探究—感應電流產(chǎn)生的條件

初中 物理

1.四.電/8.電與磁/J.電磁感應現(xiàn)象

通過奧斯特實驗涉及電生磁引入磁生電，再用實驗探究感應電流產(chǎn)生的條件和電流方向與哪些因素有關，法拉第的電磁感應現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)來得偶然，同時有科拉頓跑失良機的故事增強物理學習的趣味性。最后一個小小的玩具發(fā)電機同時也可以作為電動機使用，體現(xiàn)出物理知識的相互聯(lián)系和神奇之處。

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

感應電流究竟是如何產(chǎn)生的呢？設均勻磁場的磁力線向下垂直于紙面，導體平放在紙面上，方向正南正北，移動方向為西方。（用右手定則判感應電流方向為南方）。當導體向西移動時，可視為導體中的電荷也向西移動，而電荷在磁場中所受作用力的方向跟磁場方向、電荷運動方向之間的關系，可以用左手定則來判定：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電荷的運動方向（西方），那么，拇指所指的方向（南方），就是電荷在磁場中的受力方向。所以電流方向應是南方。

把線圈的兩端接在電流表上，組成閉合電路．當向線圈中插入或拔出磁鐵時，電流表的指針偏轉，表明電路中產(chǎn)生了感應電流。這是因為向線圈中插入磁鐵時，穿過線圈的磁通量增大，從線圈中拔出磁鐵時，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)生了感應電流。向線圈中插入或拔出磁鐵的過程可以等效為導體切割磁力線的過程。磁通量的變化只是產(chǎn)生感應電流的表層的原因，真正的原因還是線圈中的電荷受洛侖茲力運動。

磁生電感應電流的條件

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

磁生電感應電流的方向

導體中感應電流的方向，跟導體切割磁感線的運動方向和磁感線（磁場）的方向有關．(1)磁感線（磁場）的方向不變，閉合電路中的一部分導體做切割磁感線的運動方向改變時，感應電流的方向也會發(fā)生改變；(2)導體切割磁感線的運動方向不變，磁感線的方向改變，導體中的感應電流方向也發(fā)生改變；(3)導體切割磁感線的運動方向和磁感線的方向都改變時，導體中的感應電流方向不變．

磁生電交流發(fā)電機原理

放在磁場中的矩形線圈，兩端各連一個銅環(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．讓線圈在磁場中轉動，由于ab邊和cd邊做切割磁感線的運動，電路中就有了感應電流．在線圈轉動的前半周，線圈都從一個方向切割磁感線，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)轉動，電流方向將周期性地重復上述變化．線圈在磁場里轉動一周，電路中的感應電流的方向和大小就發(fā)生一個周期性變化．線圈在磁場中持續(xù)轉動，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．-