特斯拉线圈教案

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特斯拉线圈输电的新型探究实验

第34卷第1期2021年2月大学物理实验PHYSICAL EXPERIMENT OF COLLEGEVol.34No.1Feb.2021文章编号:1007-2934(2021)01-0047-05特斯拉线圈输电的新型探究实验赵子棋1，张自钫2，赵家智2，冯金波3(1•中国石油大学(北京)机械与储运工程学院，北京102200；2•中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院，北京102200；3•中国石油大学(北京)理学院，北京102200)摘要：针对传统特斯拉线圈输电实验中原理深邃、线路复杂问题,设计了新型简化探究实验。

在单线传输系统基础上，通过大量实验，探究了互电容在单线输电和无线输电中的等效方式与同频耦合对输电效率的影响，得出与实验结果较为吻合的简化输电模型,有利于在大学物理实验中开展教学，并对该输电技术在准无线输电方面的应用做了展望。

关键词：特斯拉线圈;无线输电;SWPT；互电容;同频耦合中图分类号：O441文献标志码：A D0l：10.14139/22-1228.2021.01.012在19世纪末，美籍科学家尼古拉・特斯拉提出了利用特斯拉线圈进行无线输电和单线电能传输的思想，其中单线电能传输(Single-Wire Power Transmission,SWPT)仅使用单根导线传输电能⑴。

此后，国内外也开展一些研究。

然而，其输电原理一直无法用一个清晰、简单的图像或公式表示，以便于学生在《大学物理实验》课程中学习。

南阳理工学院团队［2］在SWPT系统的基础上,利用极板可移动电容代替单根导线，提出了基于电场共振的无线电能传输装置。

但是复杂的电路让学生望而却步又偏离了大学物理实验的初衷。

大连理工大学团队［3］采用Simulink仿真模型对SWPT系统进行测试，虽然能减少计算量，但是该仿真模型仍较为复杂,模型中隐含的物理量难以发觉，而且仿真并不能代表客观世界,这也不利于学生求是探索。

因此，本文从装置图入手，通过探究互电容在单线输电和无线输电中的等效方式与同频耦合对输电效率的影响,在保证精度的前提下，对于输电模型进行了简化，有利于学生对实验的探索与学习。

【中学开学第一课】初二物理上册《科学之旅》教案

【导语】物理学是有趣的，有⽤的。

学习物理要⽤⾃⼰的眼睛仔细观察周围的⽣活，从中发现问题、提出假设、⼤胆猜想、善于动⼿、勇于实践，才能最终发现事物的发展规律，才能在“真理的⼤海”中勇往直前。

准备了以下内容，供⼤家参考!篇⼀【教材分析】《科学之旅》是义务教育课程标准实验教科书（⼈教版）⼋年级物理教材的开篇，是学⽣学习物理的第⼀课。

序⾔为科学探究奠定了基调，让学⽣了解物理课程性质、内容、学习⽅法、以及物理学的重要性是⼀个主要任务。

“科学之旅”主要由有⽤有趣物理和怎样学习物理两部分组成，教材安排了很多实验，通过⼏个有趣的实验，激发学⽣学习物理的兴趣。

实验是物理概念和规律建⽴的基础，对帮助学⽣学习物理知识和培养他们创新精神有重要意义。

教材设计演⽰实验和学⽣亲⾃动⼿实验，让学⽣观察和操作，在活动中，让学⽣初步了解物理研究的范围；了解观察、实验是研究物理的重要⽅法；善于观察、勤于思考、勤于动⼿、密切联系实际是学好物理的重要⼿段。

增加了“伽利略对摆动研究”使学⽣初步了解科学探究的⽅法。

同时课本渗透了STSE思想，强调科技的社会意义、科技⼈⽂意识和环保意识。

【学情分析】学⽣在⼩学科学课和⽇常⽣活中已经接触到⼀些物理现象，但学⽣没有把这些现象和物理知识联系起来，也很少或没有尝试⽤物理知识去解释这些现象。

学⽣在⼩学科学课、初⼀⽣物课等学习上已经接触科学探究，对科学探究环节有所了解。

物理实验对刚接触物理的初中⽣⽽⾔，既新鲜，⼜神秘，这正是培养学习兴趣、激发学⽣求知欲的好时机。

【教学⽬标】 1、认识物理是有趣的、有⽤的，培养学习和研究物理的好奇⼼与求知欲 2、通过观察和实验，正确认识科学的本质，激发学习物理的兴趣。

3、了解学好物理应注意的问题，初步掌握学习物理的⽅法。

4、初步了解科学探究的⽅法，感受科学家科学精神。

【德育⽬标】 1、培养科学探究的意识、能发现问题，勇于探索创新的科学精神 2、理解科学、技术、社会、环境的关系，热爱⾃然，珍惜⽣命，具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感。

