资源简介

(共64张PPT)
第十一章　电磁感应
实验探究课十四　探究影响感应电流方向的因素
原理装置图
1．改变穿过闭合回路的磁通量，回路中有感应电流。
2．利用电流表指针偏转方向确定影响感应电流方向的因素。

实验储备·一览清
操作要求
1．确定电流表指针偏转方向与电流方向的关系。
(1)按照原理图连接电路。
(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，发现电流表指针偏转后立即断开开关。
(4)记录电流方向与电流表的指针偏转方向，找出它们之间的关系。
2．确定感应电流方向与磁通量变化情况的关系。
(1)按照原理图连接电路，明确线圈的绕线方向。
(2)按照控制变量的方法分别进行N极(S极)向下插入线圈和N极(S极)向上抽出线圈时的实验。
(3)观察并记录磁体磁场方向、感应电流方向、感应电流的磁场方向，并将结果填入表格。
注意事项
1．确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要用试触法并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流表。
2．电流表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。
数据 处理 1．以下面四种情况为例，实验结果如下：
①N极(S极)向下时插入线圈，线圈内磁通量增加时的情况
磁极方向 磁场方向 感应电流的方向 感应电流的磁场方向
N极向下 向下 逆时针(俯视) 向上
S极向下 向上 顺时针(俯视) 向下
数据 处理 ②N极(S极)向下时抽出线圈，线圈内磁通量减少时的情况
磁极方向 磁场方向 感应电流的方向 感应电流的磁场方向
N极向下 向下 顺时针(俯视) 向下
S极向下 向上 逆时针(俯视) 向上
数据 处理 2．实验结论
当线圈中磁通量增加时，感应电流的磁场方向跟磁体的磁场方向相反。
当线圈中磁通量减少时，感应电流的磁场方向跟磁体的磁场方向相同。
实验类型·全突破
类型1　教材原型实验
[典例1]　如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。
(1)如果在闭合开关时发现灵敏电流表的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流表指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
(2)(多选)连接好电路后，并将A线圈插入B线圈中，若要使灵敏电流表的指针向左偏转，可采取的操作是________。
A．插入铁芯
B．拔出A线圈
C．滑动变阻器的滑片向左滑动
D．断开开关S瞬间
向右
BD
(3)G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图甲所示，即电流从电流表G的左接线柱进入时，指针也从中央向左偏。现把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图乙中的条形磁体的运动方向是向________(选填“上”或“下”)；图丙中的条形磁体下端为________(选填“N”或“S”)极。
下
S
[解析]　(1)已知闭合开关瞬间，B线圈中的磁通量增大，产生的感应电流使灵敏电流表的指针向右偏转；当开关闭合后，将A线圈迅速插入B线圈中时，B线圈中的磁通量增大，所以产生的感应电流也应使灵敏电流表的指针向右偏转。
(2)要使灵敏电流表的指针向左偏转，则B线圈中的磁通量应减小。插入铁芯时，B线圈中的磁通量增大，故A错误；拔出A线圈时，B线圈中的磁通量减小，故B正确；滑动变阻器的滑片向左滑动时，回路中电阻减小，电流增大，B线圈中的磁通量增大，故C错误；断开开关S瞬间，电流减小，B线圈中的磁通量减小，故D正确。
(3)题图乙中灵敏电流表指针向左偏转，可知线圈中感应电流的方向是顺时针(俯视)，由安培定则可知，感应电流的磁场方向向下，由楞次定律可知，条形磁体应向下插入；题图丙中灵敏电流表指针向右偏转，则线圈中感应电流的方向为逆时针(俯视)，由安培定则可知，感应电流的磁场方向向上，条形磁体向上拔出，即磁通量减小，由楞次定律可知，条形磁体的磁场方向应该向上，所以条形磁体上端为N极，下端为S极。
[典例2]　为探究“影响感应电流方向的因素”，某同学所做实验如下：
(1)首先按图1甲所示连接电路，闭合开关后，发现灵敏电流表指针向左偏转；再按图1乙所示连接电路，闭合开关后，发现电流表指针向右偏转。进行上述实验的目的是检验________。
A．各仪器及导线是否完好
B．干电池是否为新电池
C．电流表测量的电流是否准确
D．电流表指针偏转方向与电流方向的关系
D
(2)接下来用如图2所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向。某次实验中在条形磁体插入螺线管的过程中，观察到电流表指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿________(选填“顺时针”或“逆时针”)
方向，由此可推断磁体下端的磁极为_______
(选填“N”或“S”)极。
顺时针
S
(3)用通电螺线管代替条形磁体，实验器材如图3所示，请完善实物连接图。
