物理选修32人教全程导学笔记第四章电磁感应实验探究感应电流方向的规律

实验：探究感应电流方向的规律知识内容探究感应电流方向的规律考试属性加试课时要求1.探究感应电流的方向与磁通量变化及磁场方向的关系.2.经历探究过程，了解引入“中介”的意义，初步了解决定感应电流方向的因素.探究感应电流方向的规律1．实验原理观察并记录感应电流的方向与磁通量变化情况间的关系．分析实验结果，归纳出决定感应电流方向的因素，总结出判断感应电流方向的方法．2．实验器材条形磁铁，螺线管，零刻度在中央的灵敏电流计，滑动变阻器，一节干电池，电池盒，开关，导线若干．3．实验步骤(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：①接图1连接电路．图1②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和电流表红、黑接线柱接线情况，找出它们之间的关系．(2)观察并记录磁场方向，磁通量变化情况与感应电流方向的关系．①按图2连接电路，明确螺线管的绕线方向．图2②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)向下时抽出线圈的实验．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.N极向下(对着线圈)S极向下原磁场B0方向磁铁运动方向插入抽出插入抽出感应电流方向感应电流的磁场B′方向磁通量变化情况B0与B′方向关系(3)归纳感应电流方向与其他因素的关系4．实验结论感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，这就是楞次定律．5．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．一、实验原理与操作例1(2017·绍兴市高三选考科目适应性考试)在做“探究感应电流方向的规律”的实验中，用如图3所示装置，已知电流从B接线柱流入电表，电流表指针右偏．当释放条形磁铁时，发现指针右偏，则条形磁铁下端是________(填“N”或“S”)极．若条形磁铁按上述进入后，静止于线圈内，电流归零后，再释放，从线圈的下端穿出，则电流表的指针________(填“左”或“右”)偏．图3答案N左解析当电流从B接线柱流入电表，电流表指针右偏，说明释放条形磁铁时产生的感应电流从B接线柱流入电表，根据右手螺旋定则可知感应电流的磁场向上，根据楞次定律“增反减同”可知，条形磁铁的磁场向下，所以条形磁铁的下端是N极．条形磁铁穿出线圈，根据楞次定律可知感应电流的磁场向下，根据右手螺旋定则可知感应电流从A接线柱流入电表，电流表指针左偏．例2(2016·诸暨市联考)为了探究电磁感应现象，某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图4所示的方式连接．当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏．由此可知，图4(1)当滑动变阻器的滑片P向右移动时，灵敏电流计的指针________(填“左偏”“不动”或“右偏”)；(2)将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针________(填“左偏”“不动”或“右偏”)，此时线圈A与线圈B中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”)．答案(1)右偏(2)左偏相同解析(1)由题意知，闭合开关时灵敏电流计指针向右偏，而闭合开关时B中磁场增强，当P向右移动时，A所在电路中电流增大，B中磁场增强，所以指针仍向右偏；(2)将A拔出时，B中磁场减弱，感应电流方向改变，所以电流计指针向左偏，此时它们产生的磁场方向相同，故A、B中电流绕行方向相同．针对训练1(2016·舟山定海一中高二上学期期中)(1)如图5的器材可用来研究电磁感应现象及判定感应电流的方向，其中连线正确的是________(填“A”或“B”)．图5(2)(多选)将线圈L1插入线圈L2中，合上开关S，能使线圈L2中感应电流的磁场方向与线圈L1中原磁场方向相同的实验操作是()A．插入铁芯F B．拔出线圈L1C．使变阻器阻值R变大 D．断开开关S答案(1)A(2)BCD解析(1)探究电磁感应现象实验电路分两部分，电源、开关、滑动变阻器、一个线圈组成闭合电路，电流计与另一个线圈组成另一个闭合电路；由题图电路图可知，图A所示电路正确．(2)插入铁芯，磁通量增大，产生的感应电流与原电流绕行方向相反，故A错误；拔出线圈L1，磁通量减小，产生的感应电流与原电流绕行方向相同，感应电流的磁场方向与线圈L1中原磁场方向相同，故B正确；使滑动变阻器阻值增大，电流减小，产生的磁通量减小，产生的感应电流与原电流绕行方向相同，故C正确；断开开关，产生的磁通量减小，产生的感应电流与原电流绕行方向相同，故D正确，故选B、C、D.二、探究感应电流方向的规律的综合考查例3有一电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转．现把它与一个线圈串联，试就如图6中各图指出：图6(1)图甲中灵敏电流计指针的偏转方向为__________．