Question

2．小波在“探究通電螺線管外部磁場的方向”實驗中，組裝了如圖（1）所示電路，實驗時：
（1）可通過觀察小磁針N極的指向判斷通電螺線管的磁極．
（2）為了探究通電螺線管外部磁場的方向與電流方向是否有關(guān)？實驗中是通過對調(diào)電源正負極來改變通電螺線管中電流的方向．
（3）如圖（2）所示是通電螺線管周圍的有機玻璃板上的小磁針分布狀態(tài)，觀察可知通電螺線管的外部磁場與條形磁體的磁場相似．
（4）本實驗經(jīng)過改進，還可以探究通電螺線管外部磁場的強弱與電流大小的關(guān)系．請說出一種你的改進方法增加電池節(jié)數(shù)或串聯(lián)一個滑動變阻器（或電阻等）．

Answer 1

分析 （1）條形磁體周圍磁感線的形狀是紡錘形的，根據(jù)圖（2）所示的通電螺線管周圍磁感線的形狀，兩者聯(lián)系起來，可以得到此題的答案．
通電螺線管周圍磁場的方向與電流方向和線圈的繞向這兩個因素有關(guān)，若只改變其中的一個，磁場方向發(fā)生改變；若兩個因素同時改變，磁場方向不變．
（2）螺線管的磁性強弱與螺線管中的電流大小、線圈匝數(shù)、螺線管中是否插入鐵芯有關(guān)．要探究螺線管的磁場強弱與電流大小的關(guān)系，就要控制線圈匝數(shù)和螺線管中是否插入鐵芯的情況相同，改變螺線管中電流的大小，結(jié)合滑動變阻器的作用，可以得到此題的答案．

解答 解：（1）利用通電螺線管周圍的小磁針N極的指向可以確定通電螺線管的極性；
（2）小明改變電源的正負極后，螺線管中的電流方向發(fā)生了改變，小磁針的N極指向與原來相反，說明磁場的方向相反，由此可以確定，螺線管磁場的方向與電流方向有關(guān)．
（3）根據(jù)圖示的通電螺線管周圍的小磁針的排布情況和螺線管周圍磁感線的形狀，可以確定通電螺線管周圍磁感線的形狀是紡錘形的，這與條形磁體周圍磁場分布相似．
（4）要探究螺線管的磁場強弱與電流大小的關(guān)系，就要改變螺線管中的電流大小，而在原電路中，電流的大小是無法改變的，因此要在電路中再串聯(lián)入一個滑動變阻器即可，因為滑動變阻器可以通過改變其接入電路的電阻的大小來改變電路中的電流大小．
故答案為：（1）小磁針N極的指向；（2）對調(diào)電源正負極；（3）條形磁體；（4）增加電池節(jié)數(shù)或串聯(lián)一個滑動變阻器（或電阻等）．

點評 （1）通過螺線管周圍小磁針的北極指向確定了螺線管周圍的磁場方向，再利用建立模型法畫出了其周圍的磁感線形狀．與學(xué)過的條形、蹄形磁體周圍磁感線的形狀對比即可解決此題．
（2）此題中在探究螺線管的磁場分布時用到了建立模型法；在探究其磁場方向和磁場強弱時用到了控制變量法和轉(zhuǎn)換法．