见解析图
(4)连好电路，并将B线圈插入A线圈中。在闭合开关瞬间，发现灵敏电流表的指针向右偏了一下，若要使灵敏电流表的指针向左偏转，滑动变阻器的滑片应向________(选填“左”或“右”)滑动。
右
[解析]　(1)进行上述实验的目的是检验电流表指针偏转方向与电流方向的关系，故D正确。
(2)观察到电流表指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿顺时针方向，根据右手螺旋定则和楞次定律可知磁体下端的磁极为S极。
(3)根据实验原理连接实物图如图所示。
(4)在闭合开关瞬间，发现灵敏电流表的指针向右偏了一下，可知B线圈中电流增大时，灵敏电流表的指针向右偏转，若要使灵敏电流表的指针向左偏转，需减小B线圈中的电流，则滑动变阻器的滑片应向右滑动。
类型2　拓展创新实验
[典例3]　某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置。
(1)实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度Δd，如图乙所示，Δd＝_______________________ mm。
5.666(5.665～5.667均可)
(2)在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间Δt内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样的实验设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：在Δt时间内__________________________________。
穿过螺线管的磁通量的变化量
(3)得到多组Δt与E的数据之后，若以E为纵坐标、Δt为横坐标画出E-Δt图像，发现图像是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以________为横坐标。
(4)根据改进后画出的图像得出的结论是：在误差允许的范围内，______________。
见解析
(5)其他条件都不变，若换用匝数加倍的线圈做实验，根据实验数据所作出的那条直线，其斜率______(选填“减半”“不变”或“加倍”)。
加倍
[解析]　(1)螺旋测微器固定刻度为5.5 mm，可动刻度为0.01 mm×16.6＝0.166 mm，所以最终读数为5.5 mm＋0.166 mm＝5.666 mm。
(2)在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与螺线管之间相对位置的改变量都一样，穿过螺线管的磁通量的变化量ΔΦ都相同。
(3)根据E＝n，因ΔΦ不变，E与成正比，横坐标为是。
(4)在误差允许的范围内，感应电动势与磁通量变化率成正比(或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比)。
(5)匝数n加倍后，产生的感应电动势加倍，E-图像纵坐标加倍，横坐标不变，所以新图像的斜率加倍。
创新点解读　(1)实验目的创新：定量探究感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系。
(2)实验器材创新：用光电门测量磁场变化的时间，用电压传感器测量螺线管电压。
[典例4]　软铁环上绕有A、B、C三个线圈，线圈的绕向如图所示，三个线圈分别与另一线圈M、电源和一个电流表相连，当S1闭合、S2断开时，将一磁铁N极向下加速插入线圈M时，电流表指针向右偏转。
(1)保持S1闭合、S2断开，磁铁S极向下加速插入线圈M时，电流表指针________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
(2)保持S1闭合、S2断开，磁铁N极向下插入线圈M后保持不动时，电流表指针________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
(3)保持S1断开，在S2闭合瞬间，电流表指针________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
向左
不
　向右
[解析]　(1)将磁铁N极向下加速插入线圈M时，根据感应电流产生条件和楞次定律可知，M中产生从上往下看逆时针方向的感应电流，则A中电流从左端进，从右端出，A产生的磁场方向从左向右，则C中磁场方向从上向下，且磁场增强，根据楞次定律可知，线圈C中感应电流的磁场方向从下向上，电流表指针向右偏转。同理，保持S1闭合、S2断开，将磁铁S极向下加速插入线圈M时电流表指针向左偏转。
(2)若保持S1闭合、S2断开，将磁铁N极向下插入线圈M中保持不动，线圈M中磁通量不变，故线圈A中无电流，B中无电流，所以线圈C中的磁场不变，磁通量不变，故无感应电流产生，电流表指针不偏转。
(3)若保持S1断开，在S2闭合瞬间，B中电流瞬时增大，软铁环中产生顺时针方向磁场，则C中磁场方向从上向下，且增大，故C会产生感应电流，感应电流的磁场方向从下向上，电流表指针向右偏转。
