闭合线圈在磁场中运动探究仪
闭合载流线圈在均匀磁场中受到的磁力矩
闭合载流线圈在均匀磁场中受到的磁力矩闭合载流线圈是一种重要的电磁元件，广泛应用于电机、发电机、电磁铁等各种电气装置中。
当闭合载流线圈置于均匀磁场中时，它会受到一个方向垂直于磁感线并且大小与线圈电流、线圈面积、磁场强度及线圈法向距离等因素有关的磁力矩。
1.磁力矩的定义磁力矩是一个物理量，它描述了由于磁场对于磁性物体的影响而使得物体发生转动的程度。
它是一个矢量量，它的方向是线圈所受合力的方向，大小是线圈上的每一个磁偶极子受到的力矩之和。
当闭合载流线圈放置于均匀磁场中时，由于磁场的存在，线圈内部会形成电动势，并且通过取样线圈可以检测到这个电动势的变化。
2.线圈受力的基本原理设线圈的面积为S，通电的电流为I，线圈中的磁感应强度为B。
此时，线圈所受的合力矩大小M可以表示为M=nBSIr sinθ 其中，n是线圈的匝数，r是线圈法向距离，θ是约定线圈法线和磁场方向的夹角。
有上式可知：当线圈和磁场方向成0度或180度时，磁力矩为零；当磁场方向与线圈法线垂直时，磁力矩最大。
3.线圈的应用线圈的应用范围广泛，众多的电磁元件就是利用了磁力矩原理来实现的。
例如，电机、发电机、电磁铁都是利用线圈在磁场中受到磁力矩产生转动或制动的原理。
在电磁悬浮列车的轴承系统中，也是利用了线圈受到磁力矩产生的转动来实现轴承的功能；在核磁共振成像中也有应用，我们需要将一个原子核置于包含强磁场的线圈中，当我们加热样品时，原子核将产生旋转，进而形成一个拥有一定的自旋磁矩，利用线圈接收这个磁场信号就可以得到影像。
总的来说，闭合载流线圈在均匀磁场中受到的磁力矩，它是众多电磁装置的基础，它的性质和应用决定了许多机械和电磁设备的性能和功能，对于电子信息行业的发展有着至关重要的作用。
探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件实验报告
《探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件实验报告》一、概述电磁感应现象是电磁学中重要的基本规律之一，它揭示了电与磁之间相互通联和相互转化的本质。
导体在磁场中运动时产生感应电流的条件是电磁感应现象研究的核心内容之一。
通过进行相关的实验探究，可以深入理解这一条件的实质，验证理论知识，并培养实验探究能力和科学思维方法。
本实验报告将详细记录我们在探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件过程中的实验设计、实验操作、实验现象观察以及数据分析与结论总结。
二、实验目的1. 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
2. 理解感应电流产生的原理和条件。
3. 培养实验操作能力、数据处理能力和科学探究精神。
三、实验原理当闭合回路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。
感应电流产生的条件包括：1. 闭合回路：电路必须是闭合的。
2. 切割磁感线运动：导体在磁场中运动时，其运动方向必须与磁感线方向存在一定的夹角。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。
当导体在磁场中运动时，磁通量发生变化，从而产生感应电动势，进而引发感应电流。
四、实验器材1. 直流电源2. 电流表3. 开关4. 蹄形磁铁5. 矩形线圈6. 滑动变阻器7. 导线若干五、实验步骤1. 按照电路图连接好实验电路，将矩形线圈通过滑动变阻器与电流表串联后接入电路中，开关处于断开状态。
2. 将蹄形磁铁固定在实验桌上，使其两极正对。
3. 把矩形线圈放在蹄形磁铁的磁场中，使线圈平面与磁感线垂直，且保持线圈静止不动。
4. 闭合开关，观察电流表的指针是否偏转，记录实验现象。
5. 保持开关闭合，将矩形线圈沿着磁感线方向水平向右匀速运动，观察电流表的指针偏转情况，记录实验现象。
6. 保持开关闭合，将矩形线圈沿着与磁感线方向成一定角度（例如30°）斜向右上方匀速运动，观察电流表的指针偏转情况，记录实验现象。
7. 保持开关闭合，将矩形线圈迅速来回运动（类似于振动），观察电流表的指针偏转情况，记录实验现象。
中考物理电与磁题20套(带答案)
中考物理电与磁题20套(带答案)一、电与磁选择题1．如图所示的四个实验,反映电动机基本原理的是（）A. B.C. D.【答案】 D【解析】【解答】电动机的工作原理是电流在磁场中受力的作用而运动，D图有电源，有磁场，导体在磁场中受力运动，D符合题意。
