Question

【題目】邁克爾·法拉第 （Michael Faraday，1791年9月22日～1867年8月25日），英國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家，也是著名的自學(xué)成才的科學(xué)家，出生于薩里郡紐因頓一個(gè)貧苦鐵匠家庭，僅上過(guò)小學(xué)。1831年，他作出了關(guān)于電力場(chǎng)的關(guān)鍵性突破——發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律，永遠(yuǎn)改變了人類(lèi)文明。

1831年8月29日，法拉第終于取得突破性進(jìn)展．這次他用一個(gè)軟鐵圓環(huán)，環(huán)上繞兩個(gè)互相絕緣的線(xiàn)圈A和B，如圖所示．他在日記中寫(xiě)道：“使一個(gè)有10對(duì)極板，每板面積為4平方英寸的電池充電．用一根銅導(dǎo)線(xiàn)將一個(gè)線(xiàn)圈，或更確切地說(shuō)把B邊的線(xiàn)圈的兩個(gè)端點(diǎn)連接，讓銅線(xiàn)通過(guò)一定距離，恰好經(jīng)過(guò)一根磁針的下方（距鐵環(huán)3英尺遠(yuǎn)），然后把電池連接在A邊線(xiàn)圈的兩端；這時(shí)立即觀(guān)察到磁針的效應(yīng)，它振蕩起來(lái)，最后又停在原先的位置上，一旦斷開(kāi)A邊與電池的連接，磁針再次被擾動(dòng)．”

（1）請(qǐng)根據(jù)法拉第日記的描述，在答題卷的虛線(xiàn)框內(nèi)用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，完成電路的連接______．

（2）為保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，盡量不受外界干擾，你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意的是______________。

（3）根據(jù)法拉第的發(fā)現(xiàn)，王浩同學(xué)進(jìn)行如圖的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究影響感應(yīng)電流方向因素的實(shí)驗(yàn)。

①如圖甲所示，當(dāng)靈敏電流計(jì)指針左偏時(shí)，通過(guò)靈敏電流計(jì)的電流方向是_____________（填“從下往上或從上往下”）。

②如圖乙所示，把條形磁鐵插入線(xiàn)圈時(shí)，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，證明產(chǎn)生了感應(yīng)電流，則產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是_________________________________。

③繼續(xù)試驗(yàn)得到如圖丙、丁，比較乙、丙，說(shuō)明感應(yīng)電流的方向與__________有關(guān)；比較乙、丁，說(shuō)明感應(yīng)電流的方向與_____________有關(guān)。

④王浩同學(xué)繼續(xù)深入思考，發(fā)現(xiàn)如圖乙、丙、丁中通電螺旋管產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向和外界磁場(chǎng)的變化是_________（填“相同或相反”）。他把這個(gè)發(fā)現(xiàn)告訴老師，老師表?yè)P(yáng)他：你已經(jīng)和楞次一樣厲害了！

Answer 1

【答案】 遠(yuǎn)離外界磁場(chǎng)，在無(wú)風(fēng)的室內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 從上往下 閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 磁場(chǎng)方向 導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)方向 相反

【解析】

（1）根據(jù)題意，把線(xiàn)圈B的兩個(gè)端點(diǎn)連接，讓銅線(xiàn)通過(guò)一定距離，恰好經(jīng)過(guò)一根磁針的下方，然后把電池連接在A邊線(xiàn)圈的兩端，連接圖如下：

（2）因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度較小，需要小磁針的轉(zhuǎn)動(dòng)非常靈活，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)避免外界磁場(chǎng)的干擾，不能在有風(fēng)的環(huán)境中實(shí)驗(yàn)，所以為保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，盡量不受外界干擾，實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意的是：遠(yuǎn)離外界磁場(chǎng)，在無(wú)風(fēng)的室內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（3）根據(jù)法拉第的發(fā)現(xiàn)，王浩同學(xué)進(jìn)行如圖的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究影響感應(yīng)電流方向因素的實(shí)驗(yàn)。

①如圖甲所示，當(dāng)靈敏電流計(jì)指針左偏時(shí)，電源的上端為正極，電流由正極出發(fā)，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)，再向下經(jīng)過(guò)靈敏電流計(jì)，經(jīng)過(guò)電阻回到電源負(fù)極，所以通過(guò)靈敏電流計(jì)的電流方向是從上往下。

②如圖乙所示，把條形磁鐵插入線(xiàn)圈時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)線(xiàn)圈發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于線(xiàn)圈切割了磁感線(xiàn)，靈敏電流計(jì)指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，證明產(chǎn)生了感應(yīng)電流，這時(shí)靈敏電流計(jì)與線(xiàn)圈組成的電路是閉合的，且一部分在磁場(chǎng)中，所以產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

③比較乙、丙兩次實(shí)驗(yàn)，磁體插入線(xiàn)圈時(shí)，磁體的磁場(chǎng)方向相反，靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向相反，說(shuō)明感應(yīng)電流的方向與磁場(chǎng)方向有關(guān)；

比較乙、丁兩次實(shí)驗(yàn)，磁場(chǎng)的方向相同，但磁體的運(yùn)動(dòng)方向相反，相當(dāng)于線(xiàn)圈切割磁感線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)方向相反，靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向相反，說(shuō)明感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)。

④圖乙實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)安培定則判斷，螺線(xiàn)管上端為N極，丙實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)安培定則判斷，螺線(xiàn)管上端為S極，螺線(xiàn)管產(chǎn)生的磁場(chǎng)與外界磁場(chǎng)相反，丁圖實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)安培定則判斷，螺線(xiàn)管上端為S極，與外界磁場(chǎng)方向相同，但磁體是向上運(yùn)動(dòng)的，外界磁場(chǎng)減小，螺線(xiàn)管產(chǎn)生的內(nèi)部磁場(chǎng)阻礙外部磁場(chǎng)的變化，總結(jié)可得通電螺旋管產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向和外界磁場(chǎng)的變化是相反的。