Question

人类为揭示电和磁的关系，经历了漫长的岁月．1820年，丹麦哥本哈根大学的年轻教师奥斯特，一直在寻求电和磁间的联系，一天在课堂上灵感突至，将一个小磁针放在一根直导线下方，再使导线接通电源，只见小磁针摆动了一个角度后稳定地停下来，从而证明了：通电导线周围能产生与磁极相作用的磁场，基于这原理，人们制成了电磁铁．
（1）通电后，若小磁针不动，则它的指向可能是

小磁针指向与导线方向垂直

．
1822年，英国青年学生法拉第，深深地为奥斯特的实验所吸引，他想到：既然电能让磁体动，磁能否让通电导体动呢？一次实验中，他在一个水银盆中固定一根磁棒，棒边漂着一块插有一根铜线的软木，当铜线接通电池后，软木就漂动了起来，这证明了他的设想，他进一步的实验成果，为后人发明实用的电动机提供了有利的佐证，指明了方向．
（2）软木块由静止到开始漂动起来，说明：

通电的导体（铜线）受到了磁场力的作用

．
1822年，法拉第又想到：电流可以产生磁；那么，反过来，磁能否产生电呢？他决心去探索“磁生电”的途径．此后，他对这个问题进行了长期艰苦的探究．1831年的一天，他实验失败后，正从线圈中收起一根磁铁时，发现和线圈相连的电流计上的指针动了一下．于是他抓住这一机会深究下去，终于发现了感应电流，磁确能转变成电!据此，法拉第设计并制造出世界上第一台发电机．人类从此逐步进入了电气时代．
（3）发电机是将

机械

能转化为

电

能的机器．
（4）在法拉第的实验中，磁铁和闭合导线间相对静止能否产生感应电流？

Answer 1

分析：①小磁针静止不动了，说明小磁针的北极所指的方向与通电导线周围磁场的方向是一致．
②力是改变物体运动状态的原因，软木由静止变为了运动，运动状态发生了改变，必然是受到了力的作用．
③闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线的运动时，在导体中会有电流产生．

解答：解：①通电导线周围的磁场的方向是与导线垂直的，所以在磁场力的作用下，小磁针会与通电导线的方向垂直．
②插有铜线的软木运动状态发生了改变，说明受到了磁体对它的力的作用，所以通电导体在磁场中受到了力的作用．
③收磁铁时，磁铁和导线之间发生了相对运动，动能和重力势能都发生了改变，电流计的指针动了一下，说明产生了电流，所以是机械能转化为电能．
④从能的转化的角度，产生感应电流时是机械能转化为电能，所以磁铁和闭合导线间必须有相对的运动时，才能产生感应电流．
故答案为：①小磁针指向与导线方向垂直；②通电的导体（铜线）受到了磁场力的作用；③机械，电；④不能．

点评：非常好得一道题目，从科学发现的过程入手，让学生了解科学发展的历程，同时积极的思考，学以致用．