《实践斯特拉线圈发电现象》

实践斯特拉线圈发电现象开题报告课题名称：实践斯特拉线圈发电现象课题组长：刘沛元课题组成员：吕金韩粟佳鑫罗杰姜绚林哲男一、课题提出的背景现在大多数的中学生，0至是就业人员都极度缺少动手能力，缺少创新精神。

而当前物理正好学习了电学，激起了本小组人员强烈的兴趣。

为了打破爱迪生的技术垄断,特斯拉特地制作了一个“特斯拉线圈”,它是由一个感应圈、变压器、打火器、两个大电容器和一个初级线圈仅几圈的互感器组成。

原理是使用变压器使普通电压升压，然后经由两极线圈,从放电终端放电的设备。

通俗一点说,它是一个人工闪电制造器。

放电时，未打火时能量由变压器传递到电容阵,当电容阵充电完毕时两极电压达到击穿打火器中的缝隙的电压时,打火器打火,此时电容阵与主线圈形成回路,完成L/C振荡进而将能量传递到次级线圈.这种装置可以产生频率很高的高压电流,不过这种高压电的电流极小,对人体不会产生显著的生理效应。

早期研究：19世纪上半叶电磁铁问世不久、电磁感应现象刚刚被发现，英国的一位牧师和自然哲学家尼古拉斯卡兰就设计了一个简单的无线输电装置:通过改变一个线圈的电流，19世纪90年代，电学的先驱、交流电之父尼古拉.特斯拉在爱迪生光谱辐射能研究项目工作，那时尼古拉.特斯拉就申请了最初的一个专利。

其中的一个线圈连接在电源上传输能量作为发射器，另一个线圈连着灯泡,作为能量接收器。

通电后发射器能够以10兆赫兹的频率振动，但它并不向外发射电磁波。

后来，特斯拉试图利用地球本身和大气电离层为导体来实现无线输电，为此在纽约建造了一个29米高的发射塔（华灯克里夫塔）,但由于资金耗尽，电火花最终通过脚底安全释放。

核磁共振方面的应用：目前应用于腹部检查的磁共振成像装置有大于1.5T(特斯拉,Tesla)的高磁场、0.3～1.OT的中磁场、0.1～0.28T的低磁场及小于0.04T的超低磁场，腹部检查多用体部线圈对准中心，为减少腹式呼吸伪影，应用腹带扎紧腹部，对肝脏的磁共振成像检查，常规先平扫。

特斯拉线圈

尼古拉·特斯拉的“特斯拉线圈”最近两晚看cctv10的人物记录节目“尼古拉·特斯拉与通古斯事件”，这才认识了与爱迪生同时代的科学超人，甚为震撼：尼古拉·特斯拉科学界有一个普遍共识，人类历史上曾经存在过两个公认的旷世天才：达·芬奇和尼古拉·特斯拉。

尼古拉·特斯拉是电气化领域的先驱，是他发明和创造了交流电系统，发明了电机和高压变压器，对现代世界工业产生了深远影响。

我们的家之所以能有灯光也要感谢特斯拉。

特斯拉创造出了第一台无线电遥控的机器、机器人工程学原理和太阳能驱动的发动机、X光设备、电能仪表、汽车速度仪表、冷光灯、电子钟、电子治疗仪……他在科学和工程学领域取得了大约1千项发明。

而当今世界的科学发明体系仍然建立在特斯拉留下的遗产之上。

特斯拉率先提出的概念有电子显微镜、激光、电视、移动电话，互联网和许多其他与我们日常生活紧密相关的事物。

但是，就是这样一位旷世奇才，却一生坎坷，备受同行和巨商为维护自己的利益对他的肆意打压，以至于他在科学史上的地位，长期都未能得到公正的评价。

在严重的经济利益威胁下，特斯拉即大受爱迪生抨击，并冠以「科学异端」之名，一场惨无人道的「科学迫害」则应运而起。

下面介绍其中的一个发明。

一.先看热闹:世界各地爱好者DIY的特斯拉线圈【转载：/b365041/d5*******.htm】特斯拉线圈的原理是使用变压器使普通电压升压，然后经由两极线圈，从放电终端放电的设备。

通俗一点说，它是一个人工闪电制造器。

(还是不太懂的话,建议去翻翻高中的电学部分.)由爱好者Peter Terren制作的大型特斯拉线圈，我们可以看到他玩出的各种花样：闪电束穿过篮球架和梯子，放电终端旋转放电后将汽车、人包围的精彩照片这个还有一个近乎疯狂的实验，Peter称它“泳池火花”。

