第十二章　電磁感應(yīng) 第62課時　探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件　探究影響感應(yīng)電流方向的因素　實驗增分課

第62課時探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件探究影響感應(yīng)電流方向的因素[實驗增分課]裝置原理1.探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件（1）開關(guān)的閉合、斷開瞬間觀察電流計的指針是否偏轉(zhuǎn)；（2）開關(guān)的閉合狀態(tài)下，迅速移動滑動變阻器的滑片，觀察電流計的指針是否偏轉(zhuǎn)。2.探究影響感應(yīng)電流方向的因素（1）根據(jù)電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系，找出感應(yīng)電流的方向。（2）觀察并記錄感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體運動方向或磁通量變化情況間的關(guān)系。分析實驗結(jié)果，歸納出影響感應(yīng)電流方向的因素，總結(jié)出判斷感應(yīng)電流方向的方法實驗過程實驗1：探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件開關(guān)和變阻器的狀態(tài)線圈B中是否有電流開關(guān)閉合瞬間開關(guān)斷開瞬間開關(guān)閉合時，滑動變阻器不動開關(guān)閉合時，迅速移動滑動變阻器的滑片實驗2：探究條形磁鐵插入或拔出線圈時感應(yīng)電流的方向（1）確定電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系。（2）觀察并記錄磁場方向，分析磁通量變化情況與感應(yīng)電流方向的關(guān)系。實驗3：探究導(dǎo)體切割磁感線時感應(yīng)電流的方向（1）用與實驗2相同的方法判斷電流方向與電流計指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。（2）按圖丙連接電路。（3）沿不同方向運動導(dǎo)體棒，觀察并記錄磁場方向、導(dǎo)體棒運動方向和電流方向，將結(jié)果記錄在設(shè)計的表格中。（4）分析電流方向與磁通量變化情況之間的關(guān)系注意事項（1）確定電流方向與電流計指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系時，要用試觸法并注意減小電流強度，防止電流過大或通電時間過長損壞電流計。（2）電流計選用零刻度在中間的靈敏電流計。（3）實驗前設(shè)計好表格，并明確線圈的繞線方向。（4）按照控制變量的思想進行實驗。（5）進行一種操作后，等電流計指針回零后再進行下一步操作【典例1】探究感應(yīng)電流方向的實驗所需器材包括：條形磁鐵、電流計、線圈、導(dǎo)線、一節(jié)干電池（用來查明線圈中電流的流向與電流計中指針偏轉(zhuǎn)的方向的關(guān)系）。（1）實驗現(xiàn)象如圖所示，根據(jù)實驗現(xiàn)象，完成以下內(nèi)容：①比較甲圖和丁圖，發(fā)現(xiàn)電流計指針偏轉(zhuǎn)的方向相同，這是因為當(dāng)磁鐵N極插入線圈及磁鐵S極拔出線圈時，感應(yīng)電流的磁場方向相同。②實驗結(jié)論：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的（磁場）磁通量的變化。（2）為進一步弄清電流計指針擺動方向與電流方向的關(guān)系，可以使用一節(jié)干電池進行探究。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)選用多用電表的歐姆擋對電流計進行測試。實驗發(fā)現(xiàn)當(dāng)電流從正接線柱流入電流計時，指針向右擺動。（3）為了能進一步了解感應(yīng)電流大小隨時間變化的關(guān)系，要使用電流傳感器，連接好后，以甲圖為例，圖示方向為正方向，讓磁鐵從線圈上方釋放，你認為在磁鐵豎直穿過整個線圈的過程中，傳感器顯示的電流i隨時間t變化的圖像應(yīng)該是A。解析：（1）①由題圖可知，比較甲圖和丁圖，發(fā)現(xiàn)電流計指針偏轉(zhuǎn)的方向相同，這是因為當(dāng)磁鐵N極插入線圈及磁鐵S極拔出線圈時，感應(yīng)電流的磁場方向相同；②感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的（磁場）磁通量的變化。（2）多用電表內(nèi)部某一擋含有直流電源，依據(jù)歐姆表內(nèi)部有電源可知是用多用電表的歐姆擋對電流計進行測試。（3）當(dāng)磁鐵完全進入線圈內(nèi)時，穿過線圈的磁通量不變，則不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁鐵會加速運動，當(dāng)?shù)竭_線圈底部時，磁通量變化率大于磁鐵進入線圈時的磁通量變化率，依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，可知到達底部的感應(yīng)電流較大，再由楞次定律可知，磁鐵進入與離開線圈時的感應(yīng)電流方向相反，故選A?！