实验11 探究通电螺线管外部磁场的方向

实验11探究通电螺线管外部磁场的方向实验梳理1．【实验目的】（1）探究通电螺线管外部磁场的分布规律。（2）探究通电螺线管外部磁场的方向跟哪些因素有关。2．【实验器材】通电螺线管磁场演示器、条形磁体、菱形小磁针(2个)、铁屑、干电池、开关、滑动变阻器、导线若干等。【实验原理】电流的磁效应。【实验电路】5.【实验步骤】（1）开关断开，按如图所示连接电路。（2）在通电螺线管的两端各放一个小磁针，并在螺线管的周围均匀撒铁屑。（3）闭合开关，观察小磁针的指向，轻敲面板，观察铁屑的排列情况。（4）断开开关，在条形磁体的两端各放一个小磁针，观察小磁针的指向，并在条形磁体的周围均匀撒铁屑，轻敲面板后，观察铁屑的排列情况。（5）闭合开关，观察并记下螺线管两端小磁针N极的指向。（6）断开开关，改变电流方向，观察并记下螺线管两端小磁针N极的指向。（7）断开开关，保持电流方向不变，改变螺线管绕线方法，观察并记下螺线管两端小磁针N极的指向。6.【实验表格】实验次数螺线管绕法螺线管中电流方向螺线管两端小磁针N极的指向左端右端1A2A3B4B7.【实验结论】（1）通电螺线管外部的磁场和条形磁体周围的磁场相似。（2）通电螺线管外部磁场的方向跟电流方向和螺线管的绕法有关。8．【注意事项】（1）连接电路时，开关要断开。（2）可以把电源电压调高些，确保电路中电流较大，效果更明显。要点点拨1.实验中小磁场和细铁屑的作用：（1）细铁屑：形象的反映磁场的分布情况。（2）小磁针：显示磁场方向或磁体的磁极。2.实验方法：控制变量法。（1）在研究螺线管南北磁极与电流方向的关系时，要控制螺线管绕法不变。（2）在研究螺线管南北磁极与螺线管绕法的关系时，要控制电流方向不变。3.实验中如何使实验效果更加明显：通过调高电源电压的方法，增大电流，从而增强螺线管的磁性。4.安培定则中的“一手两向”：“一手”：用右手握住螺线管。“两向”：弯曲的四指方向电流方向；大拇指指向螺线管N极。5.运用安培定则常考的三类题：（1）已知电流方向，判断螺线管N、S极；（2）已知螺线管N、S极，判断电流方向；（3）已知电流方向和螺线管N、S极，完成螺线管绕线。典例分析【典例1】电与磁的探究(1)如图是小明在研究电与磁知识时做的实验：图甲、乙说明了电流周围存在 ，图甲、丙说明了.小明由此推测:若电子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，如图丁所示，小磁针也将发生偏转.他推测的主要依据是电荷 会形成电流.你认为图丁中小磁针的偏转情况会与实验 (填“甲”或“丙”)中小磁针的偏转方向相同.在“探究通电螺线管外部磁场方向”实验中，在图戊所示的螺线管周围不同位置放一些小磁针，闭合开关，观察各个小磁针的指向.此实验中小磁针的作用是 ，为了使探究结果更精确，小磁针应 (填“多一些”或“少一些”）；把电池正负极对调，闭合幵关会发现小磁针 ，此现象说明 .【典例2】在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中：(1)为使磁场加强，可以在螺线管中插入一根棒(填“铁”或“钢”)。(2)把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后记录小磁针 极的方向，这个方向就是该点的磁场方向。(3)根据图甲、乙、丙记录的小磁针指向，可以得出：通电螺线管外部的磁场与磁铁的磁场相似。(4)如果丙和丁两个螺线管同时通电，则这两个螺线管之间会相互 (填“吸引”或“排斥”)。对点训练【对点1】实验室备有嵌入螺线管的玻璃板和电源，小明和小亮分别选用铁屑和小磁针来“探究通电螺线管外部磁场的方向”。（1）小明在螺线管周围的玻璃板上均匀地撒上一层铁屑。给螺线管通电后，轻敲玻璃板，小明观察到螺线管周围铁屑的分布情况如图甲所示。小明的实验说明，通电螺线管外部的磁场和_________外部的磁场相似；（2）小亮在螺线管周围的玻璃板上整齐、均匀地放置了32个小磁针，如图乙所示。给螺线管通电后，小亮观察到这32个小磁针的指向更接近于下图中的_________。A. B.C. D.（3）小明的实验方案具有明显的不足，其不足之处是_________；（4）为了弥补小明实验方案的不足，请提出一条改进建议：_________。