1. 【探究名称】探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件

【问题】小明同学课堂上观察了物理老师演示的实验,发现金属棒左右运动时,灵敏电流计的指针会偏转,上下运动时不会偏转,他还想知道若利用条形磁体代替蹄形磁体,如何能产生感应电流,于是他利用金属棒及导线、条形磁体、灵敏电流计等器材进行了如下实验探究。

(1) 【证据】

如图甲所示,连接好电路,将金属棒沿着条形磁体的轴线放置。金属棒上下运动时,灵敏电流计的指针没有偏转;金属棒左右运动时,灵敏电流计的指针几乎没有偏转。

如图乙所示,将金属棒垂直于条形磁体的轴线放置,金属棒前后运动时,灵敏电流计的指针偏转。

【解释】图17甲实验中,金属棒沿着条形磁体的轴线上下运动时,对照图丙可知,此时金属棒切割磁感线,所以未能产生感应电流;图乙实验中,将金属棒垂直于条形磁体的轴线前后运动时,此时金属棒切割磁感线,所以能产生感应电流。(均选填“有”或“没有”)

(2) 【交流】

经过同学们讨论,用线圈来代替金属棒(如图17丁),相当于增加了(选填“金属棒根数”或“磁场强度”),左右运动时,灵敏电流计的指针(选填“会”或“不会”)偏转。

(3) 实验中发现,往相同的方向运动时,速度越快,指针偏转的角度越大,说明了感应电流的大小与导体做切割磁感线运动的有关。
(4) 将条形磁体插入线圈内的过程中,发现灵敏电流计的指针也会偏转,拔出来时,发现指针的偏转方向发生了改变,说明了感应电流的方向与导体做切割磁感线运动的有关;换用磁场强度更大的磁体,用相同的速度插入或拔出条形磁体,发现指针的偏转角度更大,说明了产生感应电流的大小与有关。
【考点】
电磁感应; 产生感应电流的条件;
【答案】

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1. 为了“探究通过磁场获得电流的条件”,小乐设计了如图所示的装置,主要器材有:铁架台、U形磁体、灵敏电流计、金属杆(金属杆用细导线连接并悬挂于铁架台上)、开关及导线若干。

(1) 图中金属杆、灵敏电流计及开关的连接方式是联;
(2) 小乐安装好器材,便开始观察灵敏电流计,结果发现指针没有发生偏转,说明电路中(选填“有”或“无”)电流产生,出现这个问题最有可能是因为造成的;
(3) 解决(2)中的问题后,小乐再次观察灵敏电流计,发现指针还是没有发生偏转,于是他晃动金属杆,发现灵敏电流计的指针发生了摆动,则表明电路中有了通过,此时就相当于电路中的电源;
(4) 经历了(2)、(3)的探究,小乐便得出了通过磁场获得电流的条件:①有一个闭合的电路;②电路的一部分导体要在磁场中运动。对于他的结论,你认为哪一条还不够准确?(选填“①”或“②”)。要使结论准确,你应该怎样做:
(5) 在对实验进行完善后,实验观察到的现象如下表所示:

实验序号

磁体(磁极)放置方式

导体ab运动情况

电流计指针偏转情况

1

上N下S

静止

不偏转

2

竖直向上运动

不偏转

3

竖直向下运动

不偏转

4

上N下S

向左运动

向右偏转

5

向右运动

向左偏转

6

上S下N

向左运动

向左偏转

7

向右运动

向右偏转

比较第4、5(或6、7)次实验可以得出

(6) 若小乐在整理器材时未断开开关,先水平向左撤去蹄形磁铁(导体ab不动),则灵敏电流计的指针(选填“会”或“不会”)偏转;
(7) 在此实验过程中,能量转化情况是。利用这一原理,人们在生产、生活中制成了
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