第5講　實(shí)驗(yàn)：探究影響感應(yīng)電流方向的因素

第5講實(shí)驗(yàn)：探究影響感應(yīng)電流方向的因素一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．探究感應(yīng)電流方向與哪些因素有關(guān)。2．學(xué)習(xí)利用電流計(jì)判斷感應(yīng)電流方向的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1.探究電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系探究電路如圖所示，探究出電流從電流計(jì)的“＋”“－”接線柱流入方向與指針的偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系，從而用該電流計(jì)判斷感應(yīng)電流的方向。2．將磁鐵的不同磁極插入、拔出螺線管，觀察感應(yīng)電流方向的變化。通過(guò)分析感應(yīng)電流的方向與磁鐵的磁場(chǎng)方向、通過(guò)線圈的磁通量的變化之間的關(guān)系，探究影響感應(yīng)電流方向的因素，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。三、實(shí)驗(yàn)器材條形磁鐵、電流計(jì)、線圈、導(dǎo)線、干電池(用來(lái)確定通過(guò)電流計(jì)的電流方向與電流計(jì)中指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1．確定電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向(流入“＋”“－”接線柱的方向)的關(guān)系。(1)按圖連接電路。(2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(jì)指針偏轉(zhuǎn)后立即斷開開關(guān)。(4)記錄電流方向與電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)方向和電流表“＋”“－”接線柱接線情況，找出它們之間的關(guān)系，計(jì)入下表。電流流入電流計(jì)的情況電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向電流從“＋”接線柱流入

電流從“－”接線柱流入

2.探究磁場(chǎng)方向，磁通量變化情況與感應(yīng)電流方向的關(guān)系。(1)按如圖所示連接電路，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)向下時(shí)插入線圈和N極(S極)向下時(shí)抽出線圈的實(shí)驗(yàn)，如圖所示。(3)觀察并記錄磁場(chǎng)方向、電流方向，磁通量大小變化情況，并將結(jié)果填入表格。①N極(S極)向下時(shí)插入線圈，線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況圖號(hào)磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向甲向下逆時(shí)針(俯視)向上乙向上順時(shí)針(俯視)向下②N極(S極)向下時(shí)抽出線圈，線圈內(nèi)磁通量減少時(shí)的情況圖號(hào)磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向丙向下順時(shí)針(俯視)向下丁向上逆時(shí)針(俯視)向上五、實(shí)驗(yàn)結(jié)論1．表述一：當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相反；當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相同。2．表述二：當(dāng)磁鐵靠近線圈時(shí)，兩者相斥；當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí)，兩者相吸。六、注意事項(xiàng)1．確定電流方向與電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系時(shí)，要用試觸法并注意防止電流過(guò)大或通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)損壞電流計(jì)。2．電流計(jì)選用零刻度在中間的靈敏電流計(jì)。3．實(shí)驗(yàn)前設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)。5．進(jìn)行一種操作后，等電流計(jì)指針回零后再進(jìn)行下一步操作?？疾辄c(diǎn)(一)實(shí)驗(yàn)原理、器材的考查1．下圖是某小組的同學(xué)探究感應(yīng)電流方向與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)情景(圖中箭頭表示導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向)，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．比較圖(a)和圖(b)可知，感應(yīng)電流的方向與磁場(chǎng)方向有關(guān)B．比較圖(b)和圖(c)可知，感應(yīng)電流的方向與磁場(chǎng)方向和導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)C．比較圖(a)和圖(c)可知，感應(yīng)電流的方向與磁場(chǎng)方向無(wú)關(guān)D．由圖(d)可以得出感應(yīng)電流的方向跟導(dǎo)體是否運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)解析：(a)、(b)中導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)方向相同，磁場(chǎng)方向相反，電流方向也相反，說(shuō)明感應(yīng)電流方向與磁場(chǎng)方向有關(guān)，A正確。(a)、(c)磁場(chǎng)方向相同，運(yùn)動(dòng)方向與電流方向都不同，說(shuō)明電流方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，C錯(cuò)誤。(b)、(c)中磁場(chǎng)方向、運(yùn)動(dòng)方向均不同，電流方向相同，不能得出B選項(xiàng)的結(jié)論，(d)中無(wú)電流，也不能得出D選項(xiàng)的結(jié)論，故B、D均錯(cuò)。答案：A2．某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)器材探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象。他連接好電路并檢查無(wú)誤后，閉合開關(guān)的瞬間觀察到電流表G指針向右偏轉(zhuǎn)。開關(guān)閉合后，他將線圈A中的鐵芯快速抽出，電流計(jì)指針將________(選填“左偏”“右偏”或“不偏”)。解析：閉合開關(guān)的瞬間，穿過(guò)副線圈的磁通量增加，電流表G指針向右偏轉(zhuǎn)，這說(shuō)明穿過(guò)副線圈的磁通量增加，指針向右偏；開關(guān)閉合后，將線圈A中的鐵芯快速抽出，穿過(guò)副線圈的磁通量減少，電流計(jì)指針將向左偏轉(zhuǎn)。答案：左偏3．在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中磁通量變化時(shí)感應(yīng)電流方向的實(shí)驗(yàn)中，所需的實(shí)驗(yàn)器材已用導(dǎo)線連接成如圖所示的實(shí)驗(yàn)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________(填“相同”或“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(shí)針流動(dòng)，另一線圈中感應(yīng)電流順時(shí)針流動(dòng)，可行的實(shí)驗(yàn)操作是________。A．抽出線圈A