真题感悟1、（2022河南）在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中：（1）在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑分布无明显变化，这时需_______纸板，观察到铁屑排列成如图所示的形状。可见，通电螺线管外部磁场与______磁体的磁场相似。（2）用小磁针探究磁场方向时，发现小磁针没有标N、S极，请写出一种判断小磁针N、S极的做法：_______。（3）对调螺线管所接电源正、负极，周围小磁针的指向也随之对调，说明通电螺线管的极性与螺线管中电流的_______有关。2、（2023四川）图为“探究通电螺线管外部磁场方向”的实验装置。（1）闭合开关前，把小磁针放在水平桌面上，发现小磁针静止时总是指向南北方向，这是因为________。（2）闭合开关后，竖直悬挂的小铁球向右运动，这说明通电螺线管周围存在________；同时发现小磁针的N极与通电螺线管的右端相互________。（3）将小铁球换成小铝球，闭合开关后，小铝球将________。（选填“向右运动”“向左运动”或“保持静止”）（4）为了探究通电螺线管周围磁场强弱与电流大小是否有关，可在电路中串联一个________（填电学元件）。（5）为了探究通电螺线管周围磁场方向与电流方向是否有关，写出一种操作方法：________。

实验11探究通电螺线管外部磁场的方向典例分析【典例1】电与磁的探究(1)如图是小明在研究电与磁知识时做的实验：图甲、乙说明了电流周围存在 ，图甲、丙说明了.小明由此推测:若电子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，如图丁所示，小磁针也将发生偏转.他推测的主要依据是电荷 会形成电流.你认为图丁中小磁针的偏转情况会与实验 (填“甲”或“丙”)中小磁针的偏转方向相同.在“探究通电螺线管外部磁场方向”实验中，在图戊所示的螺线管周围不同位置放一些小磁针，闭合开关，观察各个小磁针的指向.此实验中小磁针的作用是 ，为了使探究结果更精确，小磁针应 (填“多一些”或“少一些”）；把电池正负极对调，闭合幵关会发现小磁针 ，此现象说明 .答案：(1)磁场;通电导体周围磁场的方向与电流的方向有关(2)定向移动;甲（3)指示磁场方向;多一些;指示磁场方向改变;通电螺线管外部磁场方向和电流方向有关【典例2】在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中：(1)为使磁场加强，可以在螺线管中插入一根棒(填“铁”或“钢”)。(2)把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后记录小磁针 极的方向，这个方向就是该点的磁场方向。(3)根据图甲、乙、丙记录的小磁针指向，可以得出：通电螺线管外部的磁场与磁铁的磁场相似。(4)如果丙和丁两个螺线管同时通电，则这两个螺线管之间会相互 (填“吸引”或“排斥”)。答案：(1)铁(2)N(3)条形(4)吸引解析：(1)通电螺线管中插入铁棒后，铁棒被通电螺线管的磁场磁化，磁化后的铁棒也变成了一个磁体，这样由于两个磁场互相叠加，从而使螺线管的磁性大大增强，钢棒被磁化后磁性不会消失，断电后仍有磁性，不宜选用。(2)小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向，故需要记录小磁针N极的方向。(3)通电螺线管外部磁感线也是从N极指向S极，故通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似。(4)由图可知，丙和丁两个螺线管的绕线和电流方向均相同，根据安培定则可知，丁螺线管的左端为N极，丙的右端为S极，异名磁极相互吸引，所以这两个螺线管之间会相互吸引。对点训练【对点1】实验室备有嵌入螺线管的玻璃板和电源，小明和小亮分别选用铁屑和小磁针来“探究通电螺线管外部磁场的方向”。（1）小明在螺线管周围的玻璃板上均匀地撒上一层铁屑。给螺线管通电后，轻敲玻璃板，小明观察到螺线管周围铁屑的分布情况如图甲所示。