妙用电磁炉做物理实验

开发实验课程资源的基本原则是“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”.在这一思想指导下，笔者对普通高中课程标准实验教科书《物理》（选修3-2）“涡流、电磁阻尼和电磁驱动”这节课进行教学设计时，巧妙用电磁炉做物理实验.

电磁炉是利用电磁感应原理制成的高效节能的电气烹饪器具，是现代厨房革命的产物.它由高频感应线圈（即励磁线圈）、高频电力转换装置、控制器及铁磁材料锅底炊具等部分组成.工作时，励磁线圈中通入交变电流，线圈会在周围产生交变磁场.笔者利用电磁炉的励磁线圈能产生交变磁场这一特性做物理实验，不仅解决了现有器材难于满足教学要求这一问题，而且能更有效地提高教学质量、培养学生的科学素养及创新意识.

一、实验器材

家用电磁炉一台，直径为1 mm漆包线约40米，规格“6 V、0.7 A”灯炮1个，灯座一个，直径为20 cm的不锈钢盘1个，火柴一盒，长10 cm、直径2 cm木棒1根， 长 4 cm、宽4 cm的小铁片1块，厚2 mm、长20 cm、宽2 cm大铁片一块，螺丝若干枚等.

二、装置制作

1.改装电磁炉.揭开电磁炉面板，可以看到内部有一副平板线圈（即励磁线圈），用螺丝刀把固定线盘的螺丝去掉.以距大铁片一端3 cm处为对折线把铁片折成一个直角，在铁片较短的一端中央用打孔器打上一个小孔，用螺丝穿过小孔固定在电磁炉的塑料底座上.在铁片另一端的边缘处打上另一个小孔，用螺丝把励磁线圈固定在此小孔上.把原本水平放置的励磁线圈竖立起来，目的是让讲台下的学生能够看到线圈，同时着重强调电磁炉线圈的作用.

2.线圈的制作.把直径为1 mm、约30 m漆包线绕成约40匝的线圈，在漆包线两端去除绝缘漆 ，并串联一个灯炮底座，灯炮接在灯座上.

3.金属盘制作.在不锈钢盘的盘缘及小铁片上分别打上两小孔，把小铁片放在盘内侧，用螺丝通过小孔把不锈盘及铁片一起紧固在长10 cm、直径2cm木棒上.把两根火柴夹在不锈盘与铁片中间，有火药的一端紧贴不锈钢盘底.

三、实验方法

1.演示原副线圈中的电磁感应现象.把串有灯炮的线圈靠近励磁线圈，电磁炉工作时，可以观察到灯炮被点亮了这实验现象.说明了线圈内产生了感应电流，满足了产生感应电流的两个条件，即穿过串有灯炮的线圈的磁通量是变化的.

2.探究块状金属内能否产生感应电流.设置最近发展区，从重温线圈中的感应电流到探究块状金属内的感应电流.

3.理论探究块状金属内能否产生感应电流.通过演示原副线圈中的电磁感应实验，学生知道了励磁线圈产生的交变磁场能够使闭合线圈产生感应电流，但在放入励磁线圈产生的交变磁场中的块状金属盘是否也能产生感应电流呢？这对学生来讲是一个难点问题.金属盘处在交变磁场中，穿过金属盘的磁通量是变化的，满足了产生感应电流的一个条件，金属盘内能否产生感应电流关健是看金属盘内能否构成闭合回路.老师应引导学生讨论、分析金属盘能否形成闭合回路，也可以帮助学生用极限思维来推理金属盘内能形成闭合回路：在金属盘内挖一个大洞时，学生能够理解此时的金属盘能形成闭合回路，如果让洞逐渐减小，直至无穷小，通过这一推理过程，学生都认可以金属盘内能形成闭合回路，理论上块状金属内也能产生感应电流.

实验呈现块状金属内的感应电流.金属盘内的感应电流我们看不见摸不着，可以用电流的热效应（即电流通过电阻时会发热）把感应电流呈现出来.实验演示感应电流发热现象，让插有火柴的金属盘靠近工作中的励磁线圈，火柴被点燃.说明金属盘发热了，实验验证了理论探究结果，支持了金属盘内会产生感应电流这一观点.

涡流的热效应.变化的磁场穿过块状金属导体时， 导体内就会产生感应电流，这种电流叫做涡流.通过前面这个实验得知，导体中有涡流时会发热，说明涡流像其他电流一样也具有热效应.涡流的热效应在生活、生产中有重要的应用，如电磁炉、真空冶炼炉都是利用涡流的热效应来工作的.

点评：（1）涡流是一种特殊的电磁感应现象，利用电磁炉演示学生熟悉的原副线圈中的电磁感应现象，创设涡流产生的教学情景.（2） 创新设计了电磁炉使金属盘发热实验，这一实验不但验证了块状金属内也能产生感应电流这一理论分析的结果，而且直接得出了涡流也具有热效应.通过这一过程，学生学习了用理论与实践相结合的科学探究方法来研究问题，也尝试了把理论知识应用到实际生产、生活中去，同时感受到了物理改变生活所焕发的无穷魅力.

[江西省信丰县信丰中学 （341600）]