故答案为：D.【分析】磁场对通电导体的作用是电动机的工作原理。
2．下图中是探究电磁铁磁性强弱与电流大小关系的是（）A. B. C. D.【答案】D【解析】【解答】解：A、图中是奥斯特实验的装置，说明了电流周围存在磁场，故A不符合题意；B、图中没有电源，但有灵敏电流计，是探究电磁感应现象的装置，故B不符合题意；C、图中有电源，是研究磁场对电流作用的装置，故C不符合题意；D、图中电磁铁和滑动变阻器串联，通过调节滑片改变电路中的电流，即研究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系，故D符合题意．故选D．【分析】（1）通电导线周围存在磁场，称为电流的磁效应；（2）闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流，这种现象叫做电磁感应，发电机就是利用这个原理制成的；（3）通电线圈在磁场中受力转动，电动机就是利用这个原理制成的；（4）电磁铁磁性强弱跟电磁铁电流的大小、线圈匝数多少、有关铁芯有关．3．关于电磁现象，下列说法正确的是（）A. 磁场是由磁感线组成的B. 磁场对放入其中的导体一定有力的作用C. 电动机工作时可将机械能转化为电能D. 发电机是利用电磁感应原理制成的【答案】D【解析】【解答】解：A、磁场是存在与磁体周围的一种物质，磁感线是一种理想化的物理模型，实际上不存在，磁场不是由磁感线组成的，故A错误；B、磁场对其中的磁体一定有力的作用；但磁场对其中的通电导体不一定有力的作用，即电流方向与磁场的方向平行时无作用力，故B错误；C、电动机是将电能转化为机械能，故C错误；D、发电机是将机械能转化为电能，是利用电磁感应原理制成的，故D正确．故选D．【分析】（1）磁场是存在于磁体周围的一种物质，可以用磁感线描述磁场的强弱与方向；（2）磁场对其中的磁体一定有力的作用；但磁场对其中的通电导体不一定有力的作用，即电流方向与磁场的方向平行，无作用力．（3）电动机是将电能转化为机械能；（4）发电机是将机械能转化为电能，原理是电磁感应．4．如图所示的四个装置，关于它们的说法正确的是（）A. 图a可用来演示电流的磁效应B. 图b可用来演示电磁感应现象C. 图c可用来演示磁场对电流的作用D. 图d可用来演示电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系【答案】 C【解析】【解答】A、该图中没有电源，即电磁感应现象，此实验说明闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，是发电机的工作原理，A不符合题意；B、该图为奥斯特实验，说明通电导线周围存在着磁场，可用来演示电流的磁效应，B不符合题意；C、该图中有电源，即闭合开关后，磁场中的金属棒就会在磁场中运动，即说明通电直导线在磁场中受到力，C符合题意；D、该图说明电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数的多少有关，D不符合题意；故答案为：C。
中考物理实验复习宝典实验30 探究导体在磁场中运动时产生感应电流(考点解读)
实验30 探究导体在磁场中运动时产生感应电流1.【实验器材】磁性不同的蹄形磁体、导线、金属棒、灵敏电流计、开关等.2.【实验装置】如图所示.3.【设计与进行实验】(1)实验步骤:①将金属棒、开关和灵敏电流计用导线连接起来,将金属棒放置在蹄形磁体中间;②闭合开关,保持金属棒与蹄形磁体相对静止,观察灵敏电流计的指针偏转情况并记录;③闭合开关,让金属棒在蹄形磁体中间沿不同的方向运动,观察灵敏电流计的指针偏转情况并记录;④更换磁性更强的蹄形磁体,重复步骤②③.(2)金属棒的材料不能是铁、钴、镍,避免因磁化而影响实验结论.(3)本实验通过灵敏电流计指针的偏转情况说明电路中是否产生感应电流和产生的感应电流的大小.(4)感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向有关.①如果只把磁体的N、S极对调,灵敏电流计的指针偏转方向将相反;如果只让金属棒向相反方向做切割磁感线运动,灵敏电流计的指针偏转方向也将相反;②如果把磁体的N、S极对调,并让金属棒向相反方向做切割磁感线运动,灵敏电流计指针偏转方向不变;③由控制变量法可知,若要探究感应电流方向与磁场方向的关系,应控制金属棒运动方向不变,改变磁场方向;若要探究感应电流方向与导体运动方向的关系,应控制磁场方向不变,改变导体运动方向.