首先声明，这个实验是绝对禁止！电学高手也不例外，因为一个小小的错误就能让实验者瞬间化成灰。

半桥和全桥固态特斯拉线圈教程

总结：SSTC 的工作方式是驱动板产生一个震荡电流与次级线圈相同这是就会谐振通过初级
耦合将能量传递给次级。因此 sstc 的驱动板可以简单地看成一个震荡信号发生器。
DRSSTC：由于固态特斯拉线圈驱动电路的负载是一个初级线圈，为感性负载，其功率因
数低，能量利用率较低，同时初级线圈电流瞬时值也不够大，所以导致固态特斯拉线圈产生的闪电壮观程度不及同等级的火花隙特斯拉线圈。为此，有爱好者提出了双谐振固态特斯拉线圈（DRSSTC）的模型，以弥补普通固态特斯拉线圈的不足。双谐振固态特斯拉线圈是在普通特斯拉线圈的基础上，在初级线圈上串入电容组，并让驱动电路输出频率=初级 LC 固有
不会起产生震荡的作用，而 DRSSTC 的初级也是一个 LC 震荡回路。因此 DRSSTC 我们可以看做是 SGTC 的一种升级，取消了变压器和打火器。但是性能却远远高于 SGTC。
固态特斯拉线圈的结构
固态特斯拉线圈由三个部分组成：功率电路
驱动电路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
灭弧电路
DRSSTC 画图：ry7740kptv
SSTC 画图：black
CWDRSSTC(Continuous Wave DRSSTC)=连续波双谐振固态特斯拉线圈
VTTC(Vacuum Tube Tesla Coil)=真空管特斯拉线圈 -分枝:SSVC(Solid State Valve Coil)=固态-真空管特斯拉线圈
SGTC：传统的火花隙特斯拉线圈，噪音大，效率低，寿命短，这里就不做过多介绍。
选材：
次级线圈的骨架：建议用PVC管制作，这个东西在生活中容易得到，可以从当地的建材市场买到。还需要合适的PVC管接头（方便次级和对地电容的固定）漆包线（绕制次级线圈）：这个根据设计去买，可从当地的电子市场去买，就是修电机用的那种。他们是按照公斤买的，如果遇到了按照“米”卖的，就别买了，那是宰人呢~~ 一般70-80元一公斤，按米来卖“宰人”的商家一般是0.5-1元一米。（小于1MM）我曾经计算过假如100元一公斤

一台小型特斯拉线圈制作方法介绍

一台小型特斯拉线圈制作方法介绍
特斯拉线圈（Tesla Coil）是一种使用共振原理运作的变压器（共振变压器），由美籍塞尔维亚裔科学家尼古拉·特斯拉在1891年发明，主要用来生产超高电压但低电流、高频率的交流电力。

特斯拉线圈由两组（有时用三组）耦合的共振电路组成。

特斯拉线圈难以界定，尼古拉·特斯拉试行了大量的各种线圈的配置。

特斯拉利用这些线圈进行创新实验，如电气照明，荧光光谱，X射线，高频率的交流电流现象，电疗和无线电能传输，发射、接收无线电电信号。

特斯拉线圈基本知识首先，你要明白电压和电流的关系，有电流一定有电压，有电压，不一定有电流。

电流单位一般用字母A表示，
电压单位一般用字母V表示。

电流乘电压等于功率。

家用交流电的功率无法计数，家用电器的所有功率叠加起来就有几千瓦。

家用交流电的功率远远大出了这个数字。

乘千上万户的家庭供电。

电路知识：电容，电容的定义是两个极板，中间夹着一层绝缘体这就叫电容，靠电场能储存能量，
电感，电感就是铜线圈。

我们要明白磁生电电生磁的道理，也就是说，磁场可以产生电流电流，也可以产生磁场。

当铜线圈也就是电感，通电之后就会产生磁场断电之后，磁场会让铜线圈再产生电流。

因为磁生电电生磁的道理。

如果把电容和电感连接起来，那会生什么呢！
他们之间就会发生震荡。

也叫LC震荡。

L是电感，C是电容。

简单地说，LC震荡就是一个电容器充满电，像一个电感放电，电感就会产生磁场，此时。

制作特斯拉线圈实验报告

一、实验目的1. 了解特斯拉线圈的基本原理及工作过程；2. 学习特斯拉线圈的制作方法及注意事项；3. 掌握实验过程中安全操作技能；4. 观察实验现象，验证特斯拉线圈放电效果。

二、实验原理特斯拉线圈（Tesla Coil）是一种利用共振原理产生超高电压、低电流、高频交流电的装置。

其基本原理是：通过初级线圈（原线圈）的电流变化，在次级线圈（副线圈）中产生感应电动势，进而产生高压放电现象。

三、实验器材1. 晶体三极管（NPN型）1只；2. 300匝以上线圈1个；3. 20K电阻1个；4. 导线若干；5. 电源（9V）1个；6. 灯泡1个；7. 面包板1块；8. 实验台1张；9. 实验记录本1本。

