小宇参加了学校“研究性学习小组”,探究了“研究磁体的磁性强弱是否与温度有关”的课题.他做的实验如下:将一条形磁体的一端固定在铁架台上,另一端吸着一些小铁钉,用酒精灯给磁体加热,如图甲所示,经过一段时间后,当磁体被烧红时,发现铁钉纷纷落下.
(符号是 T),磁感应强度 B 越大表明磁场越强;B=0 表明没有磁场。有一种电阻,其阻值大小随周围磁场强度的变化而变化,这种电阻叫做磁敏电阻。为了探究电磁铁磁感应强度的大小与哪些因素有关,小超设计了甲、乙两图所示的电路,图甲中电源电压恒为
6V,R 为磁敏电阻,图乙中的电磁铁左端靠近且正对图甲的磁敏电阻 R;磁敏电阻 R 的阻值随磁感应强度变化的关系图像如图丙所示。
L/cm | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
I/mA | 10 | 12 | 15 | 20 | 30 | 45 |
B/T | 0.68 | 0.65 | 0.60 | 0.51 | 0.20 |
归纳式探究﹣﹣研究电磁感应现象中的感应电流:
磁场的强弱用磁感应强度描述,用符号B表示,单位是特斯拉,符号是T.强弱和方向处处相同的磁场叫做匀强磁场.
如图甲所示,电阻R1与圆形金属线圈R2连接成闭合回路,R1和R2的阻值均为R0 , 导线的电阻不计,在线圈中的半径为r的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图象如图乙所示,图线与横、纵坐标的截距分别为t0和B0 , 则0至t1时间内通过R1的电流I与阻值R0、匀强磁场的半径r、磁感应强度B0与时间t0的关系数据如下表:
次数 | R0/Ω | r/m | B/T | t0/s | I/A |
1 | 10 | 0.1 | 1.0 | 0.1 | 5π×10﹣2 |
2 | 20 | 0.1 | 1.0 | 0.1 | 2.5π×10﹣2 |
3 | 20 | 0.2 | 1.0 | 0.1 | 10π×10﹣2 |
4 | 10 | 0.1 | 0.3 | 0.1 | 1.5π×10﹣2 |
5 | 20 | 0.1 | 0.1 | 0.05 | 0.5π×10﹣2 |
小菲同学学习了电和磁知识后,知道了奥斯特现象:通电直导线周围存在磁场(如图甲),且通电直导线周围的磁场分布符合右手螺旋定则,磁感线的分布是以导线为圆心的一组同心圆(如图乙)。
小菲同学在课后进行了以下探究: 提出问题:通电圆环(如图丙)内部的磁场如何分布呢? 猜想:可能也符合右手定则。 实验:她连接如图丁所示的电路(外部电路未画出)。 现象:位于圆环中心的小磁针N极垂直纸面向里转动。 根据小菲同学的探究过程,回答下列问题:
科学兴趣小组做了一个有趣的纸盒实验:在水平桌面的右端放有一个封闭纸盒,一辆绑有磁铁的小车从斜面上静止下滑后在水平桌面上向右运动.在靠近纸盒的过程中小车的速度越来越小,最后停在了A位置.如图所示.
小组同学对这一现象展开了讨论:
假设1:纸盒中有铁块.
假设2:纸盒中有磁体.
假设3:纸盒中有闭合的线圈.
小强根据已学的知识否认了.
猜想A:电磁铁通电时有磁性,断电时没有磁性。
猜想B:通过电磁铁的电流越大,它的磁性越强。
猜想C:外形相同的螺线管,线圈的匝数越多,它的磁性越强。
为了检验上述猜想是否正确,小丽所在的实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案:用漆包线(表面涂有绝缘漆的导线)在大铁钉上绕制若干圈,制成简单的电磁铁,如图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。
根据小丽的猜想和实验,请回答:
材料一:1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。
材料二:1825年,瑞士物理学家科拉顿做了如下实验:他将一个能反映微小变化的电流表,通过导线与螺旋线圈串联成闭合电路,并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个相连的房间,如右图所示。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内,同时跑到另一个房间里,观察电流表的指针是否偏转。进行多次实验,他都没有发现电流表指针发生偏转。
材料三:1831年,英国物理学家法拉第用闭合电路的一部分导体,在磁场里切割磁感线的时候,发现导体中产生电流,从而实现了利用磁场获得电流的愿望。
为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”,小明用电池(电压一定)、滑动变阻器、数量较多的大头针、铁钉以及较长导线为主要器材,进行如图所示的简易实验。
A、认识电压时,我们可以用水压来类比
B、用光线来描述光通过的路径
C、把敲响的音叉接触水面,看有没有溅起水花,来判断音叉有没有振动
如图所示,将一根导体棒ab的两端用细导线与灵敏电流计组成一个闭合电路,并用绝缘细线悬挂起来放在U形磁铁的磁场中。
为了“探究通过磁场获得电流的条件”,小乐设计了如图所示的装置,主要器材有:铁架台、U形磁体一、灵敏电流计、金属杆(金属杆用细导线连接并悬挂于铁架台上)、开关及导线若干。
为验证奥斯特实验,小杰把通电的台灯(60W)导线移到缝衣针的下方,并靠近缝衣针平行放置.结果发现缝衣针并未发生偏转.带着疑问,小杰在科学课堂上与大家展开讨论。结果出现了两种不同观点.这时.老师让小杰用两节干电池(3V)和一段电阻丝(15Ω)重新做这个实验.结果缝表针发生了偏转。