镜淅?】物理探究小組選用圖示器材和電路研究電磁感應(yīng)規(guī)律。（1）請用筆畫線代表導(dǎo)線，將圖中各器材連接起來，組成正確的實驗電路。答案：見解析圖（2）把A線圈插入B線圈中，如果閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏轉(zhuǎn)了一下，下面操作出現(xiàn)的情況有：①向右移動滑動變阻器滑片，靈敏電流計指針將向右（選填“左”或“右”）偏轉(zhuǎn)；②保持滑動變阻器滑片位置不變，拔出線圈A中的鐵芯，靈敏電流計指針將向左（選填“左”或“右”）偏轉(zhuǎn)；（3）根據(jù)實驗結(jié)果判斷產(chǎn)生感應(yīng)電流的本質(zhì)是穿過B線圈的磁通量發(fā)生變化。解析：（1）將電源、開關(guān)、A線圈、滑動變阻器串聯(lián)成一個回路，再將電流計與B線圈串聯(lián)成另一個回路，電路圖如圖所示。[說明：滑動變阻器接下端左接線柱也正確，相應(yīng)（2）中①填“左”]（2）①閉合開關(guān)，穿過B線圈的磁通量增大，靈敏電流計的指針向右偏了一下，滑片向右移動則接入電路的電阻減小，電流增大，磁通量增大，指針向右偏轉(zhuǎn)；②拔出鐵芯，磁通量減小，指針向左偏轉(zhuǎn)。（3）產(chǎn)生感應(yīng)電流的本質(zhì)是穿過B線圈的磁通量發(fā)生變化。1.某學(xué)習(xí)小組同學(xué)采用如圖甲所示的裝置探究“影響感應(yīng)電流方向的因素”，螺線管A、滑動變阻器、開關(guān)、電池構(gòu)成閉合回路；螺線管B與電流計構(gòu)成閉合電路，螺線管B套在螺線管A的外面。（1）要想使電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，下列四種操作中可行的是BCD。A.閉合開關(guān)，螺線管A和螺線管B相對靜止向上運動B.閉合開關(guān)，螺線管B不動，螺線管A插入或拔出螺線管BC.閉合開關(guān)，螺線管A、B不動，移動滑動變阻器的滑片D.螺線管A、B和滑動變阻器的滑片不動，閉合或斷開開關(guān)（2）利用圖乙所示的裝置進一步探究感應(yīng)電流的方向與磁通量變化的關(guān)系，螺線管B與電流計構(gòu)成閉合電路。正確連接好實驗電路后，將條形磁鐵N極朝下插入螺線管B，觀察到靈敏電流計G的指針向右偏。①將條形磁鐵N極朝下拔出螺線管B，觀察到靈敏電流計G的指針向左偏（選填“向左偏”或“向右偏”）；②將條形磁鐵S極朝下插入螺線管B，觀察到靈敏電流計G的指針向左偏（選填“向左偏”或“向右偏”）。解析：（1）要想使電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即螺線管B與電流計構(gòu)成的閉合電路產(chǎn)生感應(yīng)電流，穿過螺線管B的磁通量發(fā)生變化。閉合開關(guān)，螺線管A和螺線管B相對靜止向上運動，穿過螺線管B的磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A錯誤；閉合開關(guān)，螺線管B不動，螺線管A相當(dāng)于電磁鐵，插入或拔出螺線管B的過程中，穿過螺線管B的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B正確；閉合開關(guān)，螺線管A、B不動，移動滑動變阻器的滑片，則通過螺線管A的電流發(fā)生變化，產(chǎn)生的磁場變化，穿過螺線管B的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C正確；螺線管A、B和滑動變阻器的滑片不動，閉合或斷開開關(guān)瞬間通過螺線管A的電流發(fā)生變化，產(chǎn)生的磁場變化，穿過螺線管B的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D正確。（2）①將條形磁鐵N極朝下拔出螺線管B，磁通量變化與插入的變化相反，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相反，觀察到靈敏電流計G的指針向左偏。②將條形磁鐵S極朝下插入螺線管B，穿過螺線管B的磁場方向與N極朝下插入的磁場方向相反，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向相反，觀察到靈敏電流計G的指針向左偏。2.（1）圖甲是“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”的實驗裝置。①如果在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一下，那么合上開關(guān)后，將A線圈迅速插入B線圈中，電流計指針將向右（選填“向左”“向右”或“不”）偏轉(zhuǎn)；②按圖甲連好電路，并將A線圈插入B線圈中后，若要使靈敏電流計的指針向左偏轉(zhuǎn)，可采取的操作是BD。A.插入鐵芯 B.拔出A線圈C.