四、实验步骤1. 准备实验器材，将晶体三极管、300匝以上线圈、20K电阻、导线等材料放置在实验台上；2. 按照电路原理图，将晶体三极管、线圈、电阻、导线等连接成特斯拉线圈电路；3. 将电源正负极分别连接到电路的初级线圈两端；4. 将灯泡串联在电路中，观察灯泡发光情况；5. 逐渐调整电源电压，观察灯泡亮度变化，记录实验数据；6. 观察并记录实验现象，如放电火花、电磁波干扰等；7. 实验结束后，整理实验器材，填写实验报告。

五、实验结果与分析1. 实验过程中，随着电源电压的逐渐增加，灯泡亮度逐渐增强，直至灯泡发光；2. 当电源电压达到一定值时，电路中出现放电火花，灯泡亮度进一步增加；3. 放电火花现象在实验过程中持续出现，表明特斯拉线圈放电效果良好；4. 实验过程中，观察到电路周围存在电磁波干扰现象，如收音机、手机等电子设备出现异常；5. 实验过程中，严格遵守实验操作规程，确保实验安全。

六、实验结论1. 本实验成功制作了一个简易的特斯拉线圈，并验证了其放电效果；2. 通过实验，了解了特斯拉线圈的基本原理及工作过程；3. 实验过程中，掌握了安全操作技能，确保了实验安全；4. 实验结果符合预期，为后续进一步研究特斯拉线圈提供了基础。

特斯拉线圈制作小组实验报告 (1)

特斯拉线圈制作小组实验报告一、实验目的制作一个火花间隙特斯拉线圈（SGTC），借此过程探究电磁共振并提高动手能力、团队协作能力。

二、实验准备1）工作原理火花间隙特斯拉线圈由一个感应圈、变压器、打火器、两个电容器和一个初级线圈及几圈的互感器组成。

它是一个使用变压器使普通电压升压，然后经由两极线圈,从放电终端放电的设备。

通俗一点说，它是一个人工闪电制造器。

开始工作后，未打火时能量由变压器传递到电容阵；当电容阵充电完毕，两极电压达到击穿打火器中的缝隙的电压时，打火器打火。

此时电容阵与主线圈形成回路，完成LC振荡，进而将能量传递到次级线圈。

这种装置可以产生频率很高的高压电流。

2）工作过程首先，交流电经过升压变压器升至2000V以上（可以击穿空气），然后经过由四个（或四组）高压二极管组成的全波整流桥，给主电容（C1）充电。

打火器由两个光滑表面构成，它们之间有几毫米的间距，具体的间距要由高压输出端电压决定。

当主电容两个极板之间的电势差达到一定程度时，会击穿打火器处的空气，和初级线圈（L1，一个电感）构成一个LC振荡回路。

这时，由于LC振荡，会产生一定频率的高频电磁波，通常在100kHz到1.5MHz之间。

放电顶端（C2）是一个有一定表面积且导电的光滑物体，它和地面形成了一个“对地等效电容”，对地等效电容和次级线圈（L2，一个电感）也会形成一个LC振荡回路。

当初级回路和次级回路的LC振荡频率相等时，在打火器打通的时候，初级线圈发出的电磁波的大部分会被次级的LC振荡回路吸收。

从理论上讲，放电顶端和地面的电势差是无限大的，因此在次级线圈的回路里面会产生高压小电流的高频交流电（频率和LC振荡频率一致），此时放电顶端会和附近接地的物体放出一道电弧。

