Question

兰兰学习了电磁感应现象后，就想：产生的感应电流的大小与什么有关呢？她找到几个要好的同学开始了讨论和猜想：既然运动有快慢之分、磁场有强弱之分，那么感应电流的大小是否与这两者有关呢？于是她们开始做实验，首先按照课堂上探究电磁感应的实验装置（如图）重新安装了仪器，并且准备了磁性强弱不同的磁铁，以便改变磁场的强弱．闭合电路后她先改变导体在磁场中运动的快慢，观察电流表摆动的幅度大小．发现导体在磁场中运动的速度越大，电流表的指针摆动幅度越大；然后她又保持导体的运动快慢不变，换用磁性强的磁铁来实验，发现磁性越强，电流表指针摆动的幅度越大．对于这么重大的发现，她高兴不已．通过以上的阅读，回答以下问题：
（1）兰兰从自己的实验中能得出什么结论？
（2）她们在实验中主要用了哪两种研究方法？______和______；具体是如何使用的？______；
（3）要产生更大的电流，可以采用哪些措施？
（4）请你解释一下为什么摇动手摇发电机的手柄越快，灯泡越亮？

Answer 1

解：（1）导体在磁场中运动的速度越大，电流表的指针摆动幅度越大，说明感应电流大小与导体运动的快慢有关；
保持导体的运动快慢不变，换用磁性强的磁铁来实验，发现磁性越强，电流表指针摆动的幅度越大，说明感应电流与磁场的强弱有关，导体运动速度相同，磁场越强，感应电流越大；
（2）通过观察电流表的摆幅来观察产生的感应电流的大小，用到了转换法；
在研究感应电流大小与导体运动快慢的关系时，保持磁场强弱相同，在研究感应电流大小与磁场强弱的关系时，保持导体运动速度相同，用到了控制变量法；
（3）由（1）知，要产生更大的电流应让导体棒更快速运动，或者增强磁场；
（4）手摇动柄的速度越快，产生的感应电流越大，所以灯泡越亮．
故答案为：（1）产生的感应电流的大小与导体运动的快慢、磁场的强弱有关，导体运动越快、磁场越强，产生的感应电流就越大；
（2）转换法；控制变量法；
转换法：通过观察电流表的摆幅来观察产生的感应电流的大小；
控制变量法：在研究感应电流大小与导体运动快慢的关系时，保持磁场强弱相同，进行实验；
（3）可以让导体棒更快速运动或者增强磁场；
（4）因为感应电流的大小与导体运动快慢有关，导体运动越快，产生的感应电流越大，快速摇动手摇发电机的手柄，使得产生的感应电流变大了，所以小灯泡就变亮了．
分析：（1）电流表的摆幅大说明了电路中的感应电流大，分析实验现象得出感应电流大小与导体运动快慢和磁场强弱之间的关系；
（2）实验中通过电流表指针摆幅的大小来反映感应电流的大小，用了转换法；
在研究感应电流大小与导体运动快慢的关系时，保持磁场强弱相同；磁场相同，通过改变运动速度来研究感应电流大小与物体运动速度的关系，用到了控制变量法；
（3）根据（1）的结论：感应电流与导体运动速度和磁场强度有关，增强磁场或加快导体的运动速度；
（4）手摇发电机是根据电磁感应原理制成的，摇动速度越快，导体切割磁感线的速度越快，感应电流越大．
点评：此题是探究电磁感应现象中影响感应电流大小的因素，考查了对转换法和控制变量法的理解，同时考查了运用所学知识解决问题的能力．