資源簡介

實驗 11 探究通電螺線管外部磁場的方向
1．【實驗?zāi)康摹?br/>（1）探究通電螺線管外部磁場的分布規(guī)律。
（2）探究通電螺線管外部磁場的方向跟哪些因素有關(guān)。
2．【實驗器材】
通電螺線管磁場演示器、條形磁體、菱形小磁針(2 個)、鐵屑、干電池、開關(guān)、滑動變
阻器、導(dǎo)線若干等。
3. 【實驗原理】
電流的磁效應(yīng)。
4. 【實驗電路】
5. 【實驗步驟】
（1）開關(guān)斷開，按如圖所示連接電路。
（2）在通電螺線管的兩端各放一個小磁針，并在螺線管的周圍均勻撒鐵屑。
（3）閉合開關(guān)，觀察小磁針的指向，輕敲面板，觀察鐵屑的排列情況。
（4）斷開開關(guān)，在條形磁體的兩端各放一個小磁針，觀察小磁針的指向，并在條形磁
體的周圍均勻撒鐵屑，輕敲面板后，觀察鐵屑的排列情況。
（5）閉合開關(guān)，觀察并記下螺線管兩端小磁針 N 極的指向。
（6）斷開開關(guān)，改變電流方向，觀察并記下螺線管兩端小磁針 N 極的指向。
（7）斷開開關(guān)，保持電流方向不變，改變螺線管繞線方法，觀察并記下螺線管兩端小
磁針 N 極的指向。
6. 【實驗表格】
螺線管中電流方 螺線管兩端小磁針 N 極的指向
實驗次數(shù) 螺線管繞法
向 左端 右端
1 A
2 A
3 B
4 B
7. 【實驗結(jié)論】
（1）通電螺線管外部的磁場和條形磁體周圍的磁場相似。
（2）通電螺線管外部磁場的方向跟電流方向和螺線管的繞法有關(guān)。
8．【注意事項】
（1）連接電路時，開關(guān)要斷開。
（2）可以把電源電壓調(diào)高些，確保電路中電流較大，效果更明顯。
1.實驗中小磁場和細鐵屑的作用：
（1）細鐵屑：形象的反映磁場的分布情況。
（2）小磁針：顯示磁場方向或磁體的磁極 。
2.實驗方法：控制變量法。
（1）在研究螺線管南北磁極與電流方向的關(guān)系時，要控制螺線管繞法不變。
（2）在研究螺線管南北磁極與螺線管繞法的關(guān)系時，要控制電流方向不變。
3.實驗中如何使實驗效果更加明顯：
通過調(diào)高電源電壓的方法，增大電流，從而增強螺線管的磁性。
4.安培定則中的“一手兩向”：
“一手”：用右手握住螺線管。
“兩向”：彎曲的四指方向-------電流方向；
大拇指指向------------螺線管 N 極。
5.運用安培定則?？嫉娜愵}：
（1）已知電流方向，判斷螺線管 N、S 極；
（2）已知螺線管 N、S 極，判斷電流方向；
（3）已知電流方向和螺線管 N、S 極，完成螺線管繞線。
【典例 1】電與磁的探究
(1)如圖是小明在研究電與磁知識時做的實驗：圖甲、乙說明了電流周圍存在 ，圖甲、丙說
明了 .
(2) 小明由此推測:若電子沿著水平方向平行地飛過磁針上方時，如圖丁所示，小磁針也將
發(fā)生偏轉(zhuǎn).他推測的主要依據(jù)是電荷 會形成電流.你認為圖丁中小磁針的偏轉(zhuǎn)
情況會與實驗 (填“甲”或“丙”)中小磁針的偏轉(zhuǎn)方向相同.
(3) 在“探究通電螺線管外部磁場方向”實驗中，在圖戊所示的螺線管周 圍不同位置放一
些小磁針，閉合開關(guān)，觀察各個小磁針的指向.此實驗中小磁針的作用是 ，為了使探
究結(jié)果更精確，小磁針應(yīng) (填“多一些”或“少一些”）；把電池正負極對調(diào)，
閉合幵關(guān)會發(fā)現(xiàn)小磁針 ，此現(xiàn)象說明 .
