實驗十四探究影響感應(yīng)電流方向的因素

第十一章電磁感應(yīng)實驗十四探究影響感應(yīng)電流方向的因素目錄CONTENT立足“四層”·夯基礎(chǔ)著眼“四翼”·探考點0201Part01立足“四層”·夯基礎(chǔ)?一、實驗?zāi)康?.探究感應(yīng)電流的方向與磁通量變化及磁場方向的關(guān)系。2.經(jīng)歷探究過程，了解引入“中介”的意義，初步了解決定感應(yīng)電流方向的因素。二、實驗原理1.重溫產(chǎn)生感應(yīng)電流的幾種實驗，根據(jù)靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系，找出感應(yīng)電流的方向。2.觀察并記錄感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體運動方向或磁通量變化情況間的關(guān)系。分析實驗結(jié)果，歸納出決定感應(yīng)電流方向的因素，總結(jié)出判斷感應(yīng)電流方向的方法。三、實驗器材

條形磁鐵、U形磁鐵、螺線管、導(dǎo)體棒、靈敏電流計、導(dǎo)線若干、干電池一節(jié)、滑動變阻器、開關(guān)、電池盒。四、實驗過程實驗一：探究條形磁鐵插入或拔出線圈時感應(yīng)電流的方向1.確定電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向及電流計紅、黑接線柱的關(guān)系。（1）按圖連接電路。（2）調(diào)節(jié)滑動變阻器，使接入電路的電阻最大。（3）迅速閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流計指針偏轉(zhuǎn)后立即斷開開關(guān)。（4）記錄電流方向與電流計的指針偏轉(zhuǎn)方向和電流計紅、黑接線柱接線情況，找出它們之間的關(guān)系。2.觀察并記錄磁場方向，磁通量變化情況與感應(yīng)電流方向的關(guān)系。（1）按圖連接電路，明確螺線管的繞線方向。（2）按照控制變量的方法分別進(jìn)行N極（S極）向下插入線圈和N極（S極）向下時抽出線圈的實驗。（3）觀察并記錄磁場方向、電流方向，磁通量大小變化情況，并將結(jié)果填入表格。表格一N極向下（對著線圈）S極向下原磁場B0方向磁鐵運動方向感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流的磁場B'方向磁通量變化情況B0與B'方向關(guān)系3.歸納感應(yīng)電流方向與其他因素的關(guān)系。實驗二：探究導(dǎo)體切割磁感線時感應(yīng)電流的方向1.用與實驗一相同的方法判斷電流方向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。2.按圖連接電路。3.沿不同方向運動導(dǎo)體棒，觀察并記錄磁場方向、導(dǎo)體棒運動方向和電流方向，將結(jié)果記錄在設(shè)計的表格中。表格二磁場方向????導(dǎo)體棒運動方向????電流方向4.總結(jié)電流方向、磁場方向和導(dǎo)體棒運動方向三者間的關(guān)系。五、注意事項1.確定電流方向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系時，要用試觸法并注意減小電流強(qiáng)度，防止電流過大或通電時間過長損壞電流表。2.電流表選用零刻度在中間的靈敏電流計。3.實驗前設(shè)計好表格，并明確線圈的繞線方向。4.按照控制變量的思想進(jìn)行實驗。5.進(jìn)行一種操作后，等電流計指針回零后再進(jìn)行下一步操作。Part02著眼“四翼”·探考點?【典例1】

在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中磁通量變化時感應(yīng)電流方向的實驗中，所需的實驗器材已用導(dǎo)線連接成如圖所示的實驗電路。（1）將線圈A插入線圈B中，閉合開關(guān)的瞬間，線圈B中感應(yīng)電流與線圈A中電流的繞行方向

?（選填“相同”或“相反”）。

解析

（1）將線圈A插入線圈B中，閉合開關(guān)的瞬間，穿過線圈B的磁通量變大，由楞次定律可得，線圈B中感應(yīng)電流與線圈A中電流的繞行方向相反。答案

（1）相反（2）閉合開關(guān)，電路穩(wěn)定后，某同學(xué)想使一線圈中電流逆時針流動，另一線圈中感應(yīng)電流順時針流動，可行的實驗操作是

?。

A.抽出線圈AB.線圈A中插入軟鐵棒C.使滑動變阻器滑片P右移D.斷開開關(guān)解析

（2）使一線圈中電流逆時針流動，另一線圈中感應(yīng)電流順時針流動，兩線圈電流的磁場方向相反，則穿過副線圈的磁通量應(yīng)增加。抽出線圈A時，穿過副線圈的磁通量減小，原、副線圈電流方向相同，故A錯誤；線圈A中插入軟鐵棒，穿過副線圈的磁通量增大，原、副線圈電流方向相反，故B正確；由題圖可知，使滑動變阻器滑片P右移，原線圈電流增大，穿過副線圈的磁通量增大，原、副線圈電流方向相反，故C正確；斷開開關(guān)，原線圈中沒有電流，故D錯誤。答案

