Question

4．學(xué)習(xí)了奧斯特實驗后．小軍和小民認為：通電的螺線管周圍也存在磁場．可是．通電螺線管周圍的磁場是什么樣的呢？為此．他們找來器材并連成了圖甲所示的實驗電路．運用研究磁場的方法來探究通電螺線管外部的磁場．

（l）小軍使用小磁針來進行探究．他先在本板上螺線管一端標(biāo)有黑點的九個位置（圖甲）各放置了一個小磁針．通電后發(fā)現(xiàn)這九個小磁針的指向如圖乙所示，改變通電電流的方向后．重新實驗發(fā)現(xiàn)這九個小磁針的指向如圖丙所示． 根據(jù)小軍的實驗．可以得出的結(jié)論是：
a．通電螺線管外部，中心軸線上各點的磁場方向是相同的；除中心軸線外，通電螺線管外部其他各點的磁場方向是不同的；
b．通電螺線管外部各點的磁場方向還與電流方向有關(guān)．
（2）小民的實驗方法是：先在一張自紙中問按照螺線管的大小挖一個孔．然后把孔對準螺線管將白紙鋪在木板上．再把繃鐵屑均勻地灑在白紙上．通電后輕輕敲擊木板．發(fā)現(xiàn)細鐵屑的排列情況如圖丁所示；改變通電電流的方向后．重新實驗發(fā)現(xiàn)細鐵屑 的排列情況基本沒有變化．根據(jù)小民的實驗現(xiàn)象，可以得出結(jié)論：通電螺線管外部的磁場與我們學(xué)過的條形磁體的磁場相似．

（3）小軍和小民對他們的實驗結(jié)論進行討論后發(fā)現(xiàn)．如果把通電螺線管看作一個磁體．則它的N極和S極的位置是由通電電流的方向決定的．怎樣描述通電螺線管中電流的方向與N極位置之問的關(guān)系呢？
小軍經(jīng)過反復(fù)思考發(fā)現(xiàn)：從通電螺線管的一側(cè)看去，通電螺線管中電流的方向和N極 位置的關(guān)系與擰電流表上的螺帽時螺帽旋轉(zhuǎn)的方向和螺帽前進方向的關(guān)系挺相似的． 小軍根據(jù)他的上述發(fā)現(xiàn)對“通電螺線管中電流的方向與N極位置的關(guān)系”的描述是：從通電螺線管的一側(cè)看去，若電流是順時針旋轉(zhuǎn)的，則這一側(cè)為通電螺線管的S極；若電流是逆時針旋轉(zhuǎn)的，則這一側(cè)為通電螺線管的N極．

Answer 1

分析 （1）小磁針在磁場中靜止時N極指向與該點的磁場方向一致；通電螺線管外部磁場方向與螺線管中的電流方向和線圈的繞法有關(guān)；
（2）通電螺線管的磁場分布與條形磁體相似；
（3）運用安培定則可判斷螺線管的磁極與電流方向關(guān)系．

解答 解：
（1）小磁針在磁場中靜止時N極指向與該點的磁場方向一致，所以可以直接由通電螺線管周圍的這些小磁針的N極指向情況判斷．
a．由圖乙或丙的九個小磁針靜止時N極指向可以看出：通電螺線管外部，中心軸線上各點的磁場方向是相同的；除中心軸線外，通電螺線管外部其他各點的磁場方向是不同的；
b．對比乙和丙圖，九個小磁針靜止時N極指向恰好相反，說明通電螺線管外部各點的磁場方向還與電流方向有關(guān)．
（2）通電螺線管的磁場分布與條形磁體相似，都是具有兩個磁性較強的磁極；
（3）小軍發(fā)現(xiàn)：通電螺線管中電流的方向和N極位置的關(guān)系與擰電流表上的螺帽時螺帽旋轉(zhuǎn)的方向和螺帽前進方向的關(guān)系挺相似的．這正符合安培定則．
即：從通電螺線管的一側(cè)看去，若電流是順時針旋轉(zhuǎn)的，則這一側(cè)為通電螺線管的S極，若電流是逆時針旋轉(zhuǎn)的，則這一側(cè)為通電螺線管的N極．
故答案為：（1）a、不同；b、電流；
（2）條形；
（3）從通電螺線管的一側(cè)看去，若電流是順時針旋轉(zhuǎn)的，則這一側(cè)為通電螺線管的S極；若電流是逆時針旋轉(zhuǎn)的，則這一側(cè)為通電螺線管的N極．

點評 本題考查了對通電螺線管磁場的探究，知道磁體周圍的磁場情況可以由該點的小磁針靜止時N極指向來確定是關(guān)鍵．