尽管从理论上讲，放电顶端和地面的电势差为无限大，但是在实际上电弧的长度不会无限大，它受到供电电源（升压变压器）的功率限制。

如果初级LC振荡回路和次级LC振荡回路的LC振荡频率完全一致，即所谓的“谐振”状态，则此时电弧长度会达到最长且效率最高。

特斯拉线圈制作经典教程

关于特斯拉线圈的一些补充说明
1：次极线圈的骨架既那个聚乙烯圆桶的饶线部分是有要求的，一般来说，饶线直径和饶线部分桶长比例在1：4左右 2：主线圈的底版可以用一些稍微便宜的材料制作，因为对它的要求不高，当然最好所有的塑料板材都能用雅克力板制作，这样有结实又漂亮. 3：打火器的制作其实有很多方法，关键要注意的是a.放电部件要导热快 b.放电部件厚度要足够 c由于打火器更换频率最高，所以设计要以容易更换，价格便宜为主. 4：关于高压电容，前些天见到微波炉内部有一种高压电容规格为 2100AC 1uF 且内部集成放电电阻的电容，看来如果使用这种电容也是一个不错的方案 5：关于主变压器，一般难以购买，可以去当地电子市场询问是否可以定做，如果没有，可以购买霓虹灯电源，规格为 15000V AC 50HZ 60mA 样子象个箱子，在国外特斯拉线圈爱好者中使用比较多，还有就是采购日本二手110VACin – 6300vACout 变压器两个串联使用。
注意!电容之间不要紧密接触!要留有一定空隙，层与层之间要用4mm厚的有机玻璃隔离，每层包含两个链，固定使用塑料螺丝(一般都叫尼龙螺丝)，每层都有各自的接口使之成为独立可使用的单圈是整个特斯拉线圈中制作最耗时耗神的部分.需要如下材料：高质量漆包线，(一定要买好的，目前我国的漆包线质量普遍低下，目前就我所知只有一家企业获得国际认证)，线的直径从以下选择： 1.0.51mm 0.57 mm 2. 聚氯乙烯管材，直径15厘米，最少2米，厚度自己感觉结实就好，(一般能买到的大约在4-8mm厚) 3.要用木头制作一个绕线架.还要制作两个圆片用来穿在圆筒两边，再在圆片中间打眼，穿入中心轴，架到线架子里面就可以绕线了.一圈一圈的绕，大约绕900~1000匝就适合本系统了.整个绕线过程大约7-8小时吧，所以在中间休息时一定要把已绕好的部分固定好，免得前功尽弃.绕线时要注意不要使线打结，不要用两根线接起来使用，市面上够长度的漆包线不大好找，(大约在500m)，但是整卷的线似乎比较贵，所以就看制作者的选择了，最好有这方面的关系朋友帮忙.

新人教版八年级上册物理教案优秀6篇

新人教版八年级上册物理教案优秀6篇八年级物理上册教案篇一一、教材分析1.教材的地位和作用《透镜》是在前面学完了《光的折射》后，要求学生进一步的学习透镜的基本知识，为后面学习透镜成像规律，透镜在日常生活中的应用奠定基础，可以说起到了承前启后的作用。

这节课主要是让学生了解主光轴、光心、焦点、焦距，两种透镜及对光的作用。

通过学生动手实验探究，学生会养成良好的实验探究习惯，学会方法，增强学习兴趣。

2.教学目标根据新课程标准的要求和教材的具体内容，结合学生实际，我制定了以下教学目标：知识与技能：了解什么是凸透镜、什么是凹透镜；了解透镜的主光轴、光心、焦点、焦距；了解凸透镜和凹透镜对光的作用。

方法与过程：通过观察凸透镜和凹透镜的实物及板图，得出两种透镜的两种不同构造，培养学生通过观察时抓住事物本质特征，通过观察能够识别不同事物的不同特点的能力。

通过实验培养学生研究、探索新问题的能力。

情感、态度与价值观：通过研究透镜的作用及特殊光线的作图，对学生进行色彩美和线条美的教育。

通过教师、学生的双边教学活动，培养学生学习物理的兴趣，能保持对自然界的好奇，初步领略自然现象的美好与和谐。

3.重点难点重点：探究凸透镜对光有会聚作用、凹透镜对光有发散作用。

难点：指导学生对实验进行仔细观察、分析，最后通过概括得出结论。

二、学情分析八年级学生正处于发育、成长阶段，他们思维活跃，求知欲旺盛，具有强烈的操作兴趣，处于从形象思维向抽象思维过渡的时期。

学生在上一章学过《光的折射》基础上，已经对光的折射规律有了深入的了解，对于生活中很多光学仪器中用到的透镜的学习应该是水到渠成的一件事。

但是他们刚接触物理，对科学探究的基本环节掌握欠缺，他们的抽象逻辑思维还需要直接经验的支持。

因此应以学生身边事物和现象引入知识，理论联系实际，加强直观教学，逐步让学生理解和应用科学知识。

三、教法与学法根据物理课程标准的要求，结合本节课的实际情况，改变过分强调知识传授的倾向，让学生经历科学探究过程，在探究过程中学习科学研究方法，培养学生的科学态度、探索精神、实践能力及创新意识。

简易特斯拉线圈在中学物理教学中的应用

简易特斯拉线圈在中学物理教学中的应用作者：贺盼盼沈宏君来源：《中国教育技术装备》2019年第13期摘 ;要在新课标指导下，越来越多的物理教师意识到给学生引入课本以外的物理知识和实验是十分重要的：一是可以让学生了解课本以外的物理世界;二是可以让学生了解物理的广泛应用并激发学习兴趣。

介绍制作的简易特斯拉线圈点亮节能灯的实验及其原理，并探讨其在中学物理教学中的应用，希望能通过此类研究给广大物理教師一些参考和启示。

关键词特斯拉线圈;中学物理;实验中图分类号：G633.7 ; ;文献标识码：B文章编号：1671-489X（2019）13-0124-031 前言尼古拉·特斯拉是世界知名的美籍塞尔维亚裔发明家、物理学家、电机和机械工程师，他对当今诸多理论和技术有着卓越的贡献，如电力传输、理论物理、无线电通信等。

