利用发光二极管探究感应电流的方向

人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-2的第五章第3节中，利用条形磁铁、线圈、电流表、导线探究感应电流的方向。其中电流表的作用是显示电流的方向，当然实验之前必须弄清楚线圈导线的绕向及电流方向、指针摆动的方向与电流表红、黑接线柱的关系。在选修3-1的第二章第3节中，课本通过如图1所示的晶体二极管的伏安特性曲线介绍了晶体二极管的单向导电性，在此启发下，笔者对利用发光二极管探究感应电流的方向进行了尝试。

一、实验目的

利用发光二极管探究感应电流的方向。

二、实验器材

BD-Ⅱ型“百拼电子世界”套材，线圈，钕铁硼强磁铁，铁芯，两根导线。

三、实验原理

图2为实验的原理图，发光二极管具有单向导电性，当钕铁硼强磁铁插入或者拔出线圈时，线圈中会产生感应电流，如果绿色发光二极管闪亮，则感应电流的方向为a流向b，如果红色发光二极管闪亮，则感应电流的方向为b流向a，由此可以判断出当钕铁硼强磁铁的N极或者S极分别插入或者拔出线圈时产生的感应电流的方向，进而得出楞次定律。

四、实验操作步骤

1.如图3所示，用“百拼电子世界”套材拼搭发光二极管的并联电路。“百拼电子世界”套材将电子元件制作成多彩的ABS元件块，采用了独特的子母扣电路安全导接，并设置DIY自助学习功能，如图4所示，可以使教师或者学生很快入门，并在很短的时间内将电路拼搭完毕。

2.由于钕铁硼强磁铁比较短小，为了操作的简便，可以将钕铁硼强磁铁与铁芯组合使用，如图5所示。用导线将线圈连接到电路中，与发光二极管构成闭合回路，如图6所示。至此实验仪器组装完成。

3.教师或者学生利用仪器进行探究实验。实验的情况有四种，分别是N极插入和拔出线圈，S极插入和拔出线圈，在实验操作过程中完成下表：

4.由上表总结得出线圈中的磁通量的变化和感应电流的磁场的关系，进而得出楞次定律。

五、几点说明

1.发光二极管正常发光，其正向电流需要达到10 mA，由于普通的条形磁铁产生的磁场强度较弱，线圈中产生的感应电流无法达到这一数值，因此该实验中需要用到磁性较强的钕铁硼强磁铁。但是钕铁硼强磁铁一般都未明确标出磁铁的南北极，因此实验之前教师应当用字母或者颜色标明南北极，以便顺利开展实验。

2.发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，体积小巧，颜色鲜艳，节省电能，因此在家用电器中大量使用发光二极管做指示灯，所以有必要让学生认识并简单使用发光二极管，同时为选修3-2第六章“传感器”的学习打下坚实的基础。

3.BD-Ⅱ型“百拼电子世界”套材是国家五部委主办的全国青少年电子制作锦标赛唯一的竞赛套材。学生通过电路的设计与制作促进创新精神的培养和动手能力的提高，使学生在自助娱乐的过程中实现对深奥的物理世界与电子世界的基本认识和实际把握，进而激发探究科学的兴趣和志向。

（作者单位 浙江省台州黄岩第二高级中学）