电感线圈中电流变化的直观呈现及理论计算与应用

黄开智 杨博闻

摘   要：通过DIS实验，将通电自感和断电自感现象中的电流随时间变化的情况记录了下来，随后通过理论计算并利用Mathematica作图软件画出了断电自感的电流与时间的函数关系图。然后以一道竞赛题为例，分析了如何计算流过电感线圈的电荷量。最后谈了在课堂教学中促进物理核心素养发展的一些策略。

关键词：自感电动势;通电自感;断电自感;理论计算;物理核心素养

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章编号：1003-6148（2020）10-0061-4

1    引  言

自感现象是一种特殊的电磁感应现象，在现实生活中其应用也十分常见，如日光灯中的镇流器、LC振荡回路等。自感现象所产生的感应电动势称为自感电动势，其大小正比于线圈中电流的变化率，作用是阻碍线圈中电流的变化或者是延缓电流的变化。

自感现象在《普通高中物理课程标准（2017年版）》中的内容表述为：通过实验，了解自感现象，能举例说明自感现象在生活中的应用[1]。针对该节内容的实验教学，通常是教师给学生演示“通电自感”和“断电自感”两个实验，然后让学生观察灯泡“点亮的先后顺序”及“熄灭的情况”，之后通过理论分析，解释产生该实验现象的原因，进而巩固和加深“自感电动势总是阻碍线圈自身电流的变化”的物理观念。

那么，有没有什么办法能够将上述的通电自感和断电自感过程中，电流随时间的即时变化情况直观地呈现出来？从而让学生对“自感电动势总是阻碍线圈自身电流的变化”的认识由“原来如此”上升为“果真如此”。……