另外，他的大部分发明仍在当今世界有着重要应用，如交流电发电机、辐射能量接收器、特斯拉变压器等。

他推广了交流电并以此赢得“电流之战”的胜利，让交流电得到广泛应用。

1889年，他发明了无线传电的方法，特斯拉线圈应运而生。

为了纪念他，磁感应强度的单位以他的名字命名，这肯定了他在电磁学方面的卓越贡献。

2 简易特斯拉线圈的电路设计简易特斯拉线圈的基本电路由一个9 V电池、22 kΩ电阻、2N2222A三极管、手工绕制的次级线圈和初级线圈组成，其电路图如图1所示。

在制作简易特斯拉线圈的过程中，成功的案例如图2所示，节能灯被点亮;也有失败的案例，如图3所示，节能灯不亮。

分析整个电路得知，电路连接正确，是由于缠绕的次级线圈的匝数不够造成的。

因此，在增加次级线圈匝数以及PVC管的直径后，接通电路就可以无线点亮节能灯，但此实验仍存在缺陷，就是耗能太快。

3 特斯拉线圈的工作原理及用途特斯拉线圈的工作原理1）火花间隙特斯拉线圈的工作原理。

火花间隙特斯拉线圈相对于其他传统的特斯拉线圈构造和原理较为简单。

它的原理是用变压器使普通电压升压，然后经由两极线圈，从放电终端放电的设备[1]。

中学物理兴趣探究课堂教学设计与研究--以“制作简易的特斯拉线圈

10.3969/j.issn.1671-489X.2019.15.120中学物理兴趣探究课堂教学设计与研究 ——以“制作简易的特斯拉线圈”实验为例◆马小花沈宏君摘要实验探究是物理教学中至关重要的环节，兴趣教学是高效的教学策略，让学生在基于兴趣的基础上经历物理实验探究过程，可以帮助学生高效学习。

以制作“简易的特斯拉线圈”为例，设计一节兴趣探究课，并结合中学物理实际教学情况进行分析研究。

关键词特斯拉线圈；中学物理；实验；教学设计中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2019)15-0120-03１　前言依据传统的物理教学实际，学生主要是从课堂上教师的讲授或者在课后通过参考教材等学习物理知识。

学生如此学物理有悖于物理学科的发展规律，也会消磨掉学生的热情，不利于学生的长远发展。

物理兴趣探究课堂是建立于学生动手实践之上的学习，可以有效调动学生的内在学习动机，激发其物理学习兴趣，提高学习质量[1]。

２　研究意图物理课标要求分析依据物理课程标准要求，教学目标必须致力于学生的终身发展，激发并保持学生的内在学习动机，让学生切身经历和亲身体验物理探究的过程，让每个学生的内在潜能都得到发展。

在实际教学过程中，教师必须注重教学方式的多样性，教学设计需结合当今社会科技的发展，让学生跟随时代的发展和进步学习物理，真正体验到从生活走向物理，然后在学习物理知识的基础上解决生活实际问题，通过实践培养创新精神和动手实践能力。

学情分析中学物理固定的教学模式让很多教师只注重学生对于物理知识“表面”的掌握程度，要求学生的“纸上功夫”，离开“花式做题”技能的支撑，教学过程中就会出现一系列阻碍学生长久发展的问题。

学生逐渐懒于思考，缺乏质疑问题事实的能力，物理学习方式被动单一，只注重书本知识的掌握，没有办法脱离书本来认识和学习物理。

现在的中学生普遍存在动手实践能力差，缺乏正确的科学思维方法，缺乏物理学习精神以及对学习物理存在枯燥、乏味、晦涩难懂的错误认知等一系列问题[2]。

基于特斯拉线圈的高压电力综合装置试验教学

基于特斯拉线圈的高压电力综合装置试验教学摘要：长期以来在中等职业学校的《工厂变配电技术》学科的教学中，高电压技术的相关教学只能停留在理论讲解和视频教学上，无法让学生有一个直观的、身临其境的认识。

为满足教学的要求，共同研制这套“基于特斯拉线圈的高压电力综合实验装置”，该装置能观察“电晕放电”，模拟“跨步高压触电”，用于无线电力传输系统等试验教学。

关键词；特斯拉线圈；高压电力综合实验装置一、总体设计方案基于特斯拉线圈的高压电力综合实验装置考虑的最基本要素是制作一个小型的特斯拉线圈，其原理是将220V的市电降压整流滤波后给ZVS驱动器供电，ZVS 驱动器产生的高频振荡电流作用在高压包上，产生高压电。

