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实验4 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
[科学探究]小亮探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件,如图所示,实验时控制磁场方向相同,改变导体ab的运动方向,请你帮他解决实验中遇到的问题:
1题图
(1)导体水平左右运动,灵敏电流计指针______(选填“偏转”或“不偏转”)。
(2)闭合开关,导体竖直上下运动,灵敏电流计指针________(选填“偏转”或“不偏转”)。
(3)闭合开关,导体水平左右运动,灵敏电流计指针________(选填“向一边偏转”或“左右偏转”),说明电路中有电流产生。
(4)如果想把该实验装置改装成探究磁场对电流作用的装置,需对器材做的改进是将灵敏电流计换成________。
如图所示,将一根导体棒ab的两端用细导线与灵敏电流计组成一个闭合电路,并用绝缘细线悬挂起来放在U形磁体的磁场中。
2题图
(1)让导体棒ab水平向左运动时,灵敏电流计指针向右偏转;导体棒ab水平向右运动时,灵敏电流计指针向左偏转,说明感应电流的方向与____________有关。
(2)让导体棒ab水平向右缓慢运动时,灵敏电流计的指针向左偏转的角度较小;导体棒ab水平向右快速运动时,灵敏电流计的指针向左偏转的角度较大。说明感应电流的大小与______________有关。
(3)让导体棒ab沿竖直方向上下运动时,电路中________(选填“有”或“没有”)感应电流产生。
(4)下列设备中,利用电磁感应原理制成的是________(填字母)。
A.电铃 B.电风扇
C.动圈式话筒 D.动圈式扬声器
(山东枣庄)学习了电磁感应现象后,小雨同学还想进一步探究感应电流的大小与哪些因素有关。他使用的装置如图所示,铁块E、F上绕有导线并与开关、滑动变阻器、电源、灯泡组成电路。线框abcd与灵敏电流计G相连。(线框abcd在铁块E、F上方,实验过程中线框不扭转)
3题图
【猜想与假设】
小雨作出了如下猜想:
A.感应电流的大小与磁场的强弱有关;
B.感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关。
【设计与进行实验】
(1)小雨探究猜想A的设计思路如下:改变电磁铁的________进行多次实验,每次实验保持线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等,观察并记录每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数。
(2)要探究猜想B,实验时应保持电磁铁______不变,改变线框切割磁感线的速度进行多次实验,分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转的格数,实验数据记录如表所示。
实验次数
切割磁感线的速度
电流计指针偏转格数
1
慢速
1.5格
2
中速
2.5格
3
快速
4格
【分析论证】
(3)分析表格数据可得出的结论是:其他条件都相同时,________________________,闭合电路中产生的感应电流越大。
【交流评估】
(4)实验中用电磁铁代替永磁体的好处是:______________________。
(5)按照小雨的设计思路探究猜想A,实验时在操作上存在的困难是:______________________________。
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实验4 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
1.(1)不偏转 (2)不偏转 (3)左右偏转 (4)电源
[解析](1)因为开关没有闭合,所以导体水平左右运动,灵敏电流计指针不偏转;(2)闭合开关,导体竖直上下运动,灵敏电流计指针不偏转,因为导体没有做切割磁感线运动;(3)闭合开关,导体水平左右运动,导体做切割磁感线运动,灵敏电流计指针左右偏转,电路中有电流产生;(4)要把该实验装置改装成探究磁场对电流作用的装置,则电路中需要有电源,需对器材做的改进是将灵敏电流计换成电源。
2.(1)导体运动方向 (2)导体运动的快慢
(3)没有 (4)C
[解析](1)由题意知,当导体棒ab的运动方向发生变化时,灵敏电流计指针的偏转方向发生变化,即产生的感应电流方向发生了改变,这说明感应电流方向与导体的运动方向有关。(2)导体棒ab缓慢运动时,灵敏电流计的指针偏转角度较小,即产生的感应电流较小;导体棒ab快速运动时,灵敏电流计的指针偏转角度较大,即产生的感应电流较大,这说明感应电流的大小与导体运动的快慢有关。(3)让导体棒ab沿竖直方向上下运动时,导体棒的运动方向与磁感线方向平行,不切割磁感线,所以电路中没有感应电流产生。(4)电铃是利用电流的磁效应原理制成的;电风扇是利用通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的;动圈式话筒是利用电磁感应原理制成的;动圈式扬声器是利用通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的。故选C。
3.(1)磁性强弱 (2)磁场强弱
(3)导体切割磁感线的速度越大
(4)易于改变磁体的磁场强弱
(5)难以控制每次移动线框的速度相