陈新艺

摘 要： 本文以高中物理中关于法拉第电磁感应定律和楞次定律的实验为基准，设计了一个实验，利用发光二极管演示感应电流的方向，设计新颖，实验结果有效。对本实验结果进行总结，得出楞次定律，具有一定的参考价值。

关键词： 发光二极管 感应电流 方向

1.引言

山东科学技术出版社出版的高中物理选修3-2第2章第1节的实验中有一个实验是利用导线、条形磁铁、电流表、线圈对感应电流的方向进行探究，电流表的主要功能在于显示电流方向，实际是关于法拉第电磁感应定律和楞次定律的实验。在这个实验的启示下，本文准备利用发光二极管演示感应电流的方向。

2.实验目的及实验器材

2.1实验目的

对感应电流的方向用发光二极管的演示予以探究。

2.2实验器材

选择导线、线圈、铁芯、钕铁硼强磁铁、“电子百拼图”等一系列实验器材。

3.实验原理

发光二极管是一种能够用光能替代电能的半导体二极管；与普通二极LED芯片的发光管相同，发光二极管的单向导电性较强；最为常用的发光二极管的颜色多为红色、绿色或蓝色，由于发光二极管具有极陡的正向伏安特性曲线，在应用之前，为了对通过发光二极管的电流予以有效控制，必须将限流电阻与发光二极管进行串联。由图1可以看出，发光二极管的单向导电性较强，当线圈中有钕铁硼强磁铁拔出或插入，就会有感应电流出现在线圈中；若发亮的发光二极管为红色发光二极管，那么“b→a”就是感应电流的方向；若发亮的发光二极管为绿色发光二极管，那么“a→b”就是感应电流的方向。通过对感应电流的方向进行演示探究，可判断线圈中钕铁硼强磁铁是拔出还是插入，进而推导得出楞次定律。

4.实验操作步骤

4.1“电子百拼图”是由透明塑料安装底板和各种电子元器件（电阻、电器、二极管、三极管、导线等）焊接在带有字母扣的塑料块上组成的。各个组件上有文字和电路图符号，方便实用（各地文具店或淘宝网上很容易买到）。利用塑料块上有弹性和导电的字母扣，可将各组件按需要的电路连接方式安装在底板上。不用焊接，不用工具，在较短时间里完成各种电路的装配，本实验可安装如图2所示。

4.2为了便于操作，再加上钕铁硼强磁铁的体积通常较小，因此，本实验组合应用铁芯和钕铁硼强磁铁。将实验室中的线圈用导线连接到电路中，并且与发光二极管相互连接，一起构成完整的闭合回路。

4.3可利用组装完毕的实验仪器做“利用发光二极管探究感应电流的方向”实验，整个实验一共分为四个小环节，分别是：S极拔出线圈、S极插入线圈、N极拔出线圈、N极插入线圈。

4.4对本实验结果进行总结，得出楞次定律。

5.结语

5.1若要发光二极管处于正常发光状态，那么需要正向电流的数值达到10mA；但是条形磁铁只能产生较弱的磁场强度，这样一来，线圈产生的感应电流根本无法达到10mA，所以，需要将条形磁铁用钕铁硼强磁铁代替，以此获得较强的磁性。值得注意的是，通常而言，钕铁硼强磁铁不会将磁铁的南北极明确标出，为了便于学生完成这个实验，教师应该将钕铁硼强磁铁的南北极用颜色或者字母予以标明。

5.2发光二极管的优点较多，不仅具有单向导电性，还具有颜色鲜艳、体积小巧、导电发光等多种优点，因此，发光二极管被大量应用到人们日常所用的家用电器中，充当指示灯的作用，因此，开展本实验之前，可以先让学生对“发光二极管”有一定的了解和掌握。

参考文献：

[1]赵楚军，李宏建，崔昊杨，何英旋，彭景翠.电场对单层有机电致发光二极管复合发光的影响[J].应用光学，2015，20（02）：181-185.

[2]蒋大鹏，赵成久，侯凤勤，刘学彦，范翊，张立功，褚明辉，申德振，范希武.白光发光二极管的制备技术及主要特性[J].发光学报，2013，18（04）：191-195.

[3]严伟佳，华玉良，倪卫良，沈嵘.同杆双回输电线路感应电压电流计算分析[J].江苏电机工程，2010，15（01）：209-213.

[4]班连庚，王晓刚，白宏坤，林集明，毛玉宾，项祖涛，王晓彤，郑彬，韩彬，李小明.同塔架设的220kV/500kV输电线路感应电流与感应电压仿真分析[J].电网技术，2009，17（06）：100-105.

[5]曾林平，张鹏，冯玉昌，胡攀峰.750kV线路架空地线感应电压和感应电流仿真计算[J].电网与清洁能源，2008，19（12）：111-114.