首先电源对电容C1充电，当电容的电压高到一定程度超过了打火间隙的阈值，打火间隙击穿空气打火，变压器初级线圈的通路形成，能量在电容C1和初级线圈L1之间振荡，并通过耦合传递到次级线圈．次级线圈也是一个电感，放顶罩C2和大地之间可以等效为一个电容，因此也会发生LC 振荡．当两级振荡频率一样发生谐振的时候，初级回路的能量会涌到次级，放电端的电压峰值会不断增加，直到放电产生几万伏特的高压电。

有了特斯拉线圈这个高频高压电源后，就可以用来做“电晕放电”，模拟“高压弧光触电”，无线电力传输系统等试验教学。

二、电晕放电试验设计1、电晕放电原理电晕放电是指带电体表面在气体或液体介质中出现许多局部的电离和激发过程，但电极之间并不击穿或导通，而出现的自持放电现象，常发生在不均匀电场中电场强度很高的区域内（例如高压导线的周围，带电体的尖端附近）。

其具有与日晕相似的光层，发出嗤嗤的声音，产生臭氧、氧化氮等特点。

2、试验过程在次级线圈上端放一个白炽灯泡。

当特斯拉线圈通电后，能量在灯泡灯丝上不断积累，电压峰值会不断增加，灯丝周围的电场强度达到一定强度，将周围的空气电离，可以看到灯丝向灯泡四周放电的现象（如图3），在夜幕下能看到蓝色的光，很好的模拟了电晕放电现象。

化学小实验稀有气体特斯拉线圈

化学小实验稀有气体特斯拉线圈一、概述化学实验是化学教学的重要组成部分，通过实验可以帮助学生巩固理论知识，培养实验操作技能，激发学生对化学的兴趣。

稀有气体是化学中重要的一类气体，它们在实验室中有着广泛的应用。

而特斯拉线圈则是一种电磁学实验装置，通过高频交流电产生强大的电磁场，具有多种应用价值。

本文将结合稀有气体和特斯拉线圈，设计并进行一款有趣的化学小实验。

二、实验目的通过本实验，学生将能够了解稀有气体的性质和应用，掌握特斯拉线圈的基本原理，培养学生的实验操作能力和动手能力，增强学生对化学实验的兴趣。

三、实验材料1. 稀有气体：氦、氖或氩2. 特斯拉线圈实验装置3. 化学试剂玻璃瓶四、实验步骤1. 将氦气、氖气或氩气分别充填至化学试剂玻璃瓶中，使其保持适量的压强。