创新点解读　本实验在教材原型实验的基础上进行创新，三个线圈绕在同一铁芯上，利用互感现象探究电流表中电流流向及感应电流方向，使操作上更加方便。
实验对点训练(十四)
1．物理探究小组选用图示器材和电路研究电磁感应规律。
(1)请用笔画线代替导线，将图中各器材连接起来，组成正确的实验电路。
题号
1
3
5
2
4
6
见解析图
(2)把A线圈插入B线圈中，如果闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，下面操作出现的情况有：
①向右移动滑动变阻器滑片，灵敏电流计指针将向________(选填“左”或“右”)偏转；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，拔出线圈A中的铁芯，灵敏电流计指针将向________(选填“左”或“右”)偏转。
(3)根据实验结果判断产生感应电流的本质是____________________________。
题号
1
3
5
2
4
6
右
左
穿过B线圈的磁通量发生变化
[解析]　(1)将电源、开关、A线圈、滑动变阻器串联成一个回路，再将灵敏电流计与B线圈串联成另一个回路，实验电路如图所示。
题号
1
3
5
2
4
6
(2)①闭合开关，穿过B线圈的磁通量增大，灵敏电流计的指针向右偏了一下，滑动变阻器滑片向右移动则接入电路的电阻减小，电流增大，穿过B线圈的磁通量增大，指针向右偏转；②拔出铁芯，磁通量减小，指针向左偏转。
(3)产生感应电流的本质是穿过B线圈的磁通量发生变化。
题号
1
3
5
2
4
6
2．为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示。已知线圈由a端开始绕至b端；当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。
题号
1
3
5
2
4
6
(1)将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转。俯视线圈，其绕向为________(选填“顺时针”或“逆时针”)。
(2)当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时，指针向右偏转。俯视线圈，其绕向为________(选填“顺时针”或“逆时针”)。
题号
1
3
5
2
4
6
顺时针
逆时针
[解析]　(1)磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，磁铁产生的磁场方向向下且增强，感应磁场方向向上，根据安培定则可知感应电流方向为逆时针方向(俯视线圈)且电流方向在线圈中为b→a并流入电流计左端，可知线圈为顺时针绕向。
(2)条形磁铁从题图中虚线位置向右远离L时，线圈的磁场方向向上且减弱，感应电流从电流计右端流入，根据安培定则可知线圈为逆时针绕向。
题号
1
3
5
2
4
6
3．在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，
(1)为安全检测灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系，在给出的实物图(如图甲)中，将需要的实验仪器正确连成完整的实验电路。
题号
1
3
5
2
4
6
见解析图
(2)电路中定值电阻的作用主要是为了________。
A．减小电路两端的电压，保护电源
B．增大电路两端的电压，保护电源
C．减小电路中的电流，保护灵敏电流表
D．减小电路中的电流，便于观察灵敏电流表的读数
题号
1
3
5
2
4
6
C
(3)(多选)关于图乙所示实验，下列说法正确的是________。
A．判断感应电流的方向时，需要先确定线圈的绕法
B．实验中需要将条形磁体的磁极快速插入或快速拔出，感应电流的产生将更加明显
C．实验中将条形磁体的磁极插入或拔出时，
不管缓慢，还是迅速，对实验现象都不影响
D．将N极向下插入线圈或将S极向下插入线圈，
电流表的偏转方向相同
题号
1
3
5
2
4
6
AB
[解析]　(1)为安全检测灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系，应将电源和电流表连接，考虑到灵敏电流表的内阻很小，需接入大电阻保护电表，几个元件串联连接，完整的实验电路如图。
题号
1
3
5
2
4
6
(2)因灵敏电流表的内阻很小，直接接电源容易满偏，则接入定值电阻的作用主要是为了减小电路中的电流，保护灵敏电流表，故C正确。
题号
1
3
5
2
4
6
(3)判断感应电流的方向时，用楞次定律需要知道线圈流过电流时原磁场的方向，则需要先确定线圈的绕法，故A正确；实验中将条形磁体的磁极快速插入或快速拔出，磁通量的变化率更大，产生的感应电流更大，指针的偏转幅度更大，产生的现象将更加明显，故B正确，C错误；将N极向下插入线圈或将S极向下插入线圈，磁通量都增大，但两种方式的原磁场方向相反，由楞次定律可知感应电流方向相反，电流表的偏转方向相反，故D错误。
题号
1
3
5
2
4
6
4．在研究电磁感应的实验中，实验装置如图所示。线圈C与灵敏电流表构成闭合电路。电源、开关、带有铁芯的线圈A、滑动变阻器构成另一个独立电路。表格中的第三行已经列出了实验操作以及与此操作对应的电流表的表针偏转方向，
