第5讲　实验：探究影响感应电流方向的因素

第5讲实验：探究影响感应电流方向的因素一、实验目的1．探究感应电流方向与哪些因素有关。2．学习利用电流计判断感应电流方向的方法。二、实验原理1.探究电流计指针的偏转方向与电流方向的关系探究电路如图所示，探究出电流从电流计的“＋”“－”接线柱流入方向与指针的偏转方向的关系，从而用该电流计判断感应电流的方向。2．将磁铁的不同磁极插入、拔出螺线管，观察感应电流方向的变化。通过分析感应电流的方向与磁铁的磁场方向、通过线圈的磁通量的变化之间的关系，探究影响感应电流方向的因素，实验装置如图所示。三、实验器材条形磁铁、电流计、线圈、导线、干电池(用来确定通过电流计的电流方向与电流计中指针偏转方向的关系)。四、实验步骤1．确定电流计指针偏转方向与电流方向(流入“＋”“－”接线柱的方向)的关系。(1)按图连接电路。(2)调节滑动变阻器，使接入电路的电阻最大。(3)迅速闭合开关，发现电流计指针偏转后立即断开开关。(4)记录电流方向与电流计的指针偏转方向和电流表“＋”“－”接线柱接线情况，找出它们之间的关系，计入下表。电流流入电流计的情况电流计指针偏转方向电流从“＋”接线柱流入

电流从“－”接线柱流入

2.探究磁场方向，磁通量变化情况与感应电流方向的关系。(1)按如图所示连接电路，明确螺线管的绕线方向。(2)按照控制变量的方法分别进行N极(S极)向下时插入线圈和N极(S极)向下时抽出线圈的实验，如图所示。(3)观察并记录磁场方向、电流方向，磁通量大小变化情况，并将结果填入表格。①N极(S极)向下时插入线圈，线圈内磁通量增加时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向甲向下逆时针(俯视)向上乙向上顺时针(俯视)向下②N极(S极)向下时抽出线圈，线圈内磁通量减少时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向丙向下顺时针(俯视)向下丁向上逆时针(俯视)向上五、实验结论1．表述一：当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同。2．表述二：当磁铁靠近线圈时，两者相斥；当磁铁远离线圈时，两者相吸。六、注意事项1．确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系时，要用试触法并注意防止电流过大或通电时间过长损坏电流计。2．电流计选用零刻度在中间的灵敏电流计。3．实验前设计好表格，并明确线圈的绕线方向。4．按照控制变量的思想进行实验。5．进行一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作。考查点(一)实验原理、器材的考查1．下图是某小组的同学探究感应电流方向与哪些因素有关的实验情景(图中箭头表示导体的运动方向)，下列说法正确的是

(

)A．比较图(a)和图(b)可知，感应电流的方向与磁场方向有关B．比较图(b)和图(c)可知，感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向无关C．比较图(a)和图(c)可知，感应电流的方向与磁场方向无关D．由图(d)可以得出感应电流的方向跟导体是否运动无关解析：(a)、(b)中导体棒运动方向相同，磁场方向相反，电流方向也相反，说明感应电流方向与磁场方向有关，A正确。(a)、(c)磁场方向相同，运动方向与电流方向都不同，说明电流方向与导体运动方向有关，C错误。(b)、(c)中磁场方向、运动方向均不同，电流方向相同，不能得出B选项的结论，(d)中无电流，也不能得出D选项的结论，故B、D均错。答案：A2．某同学用如图所示的实验器材探究电磁感应现象。他连接好电路并检查无误后，闭合开关的瞬间观察到电流表G指针向右偏转。开关闭合后，他将线圈A中的铁芯快速抽出，电流计指针将________(选填“左偏”“右偏”或“不偏”)。解析：闭合开关的瞬间，穿过副线圈的磁通量增加，电流表G指针向右偏转，这说明穿过副线圈的磁通量增加，指针向右偏；开关闭合后，将线圈A中的铁芯快速抽出，穿过副线圈的磁通量减少，电流计指针将向左偏转。答案：左偏3．在探究电磁感应现象中磁通量变化时感应电流方向的实验中，所需的实验器材已用导线连接成如图所示的实验电路。(1)将线圈A插入线圈B中，闭合开关的瞬间，线圈B中感应电流与线圈A中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”)。(2)闭合开关，电路稳定后，某同学想使一线圈中电流逆时针流动，另一线圈中感应电流顺时针流动，可行的实验操作是________。A．抽出线圈A

