第三讲　实验：探究影响感应电流方向的因素

第三讲实验：探究影响感应电流方向的因素一、基本原理与操作原理装置图操作要领穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管中会产生感应电流(1)确定电流表指针偏转方向与电流方向及电流表红、黑接线柱的关系(2)操作：安装好仪器后，把条形磁铁插入、拔出螺线管。(3)记录：记录磁场方向、电流方向、磁通量大小变化情况，并填入表格二、实验核心关键点1．数据处理以下面四种情况为例：表1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(从上往下看)感应电流的磁场方向甲磁场方向向下逆时针向上乙磁场方向向上顺时针向下表2线圈内磁通量减少时的情况2．实验结论表1说明：当线圈中磁通量增加时，感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反。表2说明：当线圈中磁通量减少时，感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同。图号磁场方向感应电流的方向(从上往下看)感应电流的磁场方向丙磁场方向向下顺时针向下丁磁场方向向上逆时针向上3．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。考法一实验原理与操作1．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。(2)开关闭合时，穿过线圈B的磁通量增加，若将滑动触头向左移动，线圈A中电流增加，穿过B的磁通量也增加，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2．在“探究电磁感应的产生条件”的实验中，先按如图甲所示连线，不通电时，电流计指针停在正中央，闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏。然后按如图乙所示将灵敏电流计与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电源、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路。(1)图甲电路中，串联定值电阻R的主要作用是____________。A．减小电源两端的电压，保护电源B．增大电源两端的电压，保护开关C．减小电路中的电流，保护灵敏电流计D．减小电路中的电流，保护开关(2)图乙中，S闭合后，在原线圈A插入副线圈B的过程中，灵敏电流计的指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。(3)图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，灵敏电流计指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。(4)图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开S时，灵敏电流计指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。解析：(1)电路中串联定值电阻，目的是减小电流，保护灵敏电流计，故选C。(2)由题知，当电流从灵敏电流计正接线柱流入时，指针向左偏转。S闭合后，将线圈A插入线圈B的过程中，穿过B的磁场向下，磁通量增加，由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计正接线柱流入，则灵敏电流计的指针将向左偏转。(3)线圈A放在B中不动，将滑动变阻器的滑片向左滑动时，穿过B的磁通量增加，感应电流同(2)指针将向左偏转。(4)线圈A放在B中不动，突然断开S时，穿过B的磁通量减少，由楞次定律可知，感应电流与(2)相反，指针将向右偏转。答案：(1)C

(2)向左(3)向左(4)向右3．在“探究电磁感应的产生条件”实验中，实物连线后如图1所示。感应线圈组的内外线圈的绕线方向如图2粗线所示。(1)接通电源，闭合开关，G表指针会有大的偏转，几秒后G表指针停在中间不动，电流从正接线柱流入G表指针右偏。将滑动变阻器的触头迅速向右滑动时，G表指针________(“不动”“右偏”“左偏”“不停振动”)；迅速抽出铁芯时，G表指针________(“不动”“右偏”“左偏”“不停振动”)。(2)断开开关和电源，将铁芯重新插入内线圈中，把直流输出改为交流输出，其他均不变。接通电源，闭合开关，G表指针________(“不动”“右偏”“左偏”“不停振动”)。(3)仅用一根导线，如何判断G表内部线圈是否断了？解析：(1)将滑动变阻器的触头向右滑动时，电路中电阻减小，从B端流入的电流增大，磁场增强，根据题图2线圈中绕线方向和楞次定律，电流应从A端流入线圈，G表指针左偏；迅速抽出铁芯时，磁场变弱，G表指针偏转应与之前相反，右偏。(2)改为交流输出后，磁场不停发生变化，根据楞次定律可知感应磁场也在不停变化，G表指针不停振动。(3)晃动G表，观察指针偏转程度；用导线将正负极短接，晃动G表，观察指针偏转程度，若两次偏转程度相同，短接以后指针偏转程度没有减小，则内部线圈已经断了，反之则内部线圈未断。答案：(1)左偏右偏(2)不停振动(3)见解析考法二数据处理4．根据如图甲、乙、丙、丁所示进行电路图的连接与实验操作，并填好实验现象记录表格。

甲乙丙丁实验操作S极插入线圈S极拔出线圈N极插入线圈N极拔出线圈原来磁场的方向

原来磁场的磁通量变化

感应电流方向(俯视)

感应电流的磁场方向

原磁场与感应电流的磁场方向的关系

请根据上表所填内容分析，感应电流的磁场方向是否总是与原磁场方向相反或相同？什么时候相反？什么时候相同？感应电流的磁场对原磁场磁通量变化有何影响？答案：向上向上向下向下增大减小增大减小顺时针逆时针逆时针顺时针向下向上向上向下相反相同相反相同不一定，有时相反，有时相同；闭合回路中原磁场的磁通量增加时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反；闭合回路中原磁场的磁通量减少时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同；感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化。续表5．为了探究磁场产生电流的条件，某同学做了下面实验(如图所示)：研究对象：线圈B和电流表构成的闭合回路；磁场提供：通电线圈A。该同学完成实验后，绘制表格如下：

电流表的指针断开开关，移动变阻器滑片a接通开关，移动变阻器滑片偏转接通开关，变阻器滑片不移动不偏转断开开关瞬间b(1)表格中，a处应为________，b处应为________。(填“偏转”或“不偏转”)(2)由上面实验我们得出在磁场中产生感应电流的条件是___________________。解析：(1)断开开关，移动变阻器的滑片，穿过副线圈的磁通量不变，不产生感应电流，指针不偏转；断开开关的瞬间，穿过副线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，指针发生偏转。(2)由实验可知，穿过闭合回路的磁通量发生变化时，电路产生感应电流。答案：(1)不偏转偏转(2)见解析6．(2022·成都七中月考)某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素”的实验。(1)首先按图甲连接电路，闭合开关后，电流计指针向右偏转；再按图乙连接电路，闭合开关后，电流计指针向左偏转。进行上述操作的目的是________。A．检查电流计对电路中电流的测量是否准确B．检查干电池是否为新电池C．判断电流计指针偏转方向与电流方向的关系(2)接下来用图丙所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向。某次实验时在条形磁铁插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转转，说明螺线管中的电流方向(从上往下看)为________(填“顺时针”或“逆时针”)。(3)下表是该小组的同学设计的实验记录表的一部分，表中记录了实验现象，还有一项需要推断的实验结果未填写，请帮助该小组的同学填写(填“垂直纸面向外”或“垂直纸面向里”)。操作N极朝下插入螺线管从上往下看的平面图(B0表示原磁场，即磁铁产生的磁场)原磁场通过螺线管的磁通量的变化增加感应电流的方向(从上往下看)沿逆时针方向感应电流产生的磁场B′的方向

(4)该小组的同学通过实验探究，对楞次定律有了比较深刻的认识。结合以上实验，有同学认为，理解楞次定律，关键在于理解________(填“B0”或“B′”)总是要阻碍________(填“B0”或“B′”)磁通量的变化。解析：(1)题中操作及电流计的指针偏转方向说明电流从电流计的“＋”接线柱流入时，电流计指针向右偏转，电流从电流计的“－”接线柱流入时，电流计指针向左偏转。进行上述实验的目的是推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系，以便于在后续实验中根据电流计指针的偏转方向判断螺线管