楞次定律实验设计

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1、“楞次定律”实验设计施朝群朱向阳（信丰中学江西信丰341600）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，其混乱的逻辑关系，使学生在认识上感到相当困惑。笔者利用“来躲离追”现象设计楞次定律实验，实验现象直接反映“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”，从而得出楞次定律。经教学实践证明，新的实验设计使楞次定律的教学

2、层次变得简单明了、逻辑性强，符合学生的认知规律，利于学生对定律的理解和掌握。1设计思想用钕铁硼超强磁铁靠近或离开可灵活移动的线圈时，线圈中感应电流激发的磁场由于阻碍引起感应电流的磁通量的变化，迫使线圈跟随磁铁同向运动，形成“来躲离追”的现象。根据磁极间相互作用规律，直接判断出感应电流的磁场方向，从感应电流的磁场方向与原磁场方向之间的关系，总结出楞次定律。2制作材料8cm×8cm×2cm钕铁硼超强磁铁（学生实验可用5cm×5cm×1cm规格）1块，塑料材质的玩具小车1个，宽100mm的PVC线槽板盖1根（电工敷设线路用材），宽38mm的PVC线槽板

3、1根，红、蓝光5mmLED各1个，直径0.5mm漆包线、直径0.1mm漆包线、中性笔笔芯等。1装置制作楞次定律实验装置设计为“楞次定律演示车”和“楞次定律实验车”，前者用于教师演示教学楞次定律现象，后者用于学生分组实验探究楞次定律。3.1楞次定律演示车的制作磁铁线圈LED小车PVC板图1楞次定律演示车装置图把小车上含铁磁类的部件和其它多余部分去除干净，车轮轴换用粗细合适的铜线。用直径0.1mm漆包线绕成3000匝左右的线圈，线圈直径约10cm，并用铝片固定在线槽盒上。线圈的2根线头与2个反向并联的LED连接，LED安装在竖直薄板上，薄板固定在线槽

4、盒上，再用胶带把线槽盒固定在小车上。在长20cm的PVC水管的1端固定1段铁棒，磁铁吸附在铁棒上，水管便成使用方便的磁铁手柄。把小车放在宽10cm的PVC线槽板盖或平滑桌面上，即可进行实验演示，如图1所示。线圈磁铁线槽笔芯图2楞次定律实验车装置图手柄3.2楞次定律实验车的制作如图2所示，用直径0.5mm漆包线绕成100匝左右的闭合线圈，线圈直径约7cm，并用铝片和胶带固定在线槽盒（去除盒盖）上。在平滑的桌面上放2根中性笔笔芯（去除笔头），把带线圈的线槽盒放在笔芯上，以笔芯代替车轮减小摩擦。4实验方法“楞次定律演示车”用于教师演示楞次定律现象，实验

5、呈现线圈与磁铁之间“来躲离追”和感应电流使LED发光的现象；“楞次定律实验车”用于学生分组探究楞次定律，实验只呈现线圈与磁铁之间“来躲离追”的现象。把磁铁（N或S极）由远渐近推向线圈（不与线圈接触），可看到：线圈和小车跟随磁铁同向运动（图1中还可看到其中1个LED发光）。实验现象表明线圈中产生了感应电流，感应电流使线圈与磁铁相对端形成的磁极，与磁铁的磁极同名。说明感应电流的磁场是“反抗”原磁通量的增加。把磁铁（N或S极）靠近线圈，然后向外拉动，使磁铁离开线圈，可看到：线圈和小车跟随磁铁同向运动（图1中还可看到其中另1个LED发光），实验现象表明线

6、圈中产生了感应电流，感应电流使线圈与磁铁相对端形成的磁极，与磁铁的磁极异名。说明感应电流的磁场是“补偿”原磁通量的减少。分析、综合上述实验现象，可得出楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律的应用――验证感应电流的方向。先利用楞次定律和安培定则理论分析、判断：当磁铁（N或S极）快速移近或离开“楞次定律演示车”的线圈时（告知学生线圈的绕向），判断出线圈中感应电流的方向，根据LED的单向导电性，确定图1中2个反向并联的LED发光情况。然后使磁铁（N或S极）快速移近或离开线圈，根据2个反向并联的LED实际发光情况，可验证理论

7、判断的感应电流方向是否正确。