(5)感应电流的大小与磁场强弱和导体运动速度有关.①如果只让金属棒切割磁感线运动的速度增大,则感应电流增大,灵敏电流计的指针偏转角度会增大;如果只增强磁体的磁性,则感应电流增大,灵敏电流计的指针偏转角度会增大.②由控制变量法可知,若要探究感应电流大小与磁场强弱的关系,应控制金属棒运动速度不变,改变磁场强弱;若要探究感应电流大小与导体运动速度的关系,应控制磁场强弱不变,改变导体运动速度.4.【交流与反思】(1)实验时如果增加金属棒切割磁感线的长度,则灵敏电流计的指针偏转角度会增大.(2)实验过程中灵敏电流计的指针偏转不明显,可以采取的改善方法:增大金属棒切割磁感线的速度或换用磁性更强的磁体或增加切割磁感线的导线的长度等.(3)闭合开关,金属棒做切割磁感线运动时,将机械能转化为电能,这是电磁感应现象,这一原理在生活中的应用有动圈式话筒、发电机等.(4)实验中,若金属棒无论怎样移动,发现灵敏电流计指针都不偏转,出现这种情况的原因可能是开关未闭合.(5)实验中,闭合开关后,若金属棒不动,左右移动磁体,金属棒切割了磁感线,电路中会产生感应电流.(6)若将图中的灵敏电流计换成电源,就可以用来研究磁场对通电导体的作用.5.【实验结论】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就会产生感应电流.【例1】小丽用如图的实验装置“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”，闭合开关后，导体棒、灵敏电流计，开关、导线组成闭合电路。
(压轴题)初中物理九年级全册第十四章《磁现象》测试题(答案解析)(4)
一、选择题1．如图所示，是小安同学自制的一个实验装置，他把带绝缘层的导线绕在塑料管外，导线两端连接着小灯泡，形成闭合电路，管内封闭一个强磁体，沿图中所示方向来回快速摇动装置，小灯泡发光。
以下说法正确的是（）A．灯丝中电流方向保持不变B．实验现象表明磁能生电C．该现象类似于电磁铁D．此装置与电动机原理相同2．如题图所示，下列说法正确的是（）A．甲图：地磁场的磁感线是从地理的北极出发回到地理的南极B．图乙：小磁针的左端是小磁针的南极C．图丙：发电机的原理图D．图丁：条形磁体两端的磁性最弱3．关于磁场，下列说法正确的是（）A．磁场虽看不见摸不着，但它却是客观存在的特殊物质B．磁感线也是磁场中真实存在的曲线C．磁极间的相互作用不都是通过磁场发生的D．地磁场的N极在地理的北极附近，S极在地理的南极附近4．如图所示的四个装置可以用来演示物理现象，则下列表述中正确的是（）A．甲图可以用来演示通电导线周围存在磁场即电流的磁效应B．乙图可以用来演示磁场对电流的作用即发电机原理C．丙图可以用来演示电磁感应现象即电动机原理D．丁图说明地磁场的磁场分布与条形磁体的磁场分布不相似5．用如图所示的实验装置探究“磁场对通电直导线的作用”。
闭合开关S0，原本静止的轻质硬直导线AB水平向右运动。
若要使AB水平向左运动，下列措施中可行的是（）A．换用磁性更强的蹄形磁体B．将蹄形磁体的N、S极对调C．将滑动变阻器的滑片P向右移动D．将硬直导线的A、B两端对调6．如图所示，支架上的条形磁铁N极端的下方吸引了两根金属棒，两金属棒被磁化后下端张开，此现象说明两金属棒（）A．可能是铝棒，下端是N极B．可能是铜棒，下端是N极C．可能是铁棒，下端是S极D．可能是铁棒，下端是N极7．如图所示电路，电磁铁的B端有一个小磁针，闭合开关后，下列说法正确的是（）A．电磁铁的A端为S极B．小磁针静止时，S极水平指向左C．当滑动变阻器的滑动片P向左端移动，电磁铁磁性增强D．增大电源电压可使电磁铁的磁性增强8．如图所示，有关电与磁的下列描述中，正确的是（）A．甲图是研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系B．乙图是发电机的原理图C．丙图是探究电磁感应现象的装置图D．图丁发现电流磁效应的物理学家是法拉第9．图甲是一种磁悬浮地球仪，图乙是其内部结构示意图，底座里面有一个电磁铁，可使内部有磁体的地球仪悬浮在空中。
探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件实验报告
探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件实验报告实验目的：通过实验观察导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，探究感应电流的形成原因。
实验器材：导体绕制成的圆形线圈、恒强磁场、电流表、直流电源。
