王 鹏

(忻州师范学院物理系 山西 忻州 034000)

1 引言

通过几个学期分别对不同专业的大学生教授大学物理课程，发现学生们普遍对自感与互感现象中的部分学习内容不能很好地理解和掌握.学生们对通电直螺线管的自感/互感现象的描述、自感/互感系数的定义与计算表示能够理解，但是对两根直螺线管在顺接和逆接时的总自感系数计算公式则表示困惑.主要体现在以下两个方面：

(1)两根通电直螺线管串联后的总自感系数(L总)的计算公式为

L总=L1+L2±2M

(1)

其中L1与L2分别表示两根螺线管的自感系数，M为二者之间的互感系数.

两根螺线管顺接串联时公式取加号，逆接串联时则取减号.不少学生认为，当螺线管由顺接变为逆接时，两根螺线管内部的磁场方向将从同方向变为反方向，因此不仅M前面的加减计算有所变化，L1与L2之间的加减计算也应该有所变化，学生普遍对L1与L2始终相加表示困惑.

(2)教材中提到，对无限长或长度远大于半径的通电螺线管(以下称为“理想螺线管”)，其自感系数计算如下

(2)

由于自感与互感并不算是大学物理课程的重点教学内容，因此对于以上两个问题，大学物理教材中几乎都没有给出详细的解释.另外，虽然有一些文章采用数学分析的方法对上述两个公式进行了分析[2～8]，但是较多的数学公式使学生们专注于计算，不利于学生构建清晰的物理图像.“物理图像”并不是简单的“物理模型”.“物理模型”的一个重要特点是忽略一……