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第二章 电磁感应
第1节 楞次定律
第1课时 实验:探究影响感应电流方向的因素
1.通过实验探究影响感应电流方向的因素。
2.通过实验探究,归纳出判断感应电流方向的规律——楞次定律。
学习任务 实验:探究影响感应电流方向的因素
教材新知梳理
一、实验原理
1. 由电流表指针偏转方向与电流方向的关系,确定感应电流的方向。
2. 通过实验,观察分析原磁场方向和磁通量的变化,记录感应电流的方向, 然后归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系。
二、实验器材
条形磁体,螺线管,电流表,导线若干,干电池,滑动变阻器,开关,电池 盒等。
三、实验步骤
1. 探究电流表指针偏转方向和电流方向之间的关系
实验电路如图甲、乙所示:
结论:电流从哪一侧接线柱流入,指针就向哪一侧偏转,即左进左偏,右进 右偏。(指针偏转方向应由实验得出,并非所有电流表都是这样的)
2. 探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向
(1)按图连接电路,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。
四、数据处理
1. 条形磁体插入线圈,线圈内磁通量增大(如图甲、乙所示)
图号 磁体磁场方向 感应电流方向 (俯视) 感应电流的磁场 方向 归纳总结
甲 向下 向上 感应电流的磁场与 原磁场方向
乙 向上 向下
逆时针
相反
顺时针
2. 条形磁体从线圈中抽出,线圈内磁通量减小(如图丙、丁所示)
图号 磁体磁场方向 感应电流方向 (俯视) 感应电流的磁场 方向 归纳总结
丙 向下 向下 感应电流的磁场与 原磁场方向
丁 向上 向上
顺时针
相同
逆时针
3. 实验结论
(1)当线圈内磁通量 时,感应电流的磁场与原磁场方向 ,
阻碍磁通量的 。
(2)当线圈内磁通量 时,感应电流的磁场与原磁场方向 ,
阻碍磁通量的 。
增加
相反
增加
减少
相同
减少
关键核心突破
【典例1】如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置。
见解析图
解析:(1)将线圈B和灵敏电流计串联组成一个回路,将开关、滑动变阻 器、电源、线圈A串联组成另一个回路即可,如图所示。
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上开 关后,进行下述操作时可能出现的情况是:
①将通电线圈A迅速插入感应线圈B时,灵敏电流计指针将 (选填 “左偏”“不偏”或“右偏”)。
②将通电线圈A插入感应线圈B后,将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时,灵 敏电流计指针将 (选填“左偏”“不偏”或“右偏”)。
右偏
左偏
解析:(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,说明穿过线圈B的磁通量增加时灵敏电流计指针向右偏。合上开关后,将线圈A迅速插入线圈B中时,穿过线圈B的磁通量增加,灵敏电流计指针将向右偏;线圈A插入线圈B后,将滑动变阻器滑片迅速向左移动时,线圈A中电流减小,穿过线圈B的磁通量减少,灵敏电流计指针将向左偏。
(3)在灵敏电流计所在的电路中,为电路提供电流的是 (填图中仪器 的字母)。
B
解析: (3)在灵敏电流计所在的电路中,为电路提供电流的是线圈B。
(4)在上述实验中,如果感应线圈B两端不接任何元件,则感应线圈B中 将 。
A. 因电路不闭合,无电磁感应现象
B. 有电磁感应现象,但无感应电流
B
解析:(4)在上述实验中,如果感应线圈B两端不接任何元件,通过感应线圈B的磁通量发生变化,有电磁感应现象产生,但因电路不是闭合的,所以无感应电流,故选B。
【典例2】如图甲所示为某实验小组探究影响感应电流方向的因素的实验装 置。关于实验过程中应该注意的事项和实验现象,以下说法正确的是 (多选)。
AC
A. 实验前应该先仔细观察,查清线圈的绕向
B. 开关闭合后,将滑动变阻器的滑片匀速滑动
使接入电路的阻值逐渐减小,会观察到电流计指针不发生偏转
C. 开关闭合后,线圈A从线圈B中拔出和插入过程中会观察到电流计指针偏 转方向相反
D. 开关闭合与断开瞬间,电流计指针都会偏转,但偏转方向相同