实验步骤：1. 将导体绕制成圆形线圈，线圈大致平面与恒强磁场方向垂直。
导体选用铜线，导线的另一端与直流电源相连，顺时针或逆时针方向通过线圈。
2. 用电流表测量磁场中导体线圈周围的电流，记录下来。
3. 改变线圈的运动方向，观察电流变化情况。
4. 改变磁场方向，观察电流变化情况。
实验结果：在磁场中，当导体线圈运动方向与磁场方向垂直时，线圈内将会产生感应电流。
随着线圈运动方向的改变，电流方向也会发生相应的改变。
当线圈平面与磁场平行或反平行时，不会产生感应电流。
实验分析：从物理学角度来理解，电磁感应现象的出现是因为磁场会随时间变化而改变。
当导体在磁场中运动时，可以产生磁通量的改变，从而产生感应电动势和电流。
此时，电流的方向应当与运动方式和磁场的方向有关，从而实现磁场与导体之间的相互作用。
实验中，观测到线圈通过磁场时电流方向的改变，可以进一步理解电磁感应现象的本质。
另外，由于导体材料的不同，线圈本身所产生的感应电流大小也会发生变化。
实验结论：导体在磁场中运动时，产生感应电流的条件是导体线圈的运动方向与磁场方向相互垂直，线圈内部的电流方向和线圈运动方向有关。
总之，本次实验通过观测导体在磁场中运动产生感应电流的现象，探究了感应电流的形成原因。
此外，了解了电磁感应原理的应用，对于理解电磁学相关知识具有重要的指导作用。
高中物理(新人教版)选择性必修二同步习题：涡流、电磁阻尼和电磁驱动(同步习题)【含答案及解析】
第二章电磁感应3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动基础过关练题组一电磁感应现象中的感生电场1.(多选)下列说法中正确的是( )A.感生电场由变化的磁场产生B.恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C.感生电场的方向同样也可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定D.感生电场的电场线是闭合曲线,其方向一定是沿逆时针方向2.(多选)如图所示,一个闭合线圈静止于磁场中,由于磁场强弱的变化,而使线圈中产生了感应电动势,下列说法中正确的是( )A.使电荷定向移动形成电流的力是磁场力B.磁场变化时,会在空间激发一个电场C.从上往下看,当磁场增强时,线圈中有逆时针方向的感应电流D.使电荷定向移动形成电流的力是电场力题组二涡流3.(2019福建长汀一中高二月考)如图所示是冶炼金属的真空冶炼炉的示意图,冶炼炉内装入被冶炼的金属,线圈通入高频交变电流,这时炉内被冶炼的金属就会熔化。
这种冶炼方法速度快、温度容易控制,并能避免杂质混入被冶炼金属中,因此适于冶炼特种金属。
该炉的加热原理是( )A.利用线圈中电流产生的焦耳热B.利用红外线C.利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D.利用交变电流的交变磁场所激发的电磁波4.(2019安徽太和第一中学高二月考)以下属于涡流现象的应用的是( )5.(多选)下列磁场垂直加在金属圆盘上能产生涡流的是( )题组三电磁阻尼和电磁驱动6.(2019江苏常州高二期中)(多选)关于电磁阻尼,下列说法正确的是( )A.当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力总是阻碍导体运动的现象称为电磁阻尼B.磁电式仪表利用电磁阻尼原理使指针迅速停下来,从而便于读数C.电磁阻尼是导体因感应电流受到的安培力对导体做负功的现象,阻碍导体运动D.电磁阻尼现象实质上不是电磁感应现象,但分析时同样遵循楞次定律7.(多选)如图所示为演示电磁驱动的装置,图中①是磁铁,②是电机,当电机带动磁铁旋转时,靠近它们的金属圆盘(图中③)也会绕轴转动起来。
2023年中考物理二轮专题复习 磁现象实验专题(含答案)
2023年中考物理二轮专题复习磁现象实验专题（含答案）考点一：探究电流周围的磁场散布1.小明同学在做“探究通电螺线管外部的磁场散布”实验时，实验装置如图所示．（1）闭合开关后，螺线管周围小磁针的指向如图所示，小明根据螺线管右端小磁针a的指向判定出螺线管的右端为N极，则可知电源的A端为________极；（2）当电源的正负极方向对换时，小磁针a的北极指向也对换，由此可知：通电螺线管的外部磁场方向与螺线管中导线的________有关．2.在做“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验时，小明在螺线管周围摆放了一些小磁针（1）通电后小磁针的指向如图甲所示，由此可看出通电螺线管外部的磁场与________磁体的磁场类似。
