中考物理实验29 （考点精讲）探究通电螺线管外部磁场的方向

实验29探究通电螺线管外部磁场的方向1.【实验装置】如图所示.2.【设计与进行实验】(1)实验步骤:①按照上图布置实验器材,把小磁针放置在螺线管四周不同位置,闭合开关,等小磁针稳定后,在图上记录小磁针N极的指向,如下图.②改变电源正负极和螺线管的绕线方式,在以下四种情况中进行实验,重复步骤①并进行记录.(2)闭合开关,小磁针偏转,说明通电螺线管周围存在磁场,不管小磁针是否存在,通电螺线管周围的磁场都是存在的.(3)步骤②是为了探究通电螺线管外部磁场方向的影响因素;若要探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向的关系,可以通过调换电源正负极来改变电流方向.(4)根据小磁针的指向判断通电螺线管的极性与磁场方向,小磁针静止时N极的指向即为该点的磁场方向,这运用了转换法.(5)通电螺线管磁场强弱的判断:如下图,在玻璃板上均匀地撒满铁屑,轻敲玻璃板,铁屑分布密集的地方磁场强,稀疏的地方磁场弱.实验时轻敲玻璃板的目的:减小铁屑与玻璃板的摩擦,使铁屑在磁场作用力的作用下有规律地排布.3.【交流与反思】要探究通电螺线管周围磁场的强弱是否与电流大小有关,应对实验装置进行改进:串联一个滑动变阻器.4.【实验结论】通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场一样;通电螺线管两端的极性与螺线管中电流的方向有关.【例1】在探究“通电螺线管外部磁场”的实验中，采用如图甲所示的实验装置。（1）当闭合开关后，小磁针会（选填“会”或“不会”发生偏转，说明通电螺线管与小磁针之间是通过发生力的作用。（2）用铁屑来做实验，得到如图乙所示的情形，它与磁体的磁场分布相似。（3）小明做了如图丙所示的实验，通过实验现象可以得出：通电螺线管的磁极极性与螺线管中电流的有关。【解答】解：（1）图甲中，螺线管通电后，由于电流的磁效应，螺线管的周围存在磁场，小磁针在磁场中会受到磁力的作用，从而会发生偏转，这表明通电螺线管与小磁针之间是通过磁场发生力的作用的；（2）由图乙可知，通电螺线管的外部磁场与条形磁铁的磁场相似；（3）由图可知，两个螺线管中导线的缠绕方式相同，电流的方向不同，通电螺线管的磁极极性不同，这说明通电螺线管的磁极极性与电流的方向有关。故答案为：（1）会；磁场；（2）条形；（3）方向。【例2】小明同学设计了如图甲所示的装置来探究通电螺线管周围的磁场。（1）组装好器材，闭合开关，发现竖直悬挂的小铁球向右运动，是因为小铁球受到磁力的作用，该现象说明通电螺线管周围存在；若将小铁球换成大小相同的铝球，铝球将（选填“向右运动”“向左运动”或“静止”。（2）去掉小铁球，将小磁针放在螺线管周围不同位置，放小磁针的目的是确定通电螺线管周围磁场的。（3）闭合开关后，小磁针静止时的情景如图乙所示，由此可知通电螺线管周围的磁场和磁体的磁场相似，小磁针涂黑的一端应是极。【解答】解：（1）通电螺线管周围存在磁场，对小铁球存在磁力作用，铝球不受磁力作用；（2）因为小磁针放在螺线管周围不同位置，小磁针静止时极指向和该点磁场方向相同，所以实验中使用小磁针是为了判断该点的磁场方向；（3）由图可看出，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似，由右手安培定则可以判断，通电螺线管的右端为极，异名磁极相互吸引；故最右边的小磁针的左端为极，右端为极，故小磁针涂黑的一端极。故答案为：（1）磁力；磁场；静止；（2）方向；（3）条形；。【例3】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。（1）通电后小磁针静止时的分布如图甲所示，由此可看出通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。（2）小明改变通电螺线管中的电流方向，发现小磁针指向转动，南北极发生了对调，由此可知：通电螺线管外部的磁场方向与螺线管中方向有关（3）小明继续实验探究并按图乙连接电路，他先将开关接，观察电流表的示数及吸引大头针的数目；再将开关从换到，调节变阻器的滑片，再次观察电流表的示数及吸引大头针的数目，此时调节滑动变阻器是为了，来探究的关系。（4）请根据图丙中通电螺线管的极，标出磁感线的方向和小磁针的极，电源的“”、““极。【解答】解：（1）通电后小磁针静止时的分布如图甲所示，则可知通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体相似；（2）如果改变螺线管中的电流方向，发现小磁针转动，其南北极所指方向发生了改变，由此可知：通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关。（3）实验中，他将开关从换到上时，连入电路的线圈匝数发生了变化，为了控制两次实验的电流大小不变，应调节变阻器的滑片，再次观察电流表示数及吸引的大头针数目，这样才能探究出通电螺线管磁性强弱与线圈匝数的关系。（4）图丙中螺线管的上端为极，磁感线从磁体的极出发，回到极，所以可以确定螺线管周围磁感线的方向是从上向下的。当小磁针静止时，根据磁极间作用规律可知，靠近电磁铁极的一定是小磁针的极，由此可知小磁针的下端为极。根据螺线管的上端为极，以及线圈的绕向利用安培定则可以确定螺线管中电流是从螺线管的下端流入、上端流出