(填“偏向正极”或“偏向负极”)(2)图乙中磁铁下方的极性是________．(填“N极”或“S极”)(3)图丙中磁铁的运动方向是________．(填“向上”或“向下”)(4)图丁中线圈从上向下看电流方向是________．(填“顺时针”或“逆时针”)答案(1)偏向正极(2)S极(3)向上(4)顺时针解析(1)磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向下，根据楞次定律感应电流方向俯视为逆时针方向，从正接线柱流入电流计，指针偏向正极；(2)由题图乙可知，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，又磁通量增加，根据楞次定律可知，磁铁下方的极性为S极；(3)通过线圈的磁场方向向下，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，磁通量减小，磁铁向上运动；(4)磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向上，根据楞次定律感应电流方向俯视为顺时针方向．针对训练2在探究感应电流方向的实验中，若电流方向如图7所示，请在图中画出线圈的绕线方向．图7答案见解析图解析由于通过线圈的磁场方向向下，磁通量减少，则感应电流的磁场阻碍原磁通量的变化，故感应电流的磁场方向也向下，根据安培定则可以得到线圈的绕线方向，如图所示．例4在探究感应电流方向的规律实验中，(1)为了能明显地观察到实验现象，请在如图8所示的实验器材中，选择必要的器材，在图中用实线连接成相应的实物电路图．图8(2)将线圈E插入线圈F中，闭合开关时，线圈F中感应电流与线圈E中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”)．(3)在开关处于闭合状态将线圈E拔出时，线圈F中的感应电流与线圈E中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”)．答案(1)见解析图(2)相反(3)相同解析(1)实物电路图如图所示(2)闭合开关时，通过线圈F的磁通量增大，由楞次定律可判断，感应电流的磁场阻碍原磁场的增加，即线圈F中感应电流与线圈E中电流的绕行方向相反．(3)保持开关闭合，将线圈E拔出时，线圈F中磁通量减少，由楞次定律可判断，线圈F中的感应电流与线圈E中电流的绕行方向相同.1．(实验器材)(2017·湖州市高三第一学期期末调研测试)在“探究感应电流方向的规律”实验中，实验仪器如图9所示，其中电表应采用________(填字母)．图9A．电压表B．欧姆表C．灵敏电流计D．量程为0～3A的电流表答案C2．(实验原理及操作)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10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”)图10答案(1)电流表指针偏转方向与电流方向间的关系(2)右左解析(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；由偏转方向得出电流流入电表的方向，再进一步得到线圈中电流的流向，即必须知道电流表指针偏转方向与电流方向间的关系．(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，若将滑动触头向左移动，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．3．(实验原理及操作)(2017·嘉兴市普通高校招生选考科目教学测试)如图11所示为“探究感应电流方向的规律”实验时所用电路，闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么闭合开关后将线圈A迅速插入线圈B时，灵敏电流计指针将________；接着将滑动变阻器的滑片迅速向右拉时，灵敏电流计指针________．(均填“左偏”或“右偏”)图11答案右偏左偏解析开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向右偏转，说明穿过线圈B的磁通量增大时，灵敏电流计的指针向右偏转；闭合开关后当线圈A迅速插入线圈B时，穿过线圈B的磁通量增大，故灵敏电流计的指针向右偏转；将滑动变阻器的滑片迅速向右拉时，线圈A中的电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，故灵敏电流计的指针向左偏转．4．(探究感应电流方向的规律的综合考查)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．(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，电流由电流表的________(选填“正”或“负”)接线柱流入灵敏电流表，此时灵敏电流表的指针向左摆动．(3)如图12所示，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