基于Phyphox程序的“电磁感应定律”定量探究实验改进

伍科 张旺

(安徽师范大学物理与电子信息学院 安徽 芜湖 241002)

电磁感应定律的实验探究活动始终是中学物理实验教学的难点，这种实验探究活动在中学物理课堂上也难以开展．随着数字化实验技术的发展，运用电磁学传感器能够精确采集实验数据，使法拉第电磁感应的定量实验探究成为可能．有研究者提出，将实验线圈置于亥姆霍兹线圈产生的匀强磁场中，通过手动调节励磁电流旋钮改变通入亥姆霍兹线圈的电流，引起内部磁场的变化，即可在实验线圈中产生感应电动势，但该方法很难获得随时间均匀变化的磁场[1]．也有研究者利用电机带动磁铁旋转产生磁场变化，运用磁铁转速间接反映磁通量变化率[2]．该实验虽然操作简单，容易获得实验数据，但结构复杂，很难使学生理解间接反映磁通量变化率的实验原理．

本文基于Phyphox程序和自制教具，设计搭建一套新型电磁感应定律实验探究仪，采用常见的电学实验器材和自制教具即可开展定量探究教学．

1 实验原理与教具制作

探究法拉第电磁感应定律的实验原理及运用Phyphox程序自制实验探究教学仪器的设计方案如下．

1.1 实验原理

1.2 实验装置及制作

为开展电磁感应定律的实验探究教学，自行研制了一套实验探究仪．该装置由原线圈、副线圈、SG1641A型函数信号发生器、KJ9208B+型数字万能表及智能手机等几部分组成，如图1所示．

图1 实验装置示意图

其中，原线圈和副线圈采取内外套筒式……