變阻器的滑片向左滑動 D.斷開開關(guān)S瞬間（2）某同學(xué)在做實驗時突發(fā)奇想，將開關(guān)接在B線圈所在回路，如圖乙所示，則在閉合和斷開開關(guān)時，不能（選填“能”或“不能”）觀察到與圖甲電路相同的現(xiàn)象。解析：（1）①如果在閉合開關(guān)時，穿過B線圈的磁通量增大，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一下，那么合上開關(guān)后，將A線圈迅速插入B線圈中，穿過B線圈的磁通量增大，電流計指針將向右偏轉(zhuǎn)。②插入鐵芯，穿過B線圈的磁通量增大，電流計指針將向右偏轉(zhuǎn)，A不符合題意；拔出A線圈，穿過B線圈的磁通量減小，電流計指針向左偏轉(zhuǎn)，B符合題意；變阻器的滑片向左滑動，滑動變阻器的阻值減小，A線圈的電流增大，穿過B線圈的磁通量增大，電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，C不符合題意；斷開開關(guān)S瞬間，穿過B線圈的磁通量減小，電流計指針將向左偏轉(zhuǎn)，D符合題意。（2）將開關(guān)接在B線圈所在回路，則在閉合和斷開開關(guān)時，穿過B線圈的磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流計指針將不偏轉(zhuǎn)，不能觀察到與題圖甲電路相同的現(xiàn)象。1.在“探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向”的實驗中，所需的實驗器材已用導(dǎo)線連接成如圖所示的實驗電路。（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中電流的繞行方向相反（選填“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針流動，另一線圈中感應(yīng)電流順時針流動，可行的實驗操作是BC。A.抽出線圈AB.線圈A中插入軟鐵棒C.使滑動變阻器滑片P右移D.斷開開關(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針流動，另一線圈中感應(yīng)電流順時針流動，兩線圈電流的磁場方向相反，則穿過B線圈的磁通量應(yīng)增加。抽出線圈A時，穿過B線圈的磁通量減小，A、B線圈電流方向相同，故A錯誤；線圈A中插入軟鐵棒，穿過B線圈的磁通量增大，A、B線圈電流方向相反，故B正確；由題圖可知，使滑動變阻器滑片P右移，A線圈電流增大，穿過B線圈的磁通量增大，A、B線圈電流方向相反，故C正確；斷開開關(guān)，A線圈中沒有電流，故D錯誤。2.為判斷線圈繞向，可將靈敏電流計G與線圈L連接，如圖所示。已知線圈由a端開始繞至b端；當(dāng)電流從電流計G左端流入時，指針向左偏轉(zhuǎn)。（1）將磁鐵N極向下從線圈上方豎直插入L時，發(fā)現(xiàn)指針向左偏轉(zhuǎn)。俯視線圈，其繞向為順時針（選填“順時針”或“逆時針”）。（2）當(dāng)條形磁鐵從圖中的虛線位置向右遠離L時，指針向右偏轉(zhuǎn)。俯視線圈，其繞向為逆時針（選填“順時針”或“逆時針”）。解析：（1）磁鐵N極向下從線圈上方豎直插入L時，磁鐵產(chǎn)生的磁場方向向下且增強，感應(yīng)磁場方向向上，根據(jù)安培定則可知感應(yīng)電流方向為逆時針方向（俯視線圈）且電流方向為b→a并流入電流計左端，可知線圈順時針繞向。（2）條形磁鐵從題圖中虛線位置向右遠離L時，線圈的磁場方向向上且減弱，感應(yīng)電流從電流計右端流入，根據(jù)安培定則可知線圈逆時針繞向。3.我們可以通過實驗探究電磁感應(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。以下是實驗探究過程的一部分，請補充完整。（1）如圖甲所示，當(dāng)磁鐵的N極向下運動時，發(fā)現(xiàn)電流計指針偏轉(zhuǎn)，若要探究線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向，必須知道電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系。（2）如圖乙所示，實驗中發(fā)現(xiàn)閉合開關(guān)時，電流計指針向右偏。電路穩(wěn)定后，若向左移動滑片，電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，若將線圈A抽出，電流計指針向左偏轉(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電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流從正（負）接線柱流入時的關(guān)系；②線圈的繞向。由偏轉(zhuǎn)方向得出電流流入電流計的方向，再進一步得到線圈中電流的流向，即必須知道電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系。（2）開關(guān)閉合時，線圈A產(chǎn)生的磁場由無到有，穿過線圈B的磁通量增加。