答案：(1)磁場;通電導(dǎo)體周圍磁場的方向與電流的方向有關(guān)
(2)定向移動;甲（3)指示磁場方向;多一些;指示磁場方向改變;通電螺線管外部磁場
方向和電流方向有關(guān)
【典例 2】在“探究通電螺線管外部的 磁場分布”的實驗中：
(1)為使磁場加強，可以在螺線管中插入一根 棒(填“鐵”或“鋼”)。
(2)把小磁針放到螺線管四周不同位置，螺線管通電后記錄小磁針 極的方向，這個方向就
是該點的磁場方向。
(3)根據(jù)圖甲、乙、丙記錄的小磁針指向，可以得出：通電螺線管外部的磁場與
磁鐵的磁場相似。
(4)如果丙和丁兩個螺線管同時通電，則這兩個螺線管之間會相互 (填“吸引”或“排
斥”)。
答案：( 1 )鐵 ( 2 ) N (3)條形 (4)吸引
解析：(1)通電螺線管中插入鐵棒后，鐵棒被通電螺線管的磁場 磁化，磁化后的鐵棒也變成
了一個磁體，這樣由于兩個磁場互相疊加，從而使螺線管的磁性大大增強，鋼棒被磁化后磁
性不會消失，斷電后仍有磁性，不宜選用。
(2)小磁針靜止時 N 極所指的 方向為該點的磁場方向，故需要記錄小磁針 N 極的方向。
(3)通電螺線管外部磁感線也是從 N 極指向 S 極，故通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵的磁
場相似。
(4)由圖可知，丙和丁兩個螺線管的繞線和電流方向均相同，根據(jù)安培定則可知，丁螺
線管的左端為 N 極，丙的右端為 S 極，異名磁極相互吸引，所以這兩個螺線管之間會相互
吸引。
【對點 1】實驗室備有嵌入螺線管的玻璃板和電源，小明和小亮分別選用鐵屑和小磁針來“探
究通電螺線管外部磁場的方向”。
（1）小明在螺線管周圍的玻璃板上均勻地撒上一層鐵屑。給螺線管通電后，輕敲玻璃板，
小明觀察到螺線管周圍鐵屑的分布情況如圖甲所示。小明的實驗說明，通電螺線管外部的磁
場和_________外部的磁場相似；
（2）小亮在螺線管周圍的玻璃板上整齊、均勻地放置了 32 個小磁針，如圖乙所示。給螺線
管通電后，小亮觀察到這 32 個小磁針的指向更接近于下圖中的_________。
A. B.
C. D.
（3）小明的實驗方案具有明顯的不足，其不足之處是_________；
（4）為了彌補小明實驗方案的不足，請?zhí)岢鲆粭l改進建議：_________。
答案：（1）條形磁體
（2）B
（3）無法判斷出（通電螺線管外部）磁場的方向
（4）增加小磁針
解析：（1）通電后小磁針的指向如圖甲所示，說明通電螺線管外部的磁場與條形磁體的磁
場相似；
（2）在圖中，根據(jù)周圍小磁針 N 極指向與該點磁感線方向一致，在通電螺線管外部，磁感
線是從北極發(fā)出，最后回到南極，只有 B 圖所示小磁針 N 極指向一致，左側(cè)小磁針 N 極都
指向外側(cè)，右側(cè)小磁針 N 極都指向內(nèi)側(cè)，其它三個圖示小磁針 N 極指向均有不同方向之處；
（3）根據(jù)安培定則，右手握住螺線管，四指指向電流的方向，大拇指指向螺線管的那一端，
是電磁鐵 N 極，另一端為 S 極；但此方案中無法從圖示判斷出電流的方向確定四指指向，
且鐵屑靜止時也不能夠通過鐵屑的分布判斷通電螺線管外部磁場的方向，故無法判斷出通電
螺線管外部磁場的方向；
（4）根據(jù)周圍小磁針 N 極指向與該點磁感線方向一致，在通電螺線管外部，磁感線是從北
極發(fā)出，最后回到南極，小磁針與鐵屑相比，能更好地顯示出各點的磁場方向，增加小磁針，
把小磁針放到螺線管四周不同位置，螺線管通電后，小磁針 N 極所指的方向就是該點的磁
場方向。
1、（2022 河南）在探究通電螺線管外部磁場方向的實驗中：
（1）在裝有螺線管的硬紙板上均勻撒滿鐵屑，通電后鐵屑分布無明顯變化，這時需_______
紙板，觀察到鐵屑排列成如圖所示的形狀。可見，通電螺線管外部磁場與______磁體的磁場
相似。
（2）用小磁針探究磁場方向時，發(fā)現(xiàn)小磁針沒有標 N、S 極，請寫出一種判斷小磁針 N、S
極的做法：_______。
（3）對調(diào)螺線管所接電源正、負極，周圍小磁針的指向也隨之對調(diào)，說明通電螺線管的極
性與螺線管中電流的_______有關(guān)。
答案：（1）輕敲；條形
（2）將小磁針放在桌面上，靜止時指南的一端為 S 極，另一端為 N 極（或用條形磁鐵的 N
極靠近小磁針的一端，相吸的為 S 極，相斥的為 N 極）
（3）方向
解析：（1）為了減小鐵屑與硬紙板間的摩擦，應(yīng)輕敲紙板，利用鐵屑具有慣性而使鐵屑與
硬紙板短暫分開，使鐵屑在磁場力的作用下有規(guī)則地排列；由題圖中鐵屑的排列特點可知，
通電螺線管外部磁場與條形磁體的磁場相似.