B．線圈A中插入軟鐵棒C．使滑動(dòng)變阻器滑片P右移 D．?dāng)嚅_開關(guān)解析：(1)將線圈A插入線圈B中，閉合開關(guān)的瞬間，穿過(guò)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。(2)使一線圈中電流逆時(shí)針流動(dòng)，另一線圈中感應(yīng)電流順時(shí)針流動(dòng)，兩線圈電流的磁場(chǎng)方向相反，則穿過(guò)副線圈的磁通量應(yīng)增加。抽出線圈A時(shí)，穿過(guò)副線圈的磁通量減小，原、副線圈電流方向相同，故A錯(cuò)誤；線圈A中插入軟鐵棒，穿過(guò)副線圈的磁通量增大，原、副線圈電流方向相反，故B正確；由電路圖可知，使滑動(dòng)變阻器滑片P右移，原線圈電流增大，穿過(guò)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(méi)有電流，故D錯(cuò)誤。答案：(1)相反(2)BC考查點(diǎn)(二)實(shí)驗(yàn)操作的考查4．在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，首先按圖甲接線，以查明電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向之間的關(guān)系。然后按圖乙將電流表與線圈B連成一個(gè)閉合電路，將線圈A、電源、滑動(dòng)變阻器和開關(guān)串聯(lián)成另一個(gè)閉合電路。在圖甲中，當(dāng)閉合S時(shí)，觀察到電流表指針向左偏(不通電時(shí)指針停在正中央)。在圖乙中：(以下均填“向左”或“向右”或“不”)(1)S閉合后，將螺線管A插入螺線管B的過(guò)程中，電流表的指針__________偏轉(zhuǎn)。(2)線圈A放在B中不動(dòng)，將滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí)，電流表指針___________偏轉(zhuǎn)。(3)線圈A放在B中不動(dòng)，突然斷開開關(guān)S時(shí)，電流表指針____________偏轉(zhuǎn)。解析：在圖甲中，閉合開關(guān)，電流從正接線柱流入電流表，電流表指針向左偏轉(zhuǎn)，即電流從哪側(cè)接線柱流入，指針就向哪側(cè)偏轉(zhuǎn)；在圖乙中，閉合開關(guān)后，由安培定則可知，線圈A中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致線圈B中的磁通量變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此指針會(huì)偏轉(zhuǎn)。(1)S閉合后，將螺線管A插入螺線管B的過(guò)程中，穿過(guò)B的磁場(chǎng)向上，磁通量變大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從電流表負(fù)接線柱流入，則電流表的指針將向右偏轉(zhuǎn)。(2)螺線管A放在B中不動(dòng)，穿過(guò)B的磁場(chǎng)向上，將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸片向右滑動(dòng)時(shí)，穿過(guò)B的磁通量變大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從電流表負(fù)接線柱流入，則電流表的指針將向右偏轉(zhuǎn)。(3)螺線管A放在B中不動(dòng)，穿過(guò)B的磁場(chǎng)向上，突然斷開開關(guān)S時(shí)，穿過(guò)B的磁通量減小，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從電流表正接線柱流入，則電流表的指針將向左偏轉(zhuǎn)。答案：(1)向右(2)向右(3)向左5．我們可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的決定因素和遵循的物理規(guī)律。以下是實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程的一部分，請(qǐng)補(bǔ)充完整。(1)如圖甲所示，當(dāng)磁鐵的N極向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)，若要探究線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向，必須知道_______________________________。(2)如圖乙所示，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)閉合開關(guān)時(shí)，電流表指針向右偏。電路穩(wěn)定后，若向左移動(dòng)滑動(dòng)觸頭，電流表指針向________偏轉(zhuǎn)，若將線圈A抽出，電流表指針向________偏轉(zhuǎn)。(均選填“左”或“右”)解析：(1)探究線圈中感應(yīng)電流的方向必須先知道：①電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流從正(負(fù))接線柱流入時(shí)的關(guān)系，②線圈的繞向，③電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向(2)開關(guān)閉合時(shí)，線圈A產(chǎn)生的磁場(chǎng)由無(wú)到有，穿過(guò)線圈B的磁通量增加，若將滑動(dòng)頭向左移動(dòng)，線圈A中電流增加，穿過(guò)B的磁通量也增加，且磁場(chǎng)方向未變，所以電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與開關(guān)閉合時(shí)的偏轉(zhuǎn)方向相同，即向右偏轉(zhuǎn)；若將線圈A抽出，穿過(guò)線圈B的磁通量減少，電流表指針向左偏轉(zhuǎn)。答案：(1)見(jiàn)解析(2)右左6．在“探究感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：(1)為弄清靈敏電流表指針擺動(dòng)方向與電流方向的關(guān)系，可以使用一個(gè)已知正負(fù)極性的直流電源進(jìn)行探究。某同學(xué)想到了多用電表內(nèi)部某一擋，含有直流電源，他應(yīng)選用多用電表的________(選填“歐姆”“直流電流”“直流電壓”“交流電流”或“交流電壓”)擋，對(duì)靈敏電流表進(jìn)行測(cè)試，由實(shí)驗(yàn)可知當(dāng)電流從正接線柱流入電流表時(shí)，指針向右擺動(dòng)。(2)該同學(xué)先將多用電表的紅表筆接靈敏電流表的正接線柱，再將黑表筆________(選填“短暫”或“持續(xù)”)接靈敏電流表的負(fù)接線柱，若靈敏電流表的指針向左擺動(dòng)，說(shuō)明電流由電流表的________(選填“正”或“負(fù)”)接線柱流入靈敏電流表的。(3)實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)將磁鐵某極向下從線圈上方插入線圈時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)，請(qǐng)?jiān)趫D中用箭頭畫出線圈電流方向并用字母N、S標(biāo)出磁鐵的極性