请以此为参考，把表格填写完整。
题号
1
3
5
2
4
6
题号
1
3
5
2
4
6
实验操作 电流表的表针偏向
1．闭合开关S瞬间 表针向______摆动
2．在开关S闭合的情况下，滑动变阻器的滑片向右滑动时 表针向右摆动
3．在开关S闭合的情况下，线圈A远离线圈C时 表针向________摆动
4．在开关S闭合的情况下，将线圈A中的铁芯抽出时 表针向________摆动
左
右
右
[解析]　由操作2可知，在开关S闭合的情况下，滑动变阻器的滑片向右滑动时，电阻变大，电流减小，此时穿过线圈C的磁通量减小，表针向右摆动；操作1闭合开关S瞬间，电流变大，穿过线圈的磁通量增加，则表针向左摆动；操作3在开关S闭合的情况下，线圈A远离线圈C时，穿过线圈C的磁通量减小，则表针向右摆动；操作4在开关S闭合的情况下，将线圈A中的铁芯抽出时，穿过线圈C的磁通量减小，则表针向右摆动。
题号
1
3
5
2
4
6
5．(1)在探究楞次定律的实验中，除需要已知绕向的螺线管、条形磁体外，还要用到一个电表，请从下列电表中选择________。
A．量程为0～3 V的电压表
B．量程为0～3 A的电流表
C．量程为0～0.6 A的电流表
D．零刻度在中间的灵敏电流计
题号
1
3
5
2
4
6
D
(2)某同学按下列步骤进行实验：
①将已知绕向的螺线管与电表连接；
②设计表格：记录分别将条形磁体N、S极插入或抽出过程中引起感应电流的磁场方向、磁通量的变化、感应电流的方向、感应电流的磁场方向；
题号
1
3
5
2
4
6
③分析实验结果，得出结论。
上述实验中，漏掉的实验步骤是要查明__________________________________________的关系。
(3)在上述实验中，当磁体插入螺线管的速度变快，电表指针偏角______(选填“不变”“变大”或“变小”)。
题号
1
3
5
2
4
6
电流流入电表方向与电表
指针偏转方向
变大
(4)如图所示，图甲为某实验小组利用微电流传感器做验证楞次定律实验时，在计算机屏幕上得到的波形。横坐标为时间t，纵坐标为电流I，根据图线分析知道：将条形磁体的N极插入圆形闭合线圈时得到图甲中①所示图线，现用该磁体，如图乙所示，从很远处按原方向沿一圆形线圈的轴线匀速运动，并穿过线圈向远处而去，图丙中较正确地反映线圈中电流I与时间t关系的是________。
题号
1
3
5
2
4
6
B
题号
1
3
5
2
4
6
A 　　　　　　　B
C 　　　　　　　D
[解析]　(1)在探究楞次定律的实验中，除需要已知绕向的螺线管、条形磁体外，还要用到一个零刻度在中间的灵敏电流计。故选D。
(2)依据以上操作，实验中漏掉的实验步骤是要查明电流流入电表方向与电表指针偏转方向的关系。
(3)当磁体插入螺线管的速度变快，磁通量变化越快，感应电流也越大，电表指针偏角变大。
题号
1
3
5
2
4
6
(4)条形磁体的N极迅速插入感应线圈时，得到题图甲中①所示图线，现有题图乙所示磁体自远处匀速沿一圆形线圈的轴线靠近线圈，由楞次定律得出感应电流方向与题图甲中①所示电流方向相反，为正方向；当远离线圈时，感应电流方向为负方向。故选B。
题号
1
3
5
2
4
6
6．小明学了有关电磁方面的知识后，设计了如图所示的甲、乙两个装置。
题号
1
3
5
2
4
6
(1)为了探究电磁感应现象，小明应选用________装置进行实验(选填“甲”或“乙”)。
(2)小明选用甲装置探究有关知识时，进行了如下的操作，其中不能使电流表指针发生偏转的是______(选填序号)。
①让导体棒ab在磁场中斜向上运动
②让导体棒ab在磁场中沿水平方向左右运动
③让导体棒ab沿竖直方向上下运动
题号
1
3
5
2
4
6
甲
③
(3)如果在乙装置的实验中，当开关闭合时，发现导体棒ab向左运动，若要使导体棒ab向右运动，你采取的措施是____________________________________________________。
(4)甲、乙两图的原理分别用于制造________和________(均选填“电动机”或“发电机”)。
题号
1
3
5
2
4
6
将磁体N、S极对调(或将连接电源两极的导线对调)
发电机
电动机
[解析]　(1)电磁感应现象是研究磁生电的现象，甲装置用来研究导体棒切割磁感线产生感应电流，乙装置用来研究磁场对通电导线的作用力，故选甲装置。
题号
1
3
5
2
4
6
(2)U形磁体中间部位，磁感线沿竖直分布。对甲装置，要产生感应电流，导体棒需切割磁感线。让导体棒ab在磁场中斜向上运动以及让导体棒ab在磁场中沿水平方向左右运动，都切割磁感线，都能产生感应电流，都能使电流表指针发生偏转；让导体棒ab沿竖直方向上下运动，导体棒没有切割磁感线，故不会产生感应电流，不能使电流表指针发生偏转，故选③。
题号
1
3
5
2
4
6
(3)如果在乙装置的实验中，当开关闭合时，发现导体棒ab向左运动，是由于导体棒ab受到安培力作用，若要使导体棒ab向右运动，只需要改变电流的方向或磁场的方向即可，可以采取的措施是：将磁体N、S极对调(或将连接电源两极的导线对调)。
(4)题图甲是导体棒切割磁感线产生感应电流，是制造发电机的原理；题图乙是通电导体棒在磁场中受安培力作用发生运动，是制造电动机的原理。
题号
1
3
5
2
4
6
谢 谢 ！

展开更多......

收起↑