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利用DIS探究线圈中感应电流与磁通量变化的关系

2021-02-18王盼盼

物理之友 2021年12期
关键词:磁场实验

王盼盼

(1. 安徽师范大学物理与电子信息学院,安徽 芜湖 241000;2. 江苏省常熟市浒浦高级中学,江苏 苏州 215500)

1 引言

磁通量和感应电流是高中物理中磁场部分的重要概念,是理解电磁感应现象的基础。《普通高中物理课程标准(2017年版)》在必修3中对学生提出的要求是:知道磁通量。通过实验,了解电磁感应现象,了解产生感应电流的条件。知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。[1]

在高中物理教科书中,一般采用这样的实验方法研究电磁感应现象:把磁铁的某一个磁极向线圈中插入、从线圈中抽出,或静止地放在线圈中,观察电流表的指针,记录下实验现象。[2]当电流表的指针发生偏转时,线圈中产生了感应电流,通过指针偏转方向可判断感应电流的方向。用这种方法向学生介绍感应电流,器材易获取,操作简单易实施,是目前物理实验教学的常用方法。但这种实验方法无法测量磁通量,也不可以同时观察磁通量和感应电流的变化,不利于学生理解二者的因果关系和数量关系。

笔者利用DIS系统中的微电流传感器代替电流表,以直观的图像展现感应电流I的变化,同时利用磁感应强度传感器展现磁场(磁通量)的变化,研究感应电流I与磁场(磁通量)变化的定性关系。

DIS系统对于物理实验教学有很大的辅助作用,它能够直观清晰地展示所测数据,比传统的物理实验更有魅力,能增强学生对物理的兴趣,激发学生自主探索的热情。

2 实验器材

实验器材如图1所示,由DIS系统(微电流传感器、磁感应强度传感器、数据采集器)、计算机、多匝线圈、条形磁铁等组成。……

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