（2）小明改变螺线管中的电流方向，发觉小磁针转动180°，南北极所指方向产生了改变，由此可知：通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的_______方向有关。
（3）由安培定则可知乙图中S闭合后，螺线管的上端为________极。
3.安安在探究通电螺线管的磁场散布的实验中，如图所示：(1)在固定有螺线管的水平硬纸板上平均地撒满铁屑，通电后轻敲纸板，视察铁屑的排列情形，发觉通电螺线管外都的磁场与______磁体的磁场类似；在通电螺线管的两端各放一个小磁针，根据小磁针静止时的指向，可以判定通电螺线管的______（选填“左”或“右”）端是它的N极；(2)如果想探究通电螺线管的极性与电流方向的关系，接下来的操作是______，并视察小磁针的指向。
4.在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中：（1）小磁针的作用：。
（2）在螺线管外部A、B两处放置小磁针，闭合开关，发觉A处小磁针产生偏转，而B处小磁针不偏转，试说明B处小磁针不偏转的可能原因：（3）将电池的正负极对调，重复上述实验，是为了探究通电螺线管外部磁场的方向与方向的关系。
（4）视察实验现象后，应立刻断开开关，是为了。
5．（1）如图甲是奥斯特实验装置，接通电路后，视察到小磁针偏转，此现象说明了；断开开关，小磁针在的作用爱好又复原到本来的位置，改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向产生了改变，说明了．（2）探究通电螺线管外部磁场散布的实验中，在嵌入螺线管的玻璃板上平均撒些细铁屑，通电后（填写操作方法）玻璃板，细铁屑的排列如图乙所示，由此可以判定，通电螺线管外部的磁场散布与周围的磁场散布是类似的，将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时（N/S）极的指向就是该点处磁场的方向．6.在探究“通电螺线管的外部磁场”的实验中，小明在螺线管周围摆放了一些小磁针。
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仪器自制与改进
闭合线圈在磁场中运动探究仪
上海市进才中学物理组 200135
1 教具装置图(见图1)
图1
2 仪器特点及用途
(1)特点
探究闭合线圈在磁场中运动时的一个特例,即闭合线圈在磁场中运动,面积变化,磁感强度变化但磁通量不变,不产生感应电流。
(2)用途
本仪器可用于研究当闭合线圈在磁场中做以下运动时,感应电流的情况:
①当闭合线圈面积不变,上下移动时,可以看到线圈中有较大的感应电流产生。
②当闭合线圈所处磁感强度不变,改变线圈面积时,可以看到线圈中有较大的感应电流产生。
③当闭合线圈贴着该圆台平面运动(既改变线圈所处的磁感强度,又改变线圈面积)时,线圈中没有感应电流产生。
此仪器可以外接大型演示电表,还可以结合DIS实验系统的微电流传感器使用相应的软件测量感应电流。
3 制作材料
条形磁铁两块,依据条形磁铁磁感线制作的圆台一个。
4 制作方法
①将两条条形磁铁同极相对平行固定在一起。
②在玻璃板的一侧撒上铁粉,将条形磁铁放在玻璃板另一侧,轻敲玻璃板,待铁粉按一定顺序排列后,用纸描下磁铁的中心轴和其中一条磁感线靠近磁铁一端的部分。
将这条线绕中心轴360度旋转一圈即可得到一个特殊曲面。
按该曲面定制一个塑料圆台。
③在圆台上端做一个架子,供放条形磁铁,底部做成平面,可放在水平桌面上。
5 使用方法
①将本仪器放置在水平桌面上,将两根条形磁铁并在一起(同名磁极在同一端)插在仪器上部支架上。
②用一根细软导线绕一个圈套在圆台上,导线的两端接微电流传感器或大型演示电表。
③打开DIS实验软件,点击教材专用软件界面上的实验条目“微电流的测量”,并点击“开始记录”。
④用手拉线圈,使线圈在一水平面上收缩以改变面积,可看到有感应电流产生。
在不改变线圈面积的前提下将线圈上下移动,也可看到有感应电流产生。
⑤在线圈面积和磁感应强度都改变时,是否一定产生感应电流呢?将线圈沿曲面水平方向收缩时,发现不产生感应电流。
编者注:该作品在第六届(海尔杯)全国优秀自制教具评选中获一等奖。
(收稿日期:2006210210)
《教学仪器与实验》第23卷2007年第2期・39
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