①可能与线圈匝数有关。
②可能与磁场的强弱有关。
③可能与切割磁感线的速度有关。
[项目要求]设计制作节能夜跑灯,将日常跑步产生的机械能转化为电能使LED灯发光。
[提供器材]塑料水管、胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、LED灯(额定电压为0.54V)
线圈匝数 | 50匝 | 100匝 | 150匝 | 200匝 |
磁体LED灯 | 0.18V | 0.36V | 0.54V | 0.72V |
[提供器材]塑料水管、胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、LED灯(图甲,LED灯具有单向导电性,当电流从“+”极流入时,LED灯会发光,当电流从“-”极流入时,LED灯则不发光)等。
[项目要求]设计制作节能夜跑灯,将日常跑步产生的机械能转化为电能,使LED灯发光是利用原理。
[方案设计]乙图为小柯设计的节能夜跑灯结构图,磁体在水管中可来回移动,线圈缠绕在塑料水管外壳并与一盏LED灯构成闭合电路。
[产品制作]小柯用磁性相同的磁体,以相同的速度切割磁感线,探究感应电压大小和线圈匝数关系,具体数据如丙所示。根据表中数据分析可得出结论。确定匝数后,制作夜跑灯绑在小臂上,跑步时甩臂使一盏工作电压为1.8V的LED灯发光。
[项目评价]
节能夜跑灯设计制作评价量表(节选)
评价指标 | 5分 | 3分 | 1分 | 自评 | |
夜跑灯设计图 | 有设计图且设计合理、结构有标注 | 有设计图且设计合理 | 有设计图但设计不合理 | ||
产品性能 | 发光情况 | 两盏LED灯交替发光 | 两盏LED灯发光 | 一盏LED灯发光 | |
使用情况 | 日常跑步甩臂发光 | 快于日常跑步甩臂发光 | 手中摇动发光 |
根据评价表,小柯设计的夜跑灯发光情况一项评分为1分,请在图示虚线框内改进设计图使该指标达到5分。
①条形强磁铁的N极朝下放置,将条形强磁铁快速向下插入线圈中(如图乙),发现A灯发光,B灯不发光;
②再将插入线圈中的条形强磁铁快速向上拔出,发现B灯发光,A灯不发光。
【提出问题】 影响感应电流大小的因素有哪些?
【建立猜想】
猜想1:切割磁感线的速度大小会影响感应电流的大小。
猜想2:磁场强弱会影响感应电流的大小。
验证猜想1:当圆盘转速增大时,电流表指针偏转角度增大。
验证猜想2:保持圆盘转速不变,换用发现电流表指针偏转角度更大。
【实验结果】根据本实验可知,影响感应电流大小的因素有切割磁感线的速度、磁场强弱和。
【评价交流】上述实验中金属圆盘均逆时针转动,某同学发现电流表指针在实验中都向一个方向偏转。若想让电流表指针向另一个方向偏转,则可。
[进行实验]去掉A电流计表面的透明面板,用手拨动指针,发现B电流计的指针发生了偏转。
[交流反思]在此实验中,与发电机功能相同的是(选填“A”或“B”)电流计。
[拓展提升]
①反方向再次拨动A电流计的指针,发现B电流计指针的偏转方向(选填“改变”、“不变”);
②该同学多次重复.上述实验后发现B指针偏转角度有时大有时小。查阅资料得知:通电导体在磁场中的受力大小随电流大小的增大而增大;在其他条件相同时,仅让导体切割磁感线的速度增大,产生的感应电流也增大。利用原器材可以让B电流计的指针偏转角度更大的操作是 。
操作序号 |
开关及滑动变阻器状态 |
灵敏电流计指针偏转方向 |
1 |
开关由断开变为闭合 |
向左 |
2 |
开关由闭合变为断开 |
向右 |
3 |
开关闭合时,滑片向左移动 |
向左 |
4 |
开关闭合时,滑片向右移动 |
向右 |
5 |
改变电源正负极,闭合开关,滑片向左移动 |
向左 |
6 |
改变电源正负极,闭合开关,滑片向右移动 |
向右 |
①线圈 ab 边中产生电流是因为其发生了 现象。
②若要改变阻力 F 的方向,可采取的措施有:。(列举 1 点)