小明的实验说明，通电螺线管外部的磁场和_________外部的磁场相似；（2）小亮在螺线管周围的玻璃板上整齐、均匀地放置了32个小磁针，如图乙所示。给螺线管通电后，小亮观察到这32个小磁针的指向更接近于下图中的_________。A. B.C. D.（3）小明的实验方案具有明显的不足，其不足之处是_________；（4）为了弥补小明实验方案的不足，请提出一条改进建议：_________。答案：（1）条形磁体（2）B（3）无法判断出（通电螺线管外部）磁场的方向（4）增加小磁针解析：（1）通电后小磁针的指向如图甲所示，说明通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似；（2）在图中，根据周围小磁针N极指向与该点磁感线方向一致，在通电螺线管外部，磁感线是从北极发出，最后回到南极，只有B图所示小磁针N极指向一致，左侧小磁针N极都指向外侧，右侧小磁针N极都指向内侧，其它三个图示小磁针N极指向均有不同方向之处；（3）根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的那一端，是电磁铁N极，另一端为S极；但此方案中无法从图示判断出电流的方向确定四指指向，且铁屑静止时也不能够通过铁屑的分布判断通电螺线管外部磁场的方向，故无法判断出通电螺线管外部磁场的方向；（4）根据周围小磁针N极指向与该点磁感线方向一致，在通电螺线管外部，磁感线是从北极发出，最后回到南极，小磁针与铁屑相比，能更好地显示出各点的磁场方向，增加小磁针，把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后，小磁针N极所指的方向就是该点的磁场方向。真题感悟1、（2022河南）在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中：（1）在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑分布无明显变化，这时需_______纸板，观察到铁屑排列成如图所示的形状。可见，通电螺线管外部磁场与______磁体的磁场相似。（2）用小磁针探究磁场方向时，发现小磁针没有标N、S极，请写出一种判断小磁针N、S极的做法：_______。（3）对调螺线管所接电源正、负极，周围小磁针的指向也随之对调，说明通电螺线管的极性与螺线管中电流的_______有关。答案：（1）轻敲；条形（2）将小磁针放在桌面上，静止时指南的一端为S极，另一端为N极（或用条形磁铁的N极靠近小磁针的一端，相吸的为S极，相斥的为N极）（3）方向解析：（1）为了减小铁屑与硬纸板间的摩擦，应轻敲纸板，利用铁屑具有惯性而使铁屑与硬纸板短暂分开，使铁屑在磁场力的作用下有规则地排列；由题图中铁屑的排列特点可知，通电螺线管外部磁场与条形磁体的磁场相似.（2）判断小磁针磁极的方法有多种，可以利用磁体在地磁场中的指向性，也可以利用磁极间相互作用的规律.（3）对调螺线管所接电源的正、负极，则螺线管中的电流方向发生改变，发现此时通电螺线管周围小磁针的指向也随之对调，这说明通电螺线管的磁场方向与螺线管中的电流方向有关.2、（2023四川）图为“探究通电螺线管外部磁场方向”的实验装置。（1）闭合开关前，把小磁针放在水平桌面上，发现小磁针静止时总是指向南北方向，这是因为________。（2）闭合开关后，竖直悬挂的小铁球向右运动，这说明通电螺线管周围存在________；同时发现小磁针的N极与通电螺线管的右端相互________。（3）将小铁球换成小铝球，闭合开关后，小铝球将________。（选填“向右运动”“向左运动”或“保持静止”）（4）为了探究通电螺线管周围磁场强弱与电流大小是否有关，可在电路中串联一个________（填电学元件）。（5）为了探究通电螺线管周围磁场方向与电流方向是否有关，写出一种操作方法：________。答案：（1）小磁针受到地磁场的作用（2）磁场；吸引（3）保持静止（4）滑动变阻器（或电阻箱）（5）只对调电源正负极，观察小磁针的偏转情况（或只改变螺线管中线圈绕线的方向，观察小磁针的偏转情况）解析：（1）由于地球的周围存在地磁场，所以地球周围任何范围内的小磁