若將滑片向左移動，線圈A中電流增加，穿過B的磁通量也增加，且磁場方向不變，所以電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與開關(guān)閉合時的偏轉(zhuǎn)方向相同，即向右偏轉(zhuǎn)；若將線圈A抽出，穿過線圈B的磁通量減少，電流計指針向左偏轉(zhuǎn)。4.（1）在“探究楞次定律”的實驗中，除需要已知繞向的螺線管、條形磁鐵外，還要用到一個電表，從下列電表中應(yīng)選擇的是D。A.量程為0～3V的電壓表B.量程為0～3A的電流表C.量程為0～0.6A的電流表D.零刻度在中間的靈敏電流計（2）某同學(xué)按下列步驟進行實驗：①將已知繞向的螺線管與電表連接；②設(shè)計表格，記錄將磁鐵N、S極插入或抽出過程中引起感應(yīng)電流的磁場方向、磁通量的變化、感應(yīng)電流的方向、感應(yīng)電流的磁場方向；③分析實驗結(jié)果，得出結(jié)論。上述實驗中，漏掉的實驗步驟是要查明電表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流入電表方向的關(guān)系。（3）在上述實驗中，當(dāng)磁鐵插入螺線管的速度變快時，電表指針偏角變大（選填“不變”“變大”或“變小”）。（4）如圖所示，圖甲為某實驗小組利用微電流傳感器做“驗證楞次定律”實驗時，在計算機屏幕上得到的波形。橫坐標為時間t，縱坐標為電流I，根據(jù)圖線分析知道：將條形磁鐵的N極插入圓形閉合線圈時得到圖甲中①所示圖線，現(xiàn)用該磁鐵，如圖乙所示，從很遠處沿圓形線圈的軸線勻速運動，并穿過線圈向遠處而去，則能較正確地反映線圈中電流I與時間t關(guān)系的圖像是B。解析：（1）在“探究楞次定律”的實驗中，除需要已知繞向的螺線管、條形磁鐵外，還要用到一個零刻度在中間的靈敏電流計，故選D。（2）依據(jù)以上操作，實驗中，漏掉的實驗步驟是要查明電表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流入電表方向的關(guān)系。（3）當(dāng)磁鐵插入螺線管的速度越快，磁通量變化越快，感應(yīng)電流也越大，電表指針偏角越大。（4）條形磁鐵的N極迅速插入感應(yīng)線圈時，得到題圖甲中①所示圖線，現(xiàn)有如題圖乙所示磁鐵自遠處勻速沿圓形線圈的軸線運動，并穿過線圈向遠處而去，由楞次定律得出感應(yīng)電流方向為順時針（從左向右看），即為正方向；當(dāng)遠離感應(yīng)線圈時，則感應(yīng)電流方向為負方向，故選B。5.如圖所示為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗電路，實驗中：（1）調(diào)整好電路后，將開關(guān)閉合，靈敏電流計指針向右偏轉(zhuǎn)了一下后又返回到中間位置。接著將A線圈稍微向上拔出一些，則穿過線圈B的磁通量會減?。ㄟx填“增大”“減小”或“不變”），在拔出過程中靈敏電流計指針向左（選填“向左”“向右”或“不”）偏轉(zhuǎn)。（2）閉合開關(guān)，將線圈A插入線圈B后，滑動變阻器的滑片迅速向左滑時，靈敏電流計的指針向左（選填“向左”“向右”或“不”）偏轉(zhuǎn)。（3）若將直流電源換成頻率足夠低的低壓交流電源，將線圈A插入線圈B中，保持滑動變阻器滑片位置不變，閉合開關(guān)后，觀察靈敏電流計將發(fā)現(xiàn)電流計指針左右擺動。解析：（1）向上拔出一些線圈A時回路面積不變，磁場減弱，故穿過線圈B的磁通量減?。灰驗榇┻^線圈B的磁通量增大時，靈敏電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，故當(dāng)磁場方向不變，穿過線圈B的磁通量減小時，靈敏電流計指針向左偏轉(zhuǎn)。（2）閉合開關(guān)，將線圈A插入線圈B后，滑動變阻器的滑片迅速向左滑時，滑動變阻器接入電路中的阻值變大，線圈A中的電流減小，線圈A產(chǎn)生的磁場變?nèi)?，則穿過線圈B的磁通量減小，故靈敏電流計指針向左偏轉(zhuǎn)。（3）將電池換成低壓交流電源，線圈A插入線圈B中，穿過線圈B的磁通量大小與方向不斷發(fā)生變化，線圈B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小與方向不斷變化，靈敏電流計指針不停地左右擺動。6.小明用如圖甲所示的實驗裝置探究“影響感應(yīng)電流的因素”，螺線管與靈敏電流計構(gòu)成閉合電路，條形磁鐵N極朝下。請回答下列問題：（1）要想使電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即有感應(yīng)電流產(chǎn)生，小明進行了以下4種操作，其中可行的是BCD（選填選項前的字母）。A.螺線管不動，磁鐵插入螺線管后保持靜止B.螺線管不動，磁鐵加速插入或拔出螺線管C.螺線管不動，條形磁鐵S極朝下，勻速插入或拔出螺線管D.螺線管不動，條形磁鐵S極朝下，加速插入或拔出螺線管（2）在（1）的研究中，小明發(fā)現(xiàn)電流計指針偏轉(zhuǎn)方向會有不同，也就是感應(yīng)電流方向不同，根據(jù)（1）中的操作，則感應(yīng)電流方向與下列哪些因素有關(guān)AC（選填