2. 将特斯拉线圈装置接通电源，调整至合适的工作状态。

3. 将化学试剂玻璃瓶放置在特斯拉线圈的工作区域内，保持一定距离。

4. 打开特斯拉线圈，产生强大的高频电磁场。

5. 观察实验现象，记录气体在电磁场中的行为和变化。

五、实验原理1. 稀有气体是指地壳中含量较少的气体，包括氦、氖、氩等。

它们是化学中的稀有气体元素，具有低的化学活性和惰性，常用于灯泡、激光和其他特殊的气体放电器件中。

2. 特斯拉线圈是由充满导电材料的线圈和高频交流电源组成的电磁学实验装置，主要用于产生强大的电磁场和进行相关实验研究。

它在物理学和工程技术领域有着广泛的应用。

六、实验现象在特斯拉线圈的电磁场作用下，氦气、氖气或氩气会产生闪烁、发光、放电等现象，其色彩和形态会随着电磁场的改变而发生变化。

这种现象是由于稀有气体在电磁场中受激发而产生的放电现象，具有很强的观赏性和实验性质。

七、实验分析本实验中，通过观察稀有气体在特斯拉线圈的电磁场中的行为和变化，可以让学生直观感受到激发气体放电现象的特点，加深对稀有气体的认识和理解。

通过操作特斯拉线圈实验装置，学生能够了解电磁场的形成原理和相关知识，锻炼实验操作能力和动手能力。

制作特斯拉线圈的教程

在这个帖子里面，已经有很多人提出了这样活着那样的问题。

而且加我QQ的人不少，他们同样提出了各种奇怪的问题。

所以，我今天会先解释教程中讲到的制作过程，然后再一一解释大家提出的问题。

“我来教大家制作一个小型的火花间隙特斯拉线圈（SGTC）。

此线圈的高度在四十厘米左右，具体高度和很多因素有关。

材料：1.高压包一个，不要问如“用什么型号的”一类的话题，因为从理论上讲，任何型号的高压包都可以。

2.直径0.25mm漆包线200m。

尽量用铜的，这么小的线圈，没必要用铝的……3.直径2mm漆包线三米。

三米应该差不多。

4.直径十二厘米金属球一个，这个可以在买防盗窗一类的东西的地方买到。

而且并不贵，理论上，也就十块钱。

5.直径5厘米，长30厘米PVC管子一根，聚氯乙烯的更好，而有机玻璃是最理想的。

6.2N3055三极管一个。

这个也就三块。

7.240Ω 5W，27Ω 1W电阻各一个。

也许没有正好这么大的，稍微有一点差别也将就。

8.一些厚几毫米的绝缘板，不能用木头，最好用塑料。

9.12V蓄电池一个。

10.无极性电容若干。

11.胶一瓶，502啦，101啦啥的都可以。

12.直径1mm漆包线数米。

工具：钳子，剪刀，美工刀，烙铁，锡丝，等等等等……开始制作之前，先说一下，在制作过程中尽量不要改我列出的这些数据。

”首先看到第一条，一个电视机高压包。

小型SGTC（Spark Gap Tesla Coil，火花间隙特斯拉线圈）通常都会使用高压包来当做电源。

因为高压包来源广泛，价格低（一般最小的高压包价格只有5元，大一点的也一般不会超过20元），输出电压高（驱动后输出一般可以达到10000V以上），且输出为直流（高压包内部自带硅堆）。

这些优点使高压包成为了做小型SGTC的最佳选择。

那么，如何选择高压包呢？选择高压包，有以下几条原则。

一般情况下，对于高压包的型号没有要求。

因为各种高压包的基本结构都是相同的，它做成各种型号只是为了匹配各型号电视机。

10【电子技能实训教案】特斯拉音乐线圈的组装与调试

技能训练（实验、实习教学）教案纸
科目：电子技能实训
班级：第周年月日序号
训练要领或实验、实习方法及步骤：
一、实训目的
根据提供的图纸及元器件分析电路功能，检测电子元件，在电子线路板上组装焊接、调试好电子线路，并根据要求使用仪表测试，并实现要求的功能。

二、电路功能
特斯拉线圈产生高温高压等离子，能唱歌、能点火、能无线输电、点亮荧光灯，还有奇妙的电弧等。

训练（实验实习）小节：
一、特斯拉音乐线圈原理图：
二、实施过程：
1.打开元件包，清点元件；
2.根据电路原理图用万用表对元件进行测试；
3.清除元器件引脚表面的氧化层；
4.元器件的引脚整形成型处理；
5.按工艺要求确定元器件的安装循序；
6.元器件的焊接、调试与组装。

高中物理特斯拉线圈的实验教案

高中物理特斯拉线圈的实验教案一、实验目的与背景在高中物理学习中，特斯拉线圈实验是一项重要的实践活动。

通过该实验，我们可以深入了解电磁感应、电路原理等物理概念，并且能够亲自搭建特斯拉线圈并观察其效果，培养学生的实验动手能力和科学探究精神。

本教案旨在引导学生深入探究特斯拉线圈的原理与应用，并通过实验让学生亲身体验和理解电磁感应和电路原理。

二、实验准备材料1. 特斯拉线圈主体：包括高压变压器、在绝缘台板上搭建的线圈和电容器。

2. 外围材料：包括导线、电池、开关、铁芯等。

三、实验步骤1. 搭建特斯拉线圈：a. 将高压变压器的低压端接到电源，高压端接到绝缘台板上的铜线圈上。

b. 在绝缘台板上添加电容器，与铜线圈相连。

c. 完成特斯拉线圈的搭建。

2. 实验环境准备：a. 选取一个相对密闭的实验室环境。

b. 确保实验桌面整洁，无杂物干扰。

3. 实验操作：a. 调试特斯拉线圈：打开电源，观察线圈发生的变化，调整电压和频率使线圈正常工作。

b. 切断电源时，注意切断高压端电源。

4. 实验现象与数据记录：a. 微光放电：关闭实验室所有灯源，打开特斯拉线圈，观察到空气中微光闪烁。

b. 球形放电：用手（手背）或金属导体靠近线圈，观察到电弧从线圈高压端放电到手或导体上。

c. 音乐导火线：将特斯拉线圈接入音乐播放器，观察到线圈上的电弧随音乐节奏跳动。

5. 实验讨论与分析：a. 通过实验观察和数据记录，学生可提出实验中出现的现象，并对其进行分析和探讨。

b. 鼓励学生思考特斯拉线圈的工作原理，包括电磁感应产生高压和电容器的作用等。

四、实验延伸与拓展1. 特斯拉线圈与无线电传输的关系与应用；2. 特斯拉线圈在医学和生物领域的应用；3. 特斯拉线圈对环境和人体的影响。

五、实验总结与思考通过特斯拉线圈实验，学生能够亲自搭建电气实验装置，观察和记录实验现象，并思考实验原理及其在生活中的应用。

通过此类实验，可以培养学生的实验动手能力、科学探究意识和团队合作精神，提升学生的物理实践技能。