（2）判斷小磁針磁極的方法有多種，可以利用磁體在地磁場中的指向性，也可以利用磁極
間相互作用的規(guī)律.
（3）對調(diào)螺線管所接電源的正、負極，則螺線管中的電流方向發(fā)生改變，發(fā)現(xiàn)此時通電螺
線管周圍小磁針的指向也隨之對調(diào)，這說明通電螺線管的磁場方向與螺線管中的電流方向有
關(guān).
2、（2023 四川）圖為“探究通電螺線管外部磁場方向”的實驗裝置。
（1）閉合開關(guān)前，把小磁針放在水平桌面上，發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時總是指向南北方向，這是
因為________。
（2）閉合開關(guān)后，豎直懸掛的小鐵球向右運動，這說明通電螺線管周圍存在________；同
時發(fā)現(xiàn)小磁針的 N 極與通電螺線管的右端相互________。
（3）將小鐵球換成小鋁球，閉合開關(guān)后，小鋁球?qū)_______。（選填“向右運動”“向左
運動”或“保持靜止”）
（4）為了探究通電螺線管周圍磁場強弱與電流大小是否有關(guān)，可在電路中串聯(lián)一個________
（填電學(xué)元件）。
（5）為了探究通電螺線管周圍磁場方向與電流方向是否有關(guān)，寫出一種操作方法：
________。
答案：（1）小磁針受到地磁場的作用
（2）磁場；吸引
（3）保持靜止
（4）滑動變阻器（或電阻箱）
（5）只對調(diào)電源正負極，觀察小磁針的偏轉(zhuǎn)情況（或只改變螺線管中線圈繞線的方向，觀
察小磁針的偏轉(zhuǎn)情況）
解析：（1）由于地球的周圍存在地磁場，所以地球周圍任何范圍內(nèi)的小磁針（指南針）都
要受到地磁場的作用而指向南北方向；
（2）閉合開關(guān)后，豎直懸掛的小鐵球向右運動，這說明通電螺線管周圍存在磁場；由圖知，
電流從螺線管的右端流入，左端流出，根據(jù)安培定則可知，螺線管的右端為 S 極；由于異名
磁極相互吸引，所以小磁針的 N 極與通電螺線管的右端相互吸引；
（3）通電螺線管周圍存在磁場，對小鐵球存在磁力作用，鋁球不受磁力作用，故鋁球?qū)⒈?br/>持靜止；
（4）要想探究通電螺線管周圍磁場強弱與電流大小是否有關(guān)，可在電路中串聯(lián)一個滑動變
阻器，用來改變電流的大小；
（5）要想探究通電螺線管周圍磁場方向與電流方向是否有關(guān)，可以將電池的正負極對調(diào)。實驗 11 探究通電螺線管外部磁場的方向
1．【實驗?zāi)康摹?br/>（1）探究通電螺線管外部磁場的分布規(guī)律。
（2）探究通電螺線管外部磁場的方向跟哪些因素有關(guān)。
2．【實驗器材】
通電螺線管磁場演示器、條形磁體、菱形小磁針(2 個)、鐵屑、干電池、開關(guān)、滑動變
阻器、導(dǎo)線若干等。
3. 【實驗原理】
電流的磁效應(yīng)。
4. 【實驗電路】
5. 【實驗步驟】
（1）開關(guān)斷開，按如圖所示連接電路。
（2）在通電螺線管的兩端各放一個小磁針，并在螺線管的周圍均勻撒鐵屑。
（3）閉合開關(guān)，觀察小磁針的指向，輕敲面板，觀察鐵屑的排列情況。
（4）斷開開關(guān)，在條形磁體的兩端各放一個小磁針，觀察小磁針的指向，并在條形磁
體的周圍均勻撒鐵屑，輕敲面板后，觀察鐵屑的排列情況。