B．线圈A中插入软铁棒C．使滑动变阻器滑片P右移 D．断开开关解析：(1)将线圈A插入线圈B中，闭合开关的瞬间，穿过线圈B的磁通量变大，由楞次定律可得，线圈B中感应电流与线圈A中电流的绕行方向相反。(2)使一线圈中电流逆时针流动，另一线圈中感应电流顺时针流动，两线圈电流的磁场方向相反，则穿过副线圈的磁通量应增加。抽出线圈A时，穿过副线圈的磁通量减小，原、副线圈电流方向相同，故A错误；线圈A中插入软铁棒，穿过副线圈的磁通量增大，原、副线圈电流方向相反，故B正确；由电路图可知，使滑动变阻器滑片P右移，原线圈电流增大，穿过副线圈的磁通量增大，原、副线圈电流方向相反，故C正确；断开开关，原线圈中没有电流，故D错误。答案：(1)相反(2)BC考查点(二)实验操作的考查4．在研究电磁感应现象的实验中，首先按图甲接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系。然后按图乙将电流表与线圈B连成一个闭合电路，将线圈A、电源、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路。在图甲中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏(不通电时指针停在正中央)。在图乙中：(以下均填“向左”或“向右”或“不”)(1)S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针__________偏转。(2)线圈A放在B中不动，将滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表指针___________偏转。(3)线圈A放在B中不动，突然断开开关S时，电流表指针____________偏转。解析：在图甲中，闭合开关，电流从正接线柱流入电流表，电流表指针向左偏转，即电流从哪侧接线柱流入，指针就向哪侧偏转；在图乙中，闭合开关后，由安培定则可知，线圈A中的电流产生的磁场导致线圈B中的磁通量变化，从而产生感应电流，因此指针会偏转。(1)S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，穿过B的磁场向上，磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将向右偏转。(2)螺线管A放在B中不动，穿过B的磁场向上，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，穿过B的磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将向右偏转。(3)螺线管A放在B中不动，穿过B的磁场向上，突然断开开关S时，穿过B的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从电流表正接线柱流入，则电流表的指针将向左偏转。答案：(1)向右(2)向右(3)向左5．我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分，请补充完整。(1)如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生的感应电流的方向，必须知道_______________________________。(2)如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏。电路稳定后，若向左移动滑动触头，电流表指针向________偏转，若将线圈A抽出，电流表指针向________偏转。(均选填“左”或“右”)解析：(1)探究线圈中感应电流的方向必须先知道：①电流表指针偏转方向与电流从正(负)接线柱流入时的关系，②线圈的绕向，③电流表指针的偏转方向(2)开关闭合时，线圈A产生的磁场由无到有，穿过线圈B的磁通量增加，若将滑动头向左移动，线圈A中电流增加，穿过B的磁通量也增加，且磁场方向未变，所以电流表指针偏转方向与开关闭合时的偏转方向相同，即向右偏转；若将线圈A抽出，穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向左偏转。答案：(1)见解析(2)右左6．在“探究感应电流的方向与哪些因素有关”的实验中，请完成下列实验步骤：(1)为弄清灵敏电流表指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究。某同学想到了多用电表内部某一挡，含有直流电源，他应选用多用电表的________(选填“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”)挡，对灵敏电流表进行测试，由实验可知当电流从正接线柱流入电流表时，指针向右摆动。(2)该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱，再将黑表笔________(选填“短暂”或“持续”)接灵敏电流表的负接线柱，若灵敏电流表的指针向左摆动，说明电流由电流表的________(选填“正”或“负”)接线柱流入灵敏电流表的。(3)实验中该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转，请在图中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁铁的极性