解析:(1)探究影响感应电流方向的因素的实验,实验前要仔细观察,弄 清楚线圈绕向,搞清线圈电流方向与电流计指针偏转方向的关系,故A正 确;开关闭合后,将滑动变阻器的滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐减 小,导致穿过线圈B的磁通量变化,从而产生感应电流,会观察到电流计指 针发生偏转,故B错误;开关闭合后线圈A从线圈B中拔出和插入过程中,穿 过线圈B的磁通量变化不同,前者减小,后者增大,依据感应电流的磁场阻 碍磁通量变化,会观察到电流计指针偏转方向相反,故C正确;开关闭合与 断开瞬间,穿过线圈B的磁通量都会变化且变化不同,开关闭合瞬间磁通量 增大,断开瞬间磁通量减小,依据感应电流的磁场阻碍磁通量变化,会观察 到电流计指针偏转,而且偏转方向不同,故D错误。
(2)如图乙所示,当电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向正接线柱一 侧偏转。现将其与线圈相连之后,将上端为S极的磁体插入线圈中,电流计 指针偏转的方向应为偏向 (选填“正”或“负”)接线柱。根据图丙 中电流计指针偏转方向可以判断出插入线圈磁体下端的磁极为 (选填 “N”或“S”)极。
正
S
解析:(2)当电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向正接线柱一侧偏转,若将上端为S极的磁体插入线圈中,原磁场方向向下且磁通量增大,根据感应电 流的磁场阻碍磁通量变化可知,感应电流的磁场方向向上,根据安培定则可 知感应电流从电流计正接线柱流入,故指针偏向正接线柱一侧;根据图丙中 电流计指针偏向负接线柱一侧,可知感应电流是从负接线柱流入电流计的, 根据安培定则,可知感应电流的磁场方向向下,因条形磁体向下运动,磁通 量增大,根据感应电流的磁场阻碍磁通量变化,可知原磁场方向向上,则插 入线圈磁体下端的磁极为S极。
A. 图甲磁体正在向下运动
B. 图乙磁体正在向上运动
C. 图丙磁体正在向上运动
D. 图丁磁体正在向上运动
D
1
2
解析:对A项,由图示可知,条形磁体N极向下插入线圈时,向下穿过线圈的 磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流的磁场的方向向上,则线圈中产生 的电流的方向与图示方向相反,故A错误;对B项,由图示可知,条形磁体N 极向上运动时,向下穿过线圈的磁通量减小,由楞次定律可知,感应电流的 磁场的方向向下,则线圈中产生的电流的方向与图示方向相反,故B错误; 对C项,由图示可知,条形磁体S极向上运动时,向上穿过线圈的磁通量减 小,由楞次定律可知,感应电流的磁场的方向向上,则线圈中产生的电流的 方向与图示方向相反,故C错误;对D项,由图示可知,条形磁体S极向上运 动时,向上穿过线圈的磁通量减小,由楞次定律可知,感应电流的磁场的方 向向上,则线圈中产生的电流的方向与图中方向一致,故D正确。
1
2
2. (2025·浙江·高考真题)在“探究影响感应电流方向的因素”实验中,当 电流从“-”接线柱流入灵敏电流表时,指针左偏:从“G0”或“G1”接线 柱流入时,指针右偏。如图所示是某次实验中指针偏转角度最大的瞬间,则
(1)此时磁铁的运动状态是 (选填“向上拔出”“静止”或 “向下插入”)。
向上拔出
1
2
解析:(1)由图可知,电表指针左偏,则感应电流从“-”极流入,感应 电流在线圈内产生的磁场方向向下,根据楞次定律可知,与条形磁体在线圈 位置产生的磁场方向相同,可知穿过线圈的磁通量减小,根据楞次定律可 知,此时磁铁的运动状态是向上拔出。
1
2
(2)只做以下改变,一定会增大图中电流表指针偏转角度的是 (多 选)。
A. 磁铁静止,向上移动线圈
B. 增大(1)中磁铁运动速度
C. 将导线从接线柱G1移接至接线柱G0
D. 将一个未与电路相接的闭合线圈套在图中线圈外
BC
1
2
解析:(2)A. 磁铁静止,向上移动线圈,则产生的感应电流不一定增加,指针偏角不一定会增加,选项A错误;B. 增大(1)中磁铁的速度,产生的感应电动势会增加,指针偏角会增大,选项B正确;C. 减小灵敏电流表的最大测量 值,即将导线从接线柱G1移接到G0,可使电流计指针偏角变大,选项C正 确;D. 将一个未与电路相接的闭合线圈套在线圈外,线圈中的感应电流不 变,电流表指针偏角不变,选项D错误。故选BC。
1
2