（5）閉合開關(guān)，觀察并記下螺線管兩端小磁針 N 極的指向。
（6）斷開開關(guān)，改變電流方向，觀察并記下螺線管兩端小磁針 N 極的指向。
（7）斷開開關(guān)，保持電流方向不變，改變螺線管繞線方法，觀察并記下螺線管兩端小
磁針 N 極的指向。
6. 【實驗表格】
螺線管中電流方 螺線管兩端小磁針 N 極的指向
實驗次數(shù) 螺線管繞法
向 左端 右端
1 A
2 A
3 B
4 B
7. 【實驗結(jié)論】
（1）通電螺線管外部的磁場和條形磁體周圍的磁場相似。
（2）通電螺線管外部磁場的方向跟電流方向和螺線管的繞法有關(guān)。
8．【注意事項】
（1）連接電路時，開關(guān)要斷開。
（2）可以把電源電壓調(diào)高些，確保電路中電流較大，效果更明顯。
1.實驗中小磁場和細鐵屑的作用：
（1）細鐵屑：形象的反映磁場的分布情況。
（2）小磁針：顯示磁場方向或磁體的磁極 。
2.實驗方法：控制變量法。
（1）在研究螺線管南北磁極與電流方向的關(guān)系時，要控制螺線管繞法不變。
（2）在研究螺線管南北磁極與螺線管繞法的關(guān)系時，要控制電流方向不變。
3.實驗中如何使實驗效果更加明顯：
通過調(diào)高電源電壓的方法，增大電流，從而增強螺線管的磁性。
4.安培定則中的“一手兩向”：
“一手”：用右手握住螺線管。
“兩向”：彎曲的四指方向-------電流方向；
大拇指指向------------螺線管 N 極。
5.運用安培定則?？嫉娜愵}：
（1）已知電流方向，判斷螺線管 N、S 極；
（2）已知螺線管 N、S 極，判斷電流方向；
（3）已知電流方向和螺線管 N、S 極，完成螺線管繞線。
【典例 1】電與磁的探究
(1)如圖是小明在研究電與磁知識時做的實驗：圖甲、乙說明了電流周圍存在 ，圖甲、丙說
明了 .
(2) 小明由此推測:若電子沿著水平方向平行地飛過磁針上方時，如圖丁所示，小磁針也將
發(fā)生偏轉(zhuǎn).他推測的主要依據(jù)是電荷 會形成電流.你認為圖丁中小磁針的偏轉(zhuǎn)
情況會與實驗 (填“甲”或“丙”)中小磁針的偏轉(zhuǎn)方向相同.
(3) 在“探究通電螺線管外部磁場方向”實驗中，在圖戊所示的螺線管周 圍不同位置放一
些小磁針，閉合開關(guān)，觀察各個小磁針的指向.此實驗中小磁針的作用是 ，為了使探
究結(jié)果更精確，小磁針應(yīng) (填“多一些”或“少一些”）；把電池正負極對調(diào)，
閉合幵關(guān)會發(fā)現(xiàn)小磁針 ，此現(xiàn)象說明 .
【典例 2】在“探究通電螺線管外部的 磁場分布”的實驗中：
(1)為使磁場加強，可以在螺線管中插入一根 棒(填“鐵”或“鋼”)。
(2)把小磁針放到螺線管四周不同位置，螺線管通電后記錄小磁針 極的方向，這個方向就
是該點的磁場方向。
(3)根據(jù)圖甲、乙、丙記錄的小磁針指向，可以得出：通電螺線管外部的磁場與
磁鐵的磁場相似。
(4)如果丙和丁兩個螺線管同時通電，則這兩個螺線管之間會相互 (填“吸引”或“排
斥”)。
【對點 1】實驗室備有嵌入螺線管的玻璃板和電源，小明和小亮分別選用鐵屑和小磁針來“探
究通電螺線管外部磁場的方向”。
（1）小明在螺線管周圍的玻璃板上均勻地撒上一層鐵屑。給螺線管通電后，輕敲玻璃板，
小明觀察到螺線管周圍鐵屑的分布情況如圖甲所示。小明的實驗說明，通電螺線管外部的磁
場