交流电；倍频选×10.通过频率的不同变化， 可以看到A1亮度不变，A2亮度随交流电频率的增加而逐渐变暗；反方向转动频率旋纽，使交流电的频率逐渐降低，这时灯泡A1亮度仍不变，A2的亮度随频率的降低而逐渐变亮.如图3所示.

图3

3.2 电容对交流电的影响

(1)演示电容器隔直流.接学生电源直流挡，电容接100 μF，闭合开关后，发光二极管D1和小灯泡A1亮，而发光二极管D2以及灯A2不亮，说明直流电不能够通过电容器，也就是说电容器阻直流.

(2)演示电容器通交流，并演示电容量越大，阻碍作用越小，如图4所示.

图4

接学生电源交流挡，电容器仍选择100 μF，闭合开关后，互相反接的发光二极管D1、D2以及小灯泡A1、A2都亮，但小灯泡A2明显比小灯泡A1暗，说明电容器通交流，但对交流电有阻碍作用；换用200 μF的电容器，重做实验，可以看到灯泡亮度明显变亮，换47 μF的电容器，灯泡亮度明显变暗，说明电容量越大，对交流电的阻碍作用越小.

(3)演示电容器对交流电的阻碍作用随频率变化关系.

接低频信号发生器，倍率×10，C选用100 μF电容.将频率调至最高，合上开关S，调节滑动变阻器R使小灯泡A1、A2亮度一样，慢慢转动低频信号发生器的频率旋纽，调节交流电的频率，可以看到A1亮度不变，A2的亮度随交流电频率的减小而变暗，A2的亮度随频率的增加而变亮，说明电容器对交流电的阻碍作用随交流电的频率增大而变小.

4 改进后的优点

通过上述改进后的实验板，服务于实验教学，演示效果良好，优点如下.

(1)实验板操作方便，并采用对比法，现象更明显、直观.

(2)所选元件中可拆变压器线圈，是废旧利用；其他都是通用元件，价格低廉.

(3)通过该实验演示板能加深学生对知识的理解，做到对实验原理、现象的融会贯通.