探究—感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件

初中 物理

1.四.電/8.電與磁/J.電磁感應(yīng)現(xiàn)象

通過奧斯特實(shí)驗(yàn)涉及電生磁引入磁生電，再用實(shí)驗(yàn)探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件和電流方向與哪些因素有關(guān)，法拉第的電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)來得偶然，同時(shí)有科拉頓跑失良機(jī)的故事增強(qiáng)物理學(xué)習(xí)的趣味性。最后一個(gè)小小的玩具發(fā)電機(jī)同時(shí)也可以作為電動(dòng)機(jī)使用，體現(xiàn)出物理知識(shí)的相互聯(lián)系和神奇之處。

只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。因此，“閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁感線中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，所產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流”是片面的，導(dǎo)體不切割磁感線，也能產(chǎn)生感應(yīng)電流。

感應(yīng)電流究竟是如何產(chǎn)生的呢？設(shè)均勻磁場(chǎng)的磁力線向下垂直于紙面，導(dǎo)體平放在紙面上，方向正南正北，移動(dòng)方向?yàn)槲鞣?。（用右手定則判感應(yīng)電流方向?yàn)槟戏剑．?dāng)導(dǎo)體向西移動(dòng)時(shí)，可視為導(dǎo)體中的電荷也向西移動(dòng)，而電荷在磁場(chǎng)中所受作用力的方向跟磁場(chǎng)方向、電荷運(yùn)動(dòng)方向之間的關(guān)系，可以用左手定則來判定：伸開左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電荷的運(yùn)動(dòng)方向（西方），那么，拇指所指的方向（南方），就是電荷在磁場(chǎng)中的受力方向。所以電流方向應(yīng)是南方。

把線圈的兩端接在電流表上，組成閉合電路．當(dāng)向線圈中插入或拔出磁鐵時(shí)，電流表的指針偏轉(zhuǎn)，表明電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流。這是因?yàn)橄蚓€圈中插入磁鐵時(shí)，穿過線圈的磁通量增大，從線圈中拔出磁鐵時(shí)，穿過線圈的磁通量減小。穿過線圈的磁通量發(fā)生了變化，因而產(chǎn)生了感應(yīng)電流。向線圈中插入或拔出磁鐵的過程可以等效為導(dǎo)體切割磁力線的過程。磁通量的變化只是產(chǎn)生感應(yīng)電流的表層的原因，真正的原因還是線圈中的電荷受洛侖茲力運(yùn)動(dòng)。

磁生電感應(yīng)電流的條件

產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：①一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)．即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方向和磁感線的方向不平行；②電路閉合．在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓，是一個(gè)電源．若電路閉合，電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．若電路不閉合，電路兩端有感應(yīng)電壓，但電路中沒有感應(yīng)電流．

磁生電感應(yīng)電流的方向

導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向，跟導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向和磁感線（磁場(chǎng)）的方向有關(guān)．(1)磁感線（磁場(chǎng)）的方向不變，閉合電路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向改變時(shí)，感應(yīng)電流的方向也會(huì)發(fā)生改變；(2)導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向不變，磁感線的方向改變，導(dǎo)體中的感應(yīng)電流方向也發(fā)生改變；(3)導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向和磁感線的方向都改變時(shí)，導(dǎo)體中的感應(yīng)電流方向不變．

磁生電交流發(fā)電機(jī)原理

放在磁場(chǎng)中的矩形線圈，兩端各連一個(gè)銅環(huán)K和L，它們分別跟電刷 A 和B接觸，并跟電流表組成閉合電路．讓線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，由于ab邊和cd邊做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，電路中就有了感應(yīng)電流．在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的前半周，線圈都從一個(gè)方向切割磁感線，因此電流方向從A經(jīng)電流表到B不改變；在后半周，線圈從相反方向切割磁感線，電流方向和前半周相反，由B經(jīng)電流表流向A．線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，電流方向?qū)⒅芷谛缘刂貜?fù)上述變化．線圈在磁場(chǎng)里轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電路中的感應(yīng)電流的方向和大小就發(fā)生一個(gè)周期性變化．線圈在磁場(chǎng)中持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈就向外部電路提供方向和大小都作周期性變化的交變電流．-