在家里可以做的电磁学小实验

　　之前给学生复习交变电流之变压器时，有这样一个题目，给大家看看：

　　关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是：

　　A.通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变

　　B.穿过原副线圈的磁通量在任何时候都相等

　　C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势

　　D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈

　　这个题正确答案是BC，我们都知道，理想变压器没有漏磁现象，故原、副线圈产生的磁通量任何时候都相等，且随时间而改变，从而使得副线圈产生感应电动势，而不是电流流到副线圈。一个高三的孩子应该说D是正确的，这不得不让我深思，到底是哪里出了问题。我想可能是学生对电磁感应现象的本质领悟的不够深刻，也许是因为我们的课堂中并不重视实验，让学生很难从感官上感受到电磁场这种特殊的看不见、摸不着的物质。从而想当然觉得D是正确答案。倘若我们在日常教学中已经让学生领悟到电磁场可以传递能量，这双无形的手虽然看不见、摸不着，但是它就是实实在在存在的物质，不以我们的意志转移而存在，像D选项这种错误的认知定会扼杀在摇篮里。我很希望到高二带学生学习电磁学的时候，有机会可以多与学生分享一些美妙而有趣的电磁学实验。电磁现象遍布于我们的生活方方面面，认识我们真实生活的世界，定是一件很奇妙的事情。然而我们一定要化抽象的理论为具体的现象，才能让学生逐步感受到电磁学的魅力。

　　实验1：此实验是比较简单的电磁感应现象，两个多匝的环形漆包线圈通过导线相连接，左侧的漆包线比较轻盈，右边的直径稍微粗一些。当右边的漆包线圈穿过强钕磁铁时，因线圈中有变化的磁场，所以漆包线中会产生感应电流。电流顺着导线流到左侧的线圈时，由于此线圈中有电流通过，于是便会因电流产生一个磁场，此磁场与强磁铁之间发生相互作用，就会出现视频中的现象。

　　实验2：小车被弹开，此实验同学们特别感兴趣，我打算这学期带着学生做一下。电路由电池盒、钱包线圈和开关、导线四部分构成。当开关闭合时，恒定的电流会产生恒定的磁场，倘若恰好小车前端的磁场与闭合回路产生的磁场极性相同，就会出现视频中小车被弹开的现象；倘若极性相反，就会相互吸引。

　　实验7：原理和实验2一模一样，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。线圈中电流方向不变时，改变强磁的NS极的位置，就会有吸引和排斥不同的现象。等这部分实验分析完之后，有一个更精彩的升级小车与强磁的实验视频等着大家。

　　实验3：如上图所示，铜棒可以在盐溶液里转起来。铜棒、导线、电池盒、铁丝圈、盐溶液可以形成一个闭合回路，通电后的金属导体棒将盐溶液电离，金属导体棒周围会产生磁场，当电流产生的磁场与钕磁铁发生相互作用时，就会产生上述的现象。此实验还有化学中的电解池原理，阴极与电源负极相连接，得到电子，发生还原反应；阳极与电源正极相连接，失去电子，发生氧化反应。电解的本质是电流通过电解质溶液，从而在阴阳两极引起还原氧化反应。通电后，食盐水中的氯化钠（NaCl）与水（H20）发生电离，分别在阴极与阳极生成氢气（H2）与氯气（Cl2）。剩下的氢氧根离子与钠离子结合生成氢氧化钠（NaOH）。置于为何铜棒会绕着强磁铁转动，还需要通过实验来一探究竟。

　　实验4：线圈中通直流电，倘若从主视图的角度来看，假设环形电流的方向是向上的，则根据右手螺旋定则可知，在线圈内部，左边是N极，右边是S极，因此左边的强磁铁上面是N极，右边的强磁上面是S极，反之亦然。有趣的现象，原理却特别简单。此实验与实验2和7相呼应。

　　实验5：电磁感应现象中比较经典的小实验，原线圈通交流电，副线圈与小灯泡相连接，当小灯泡靠近原线圈时，由于副线圈中的磁通量发生了变化，所以会产生感应电流，进而灯泡发亮。不过让我匪夷所思的是，视频中左边的原线圈中通有30000-50000Hz的交流电，而我们的民用交流电只有50Hz。所以我们接下来要做实验的话，打算原线圈采用低压学生电源，以确保用电安全。副线圈上加发光二极管，当二极管中通有很微弱的电流时，就可以将其点亮。

　　实验6：将上面的实验改进，将小灯泡换成小风扇、马达与二极管的组合，因此当副线圈中的磁通量发生变化时，产生的感应电流通过二极管可以变成直流电，进而让小风扇转起来。而我们现在市面上的iphone8的无线输电技术其实一点也不神奇，原理和我们的实验5和6是一样的。正如图片中的充电底座就是原线圈，手机里有副线圈。虽然没有相互接触，但是能量却通过无形的电磁场进行传递。

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　　实验8：此实验是自制太阳能机器人，需要太阳能发电板一个、牙刷头两个、胶枪一把、微型直流马达一个、可通电的白炽灯一个。将太阳能发电板与微型直流马达相连，用胶带将太阳能发电板下的电线粘好，再用胶枪将两个牙刷头粘在下面，一正一反，此时太阳能机器人就做好了。将白炽灯的开关打开后，照射太阳能发电板，发电板就可以转起来了。实验既简单，又有趣，器材也特别容易获得，喜欢的可以做一下。

　　实验9：此实验是实验2的升级版，电路图如下图所示，因二极管的接入，当开关断开时，电路中有逆时针的电流；当开关闭合时，电路中有顺时针的电流。由于线圈中电流的方向不断变化，所以电流产生的磁场方向也会不断变化，就会产生如图所示的现象，小车被不断的排斥与吸引。

　　倘若高中生的课堂多些有趣的电磁学实验，学生对电磁学的学习与领悟，一定会更上一层楼。用看得见的实验，去理解看不见的电磁场，是特别有必要的。喜欢就分享吧，喜欢就动手去做吧。