（2）BC【典例2】

在研究電磁感應(yīng)的實驗中，實驗裝置如圖所示。線圈C與靈敏電流表構(gòu)成閉合電路。電源、開關(guān)、帶有鐵芯的線圈A、滑動變阻器構(gòu)成另一個獨立電路。表格中的第三行已經(jīng)列出了實驗操作以及與此操作對應(yīng)的電流表的表針偏轉(zhuǎn)方向，請以此為參考，把表格填寫完整。實驗操作電流表的表針偏向1.閉合開關(guān)S瞬間表針向

?擺動

2.在開關(guān)S閉合的情況下，滑動變阻器的觸頭向右滑動時表針向右擺動3.在開關(guān)S閉合的情況下，線圈A遠(yuǎn)離線圈C時表針向

?擺動

4.在開關(guān)S閉合的情況下，將線圈A中的鐵芯抽出時表針向

?擺動

解析

由操作2可知，在開關(guān)S閉合的情況下，滑動變阻器的觸頭向右滑動時，電阻變大，電路中電流減小，此時穿過線圈C的磁通量減小，表針向右擺動；閉合開關(guān)S瞬間，穿過線圈C的磁通量增加，則表針向左擺動；在開關(guān)S閉合的情況下，線圈A遠(yuǎn)離線圈C時，穿過線圈C的磁通量減小，則表針向右擺動；在開關(guān)S閉合的情況下，將線圈A中的鐵芯抽出時，穿過線圈C的磁通量減小，則表針向右擺動。答案

左

右

右?1.在“探究法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實驗中，某同學(xué)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電表及開關(guān)組成的部分電路已連接好了，如圖所示：（1）請使用兩根導(dǎo)線，將電路補(bǔ)充完整。解析：（1）將電源、電鍵、滑動變阻器、線圈A串聯(lián)成一個回路，注意滑動變阻器接一上一下兩個接線柱，再將電表與線圈B串聯(lián)成另一個回路，電路圖如圖所示。答案：（1）圖見解析

（2）此實驗中使用的電表應(yīng)是

?。

A.靈敏電流表B.大量程的電壓表C.倍率適宜的歐姆表解析：（2）此實驗中線圈B中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢比較小，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流比較小，故此實驗中使用的電表應(yīng)是靈敏電流表，故選A。答案：（2）A

（3）正確選擇電表和連接電路后，開始實驗探究。下列說法正確的是

?。

A.開關(guān)閉合后，線圈A插入線圈B中或從線圈B中拔出，都不會引起電表的指針偏轉(zhuǎn)B.線圈A插入線圈B中后，在開關(guān)閉合和斷開的瞬間，電表的指針均會偏轉(zhuǎn)C.開關(guān)閉合后，滑動變阻器的滑片P勻速滑動，會使電表的指針靜止在中央零刻度D.開關(guān)閉合后，只要移動滑動變阻器的滑片P，電表的指針一定會偏轉(zhuǎn)解析：（3）開關(guān)閉合后，線圈A插入線圈B中或從線圈B中拔出，穿過線圈B的磁通量都會發(fā)生變化，都會產(chǎn)生感應(yīng)電流，都會引起電表的指針偏轉(zhuǎn)，故A錯誤；線圈A插入線圈B中后，在開關(guān)閉合和斷開的瞬間，穿過線圈B的磁通量都會發(fā)生變化，線圈B中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，電表的指針均會偏轉(zhuǎn)，故B正確；開關(guān)閉合后，只要滑動變阻器的滑片P移動，不論是加速還是勻速，穿過線圈B的磁通量都會變化，都會有感應(yīng)電流產(chǎn)生，電表的指針都會偏轉(zhuǎn)，故C錯誤，D正確。答案：（3）BD2.（1）在探究楞次定律的實驗中，除需要已知繞向的螺線管、條形磁鐵外，還要用到一個電表，請從下列電表中選擇

?。

A.量程為0～3V的電壓表B.量程為0～3A的電流表C.量程為0～0.6A的電流表D.零刻度在中間的靈敏電流計解析：（1）在探究楞次定律的實驗中，除需要已知繞向的螺線管、條形磁鐵外，還要用到一個零刻度在中間的靈敏電流計，故選D。答案：（1）D

