(讲义)第2章 第1节 科学探究：感应电流的方向(第1课时)-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(鲁科版2019)

第1节　科学探究：感应电流的方向(第1课时) 1．探究感应电流方向与哪些因素有关。 2．学习利用电流计判断感应电流方向的方法。 一、实验原理与设计 如图所示，将磁铁的不同磁极插入、拔出螺线管，观察感应电流方向的变化。通过分析感应电流的方向与磁铁的磁场方向、通过线圈的磁通量的变化之间的关系，探究影响感应电流方向的因素。 二、实验器材 电流计、干电池、开关、保护电阻、导线、螺线管、条形磁铁。 三、实验步骤 1．先明确电流计指针的偏转方向与通过电流计的电流方向的关系。 2．观察螺线管上漆包线的绕向。 3．将电流计与螺线管按上图连接好，依次完成以下实验操作，记录观察到的电流计指针偏转情况，填入表中。 项目 磁铁运动及电流方向 相对运动情况 感应电流在线圈中的方向 四、数据处理 1．根据实验过程中现象记录表格，逐项分析 项目 现象及结论 相对运动情况 感应电流在线圈中的方向 原磁场方向 Φ的变化情况 感应电流的磁场方向(线圈中) 感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系 2．实验结论 当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原 磁场的方向相反；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同。 五、注意事项 1．实验前应首先明确线圈中电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系。 2．采用如图所示的电路，由于电流表量程较小，所以把一节干电池与电流表及线圈串联，且在电路中应接入限流变阻器R。 类型一　实验原理与操作 【典例1】　为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示。已知线圈由a端开始绕至b端；当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。 (1)将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转。俯视线圈，其绕向为______(选填“顺时针”或“逆时针”)。 (2)当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时，指针向右偏转。俯视线圈，其绕向为______(选填“顺时针”或“逆时针”)。 [解析]　(1)磁铁N极向下从绕圈上方竖直插入L时，线圈的磁场向下且增强，感应磁场向上，且电流流入电流计左端，根据右手定则可知线圈顺时针绕向。(2)条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，线圈的磁场向上且减弱，感应电流从电流计右端流入，根据右手定则可知线圈逆时针绕向。 [答案]　(1)顺时针　(2)逆时针 类型二　实验电路与电流方向 【典例2】　如图所示，是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置。 (1)将实物电路中所缺的导线补充完整。 (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，将线圈L1迅速插入线圈L2中，灵敏电流计的指针将________偏转(选填“向左”“向右”或“不”)。 (3)线圈L1插入线圈L2后，将滑动变阻器的滑片迅速向右移动时，灵敏电流计的指针将________偏转(选填“向左”“向右”或“不”)。 [解析]　(1)补充的实物电路如图所示。 (2)已知闭合开关瞬间，穿过线圈L2的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转。当开关闭合后，将线圈L1迅速插入线圈L2中时，穿过线圈L2的磁通量增加，由已知条件可知产生的感应电流也使灵敏电流计的指针向右偏转。 (3)滑动变阻器的滑片迅速向右移动，线圈L1中的电流变小，穿过线圈L2的磁通量减少，根据楞次定律则灵敏电流计的指针向左偏转。 [答案]　(1)见解析图　(2)向右　(3)向左 影响感应电流方向的分析思路 (1)控制变量法 分析各数据之间有无联系时一定要用控制变量的思想。 (2)变化之中找不变 当原磁通量增大时，感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的增大；当原磁通量减小时，感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的减小。 类型三　创新实验设计 【典例3】　用如图所示的装置做“探究感应电流方向的规律”实验，磁体从靠近线圈的上方静止下落。当磁体运动到如图所示的位置时，流过线圈的感应电流方向为____________(选填“从a到b”或“从b到a”)。当磁体完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量__________(选填“变化”或“不变”)，________(选填“能”或“不能”)产生电流。 [解析]　磁体从靠近线圈的上方静止下落，当磁体运动到如题图所示的位置时，依据楞次定律，感应磁场方向向下，根据安培定则，则感应电流方向盘旋而上，即流过线圈的感应电流方向为b到a；当磁铁完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流。 [答案]　从b到a　不变　不能 1．根据如图甲、乙、丙、丁所示进行电路图连接与实验操作，并填好实验现象记录表格。 甲　　　　乙　　　　丙　　　丁 甲 乙 丙 丁 S极插入