Question

【題目】邁克爾·法拉第 （Michael Faraday，1791年9月22日～1867年8月25日），英國物理學家、化學家，也是著名的自學成才的科學家，出生于薩里郡紐因頓一個貧苦鐵匠家庭，僅上過小學。1831年，他作出了關于電力場的關鍵性突破——發(fā)現了電磁感應定律，永遠改變了人類文明。

1831年8月29日，法拉第終于取得突破性進展．這次他用一個軟鐵圓環(huán)，環(huán)上繞兩個互相絕緣的線圈A和B，如圖所示．他在日記中寫道：“使一個有10對極板，每板面積為4平方英寸的電池充電．用一根銅導線將一個線圈，或更確切地說把B邊的線圈的兩個端點連接，讓銅線通過一定距離，恰好經過一根磁針的下方（距鐵環(huán)3英尺遠），然后把電池連接在A邊線圈的兩端；這時立即觀察到磁針的效應，它振蕩起來，最后又停在原先的位置上，一旦斷開A邊與電池的連接，磁針再次被擾動．”

（1）請根據法拉第日記的描述，在答題卷的虛線框內用筆畫線代替導線，完成電路的連接______．

（2）為保證實驗順利進行，盡量不受外界干擾，你認為實驗時要注意的是______________。

（3）根據法拉第的發(fā)現，王浩同學進行如圖的實驗進行探究影響感應電流方向因素的實驗。

①如圖甲所示，當靈敏電流計指針左偏時，通過靈敏電流計的電流方向是_____________（填“從下往上或從上往下”）。

②如圖乙所示，把條形磁鐵插入線圈時，發(fā)現靈敏電流計指針發(fā)生了偏轉，證明產生了感應電流，則產生感應電流的條件是_________________________________。

③繼續(xù)試驗得到如圖丙、丁，比較乙、丙，說明感應電流的方向與__________有關；比較乙、丁，說明感應電流的方向與_____________有關。

④王浩同學繼續(xù)深入思考，發(fā)現如圖乙、丙、丁中通電螺旋管產生的磁場方向和外界磁場的變化是_________（填“相同或相反”）。他把這個發(fā)現告訴老師，老師表揚他：你已經和楞次一樣厲害了！

Answer 1

【答案】 遠離外界磁場，在無風的室內進行實驗 從上往下 閉合電路的一部分導體在磁場中切割磁感線運動 磁場方向 導體切割磁感線的運動方向 相反

【解析】

（1）根據題意，把線圈B的兩個端點連接，讓銅線通過一定距離，恰好經過一根磁針的下方，然后把電池連接在A邊線圈的兩端，連接圖如下：

（2）因為實驗中電流產生的磁場強度較小，需要小磁針的轉動非常靈活，所以實驗時應避免外界磁場的干擾，不能在有風的環(huán)境中實驗，所以為保證實驗順利進行，盡量不受外界干擾，實驗時要注意的是：遠離外界磁場，在無風的室內進行實驗。

（3）根據法拉第的發(fā)現，王浩同學進行如圖的實驗進行探究影響感應電流方向因素的實驗。

①如圖甲所示，當靈敏電流計指針左偏時，電源的上端為正極，電流由正極出發(fā)，經過開關，再向下經過靈敏電流計，經過電阻回到電源負極，所以通過靈敏電流計的電流方向是從上往下。

②如圖乙所示，把條形磁鐵插入線圈時，磁場對線圈發(fā)生了相對運動，相當于線圈切割了磁感線，靈敏電流計指針發(fā)生了偏轉，證明產生了感應電流，這時靈敏電流計與線圈組成的電路是閉合的，且一部分在磁場中，所以產生感應電流的條件是：閉合電路的一部分導體在磁場中切割磁感線運動。

③比較乙、丙兩次實驗，磁體插入線圈時，磁體的磁場方向相反，靈敏電流計指針偏轉方向相反，說明感應電流的方向與磁場方向有關；

比較乙、丁兩次實驗，磁場的方向相同，但磁體的運動方向相反，相當于線圈切割磁感線的運動方向相反，靈敏電流計指針偏轉方向相反，說明感應電流的方向與導體切割磁感線的運動方向有關。

④圖乙實驗中，根據安培定則判斷，螺線管上端為N極，丙實驗中，根據安培定則判斷，螺線管上端為S極，螺線管產生的磁場與外界磁場相反，丁圖實驗中，根據安培定則判斷，螺線管上端為S極，與外界磁場方向相同，但磁體是向上運動的，外界磁場減小，螺線管產生的內部磁場阻礙外部磁場的變化，總結可得通電螺旋管產生的磁場方向和外界磁場的變化是相反的。