（2）某同學(xué)按下列步驟進(jìn)行實驗：①將已知繞向的螺線管與電表連接；②設(shè)計表格：記錄將磁鐵N、S極插入或抽出過程中引起感應(yīng)電流的磁場方向、磁通量的變化、感應(yīng)電流的方向、感應(yīng)電流的磁場方向；③分析實驗結(jié)果，得出結(jié)論。上述實驗中，漏掉的實驗步驟是要查明

?的關(guān)系。

（2）依據(jù)以上操作，實驗中，漏掉的實驗步驟是要查明電流流入電表方向與電表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。答案：（2）電流流入電表方向與電表指針偏轉(zhuǎn)方向

（3）在上述實驗中，當(dāng)磁鐵插入螺線管的速度越快，電表指針偏角

?（選填“不變”“變大”或“變小”）。

（3）當(dāng)磁鐵插入螺線管的速度越快，磁通量變化越快，感應(yīng)電流也較大，電表指針偏角變大。答案：（3）變大

（4）圖乙為某實驗小組利用微電流傳感器做驗證楞次定律實驗時，在計算機(jī)屏幕上得到的波形，橫坐標(biāo)為時間t，縱坐標(biāo)為電流I，根據(jù)圖線分析知道：將條形磁鐵的N極插入圓形閉合線圈時得到圖乙內(nèi)①所示圖線，現(xiàn)用該磁鐵，如圖丙所示，從很遠(yuǎn)處按原方向沿一圓形線圈的軸線勻速運動，并穿過線圈向遠(yuǎn)處而去，圖丁中較正確地反映線圈中電流I與時間t關(guān)系的是

?。

（4）條形磁鐵的N極迅速插入感應(yīng)線圈時，得到圖乙中①所示圖線，現(xiàn)有如圖丙所示磁鐵自遠(yuǎn)處勻速沿一圓形線圈的軸線運動，并穿過線圈向遠(yuǎn)處而去，由楞次定律得出感應(yīng)電流方向為順時針（從左向右看），即為正方向；當(dāng)遠(yuǎn)離感應(yīng)線圈時，則感應(yīng)電流方向為負(fù)方向。故選B。答案：（4）B3.在“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”的實驗中：（1）某同學(xué)用通電螺線管代替條形磁鐵進(jìn)行如下實驗操作：A.將靈敏電流計直接與電池兩極相連，檢測靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流向的關(guān)系；B.按圖接好電路；C.把原線圈放入副線圈中，接通、斷開電鍵觀察并記錄靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)方向；D.歸納出感應(yīng)電流的方向與磁通量變化的關(guān)系。其中錯誤之處是

?、

?。

解析：（1）將靈敏電流計直接與電池兩極相連，會造成電源短路，損壞電源，電流計要串接保護(hù)電阻后接到電池上，故A操作錯誤；原線圈應(yīng)該用小線圈，副線圈應(yīng)用大線圈，由題圖示電路圖可知，原、副線圈弄反了，故B操作錯誤。答案：（1）A

B

（2）已知一靈敏電流計，當(dāng)電流從正接線柱流入時，指針向正接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn)，現(xiàn)把它與線圈串聯(lián)成如圖所示電路，條形磁鐵的磁極、運動方向及靈敏電流計的正負(fù)接線柱和指針偏轉(zhuǎn)方向均如圖所示，試畫出螺線管上導(dǎo)線的繞向。解析：（2）由題圖示可知，穿過螺線管的磁場方向向下，磁鐵向螺線管靠近，穿過螺線管的磁通量變大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流磁場方向應(yīng)向上，由安培定則可知，從上向下看，螺線管的繞向是沿逆時針方向，如圖所示。答案：（2）見解析圖4.某小組的同學(xué)做“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”實驗。（1）首先按圖甲①所示方式連接電路，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流計指針向右偏轉(zhuǎn)；再按圖甲②所示方式連接電路，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流計指針向左偏轉(zhuǎn)。進(jìn)行上述實驗的目的是

?。

A.檢查電流計測量電路的電流是否準(zhǔn)確B.檢查干電池是否為新電池C.推斷電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系解析：（1）電流從正接線柱流入就右偏，從負(fù)接線柱流入就左偏，從而確定電流的流入方向與指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系，故選C。答案：（1）C

（2）接下來，用圖乙所示的裝置做實驗。圖乙中螺線管上的粗線標(biāo)示的是導(dǎo)線的繞行方向。某次實驗中在條形磁鐵插入螺線管的過程中，觀察到電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，說明螺線管中的電流方向（從上往下看）是沿

?（選填“順時針”或“逆時針”）方向。

解析：（2）電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，說明感應(yīng)電流從正接線柱流入電流計，說明螺線管中的電流方向（從上往下看）是沿順時針方向。答案：（2）順時針