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§13-3电磁感应现象及应用
一、学习目标
1.了解电磁感应现象发现的过程,体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神,知道什么是电磁感应现象.
2.通过实验,探究和理解感应电流的产生条件.
3.了解电磁感应现象的应用,能够运用感应电流的产生条件判断能否产生感应电流.
二、学习过程
【问题探究】1825年,瑞士科学家科拉顿用实验探索如何产生感应电流。如图,他将“电流表”和线圈分别放在两个房间里,并用导线连成闭合回路。他用磁铁在线圈中插进或拔出进行实验时,并在两个房间之间跑来跑去,结果没有观察到感应电流。科拉顿看不到实验现象的原因是___________。后来由科学家______发现了电磁感应现象。
【知识点1】划时代的发现
1.“电生磁”的发现:1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应.
2.“磁生电”的发现:1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象.
3.电磁感应:法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应,产生的电流叫作感应电流.
例题1、在电磁学的发展过程中,许多物理学家做出了贡献,以下说法正确的是()
A.奥斯特认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现,提出了著名的洛伦兹力公式
B.法拉第通过实验总结出了电磁感应规律,并制造了世界上第一台手摇发电机
C.安培通过实验发现了通电导线周围存在磁场,首次揭示了电与磁的联系
D.欧姆在前人工作的基础上通过实验研究总结出了电流通过导体时产生的热量跟电流的关系——焦耳定律
例题2、如图所示的实验示意图中,用于探究“磁生电”的是()
A. B.
C. D.
【知识点2】实验:探究感应电流产生的条件
(一)实验原理
1.由电流表指针偏转方向与电流方向的关系,找出感应电流的方向。
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,灵敏电流计,导线若干,干电池,滑动变阻器,开关,电池盒。
(三)进行实验
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1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2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。
甲
乙
丙
丁
条形磁体运动的情况
N极向下插入线圈
S极向下插入线圈
N极朝下时拔出线圈
S极朝下时拔出线圈
原磁场方向(“向上”或“向下”)
穿过线圈的磁通量变化情况(“增加”或“减少”)
感应电流的方向(在螺线管上方俯视)
逆时针
顺时针
顺时针
逆时针
感应电流的磁场方向(“向上”或“向下”)
原磁场与感应电流磁场方向的关系
(4)整理器材。
(四)实验结果分析
根据上表记录,得到下述结果:
甲、乙两种情况下,磁通量都增加,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,阻碍磁通量的增加;丙、丁两种情况下,磁通量都减少,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,阻碍磁通量的减少。
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。
(五)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。
(六)实验结论:产生感应电流的条件,当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中就产生感应电流.
例题3、某同学使用如图所示的器材研究“影响感应电流方向的因素”。
(1)在图中用实线代替导线将实验器材连成实验电路______;
(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,那么合上开关后可能出现的情况有:
①将线圈A迅速插入线圈B时,灵敏电流计指针将向______(填“左”或“右”)偏;
②线圈A插入线圈B后,将滑动变阻器的阻值调大时,灵敏电流计指针将向______(填“左”或“右”)偏;
(3)在上述操作中,如果线圈B与灵敏电流计断开,则线圈B中________。
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,只有感应电动势
C.若已知线圈A和线圈B的绕向,不能用楞次定律判定线圈B两接线柱的电势高低
D.若已知线圈A和线圈B的绕向,可以用楞次定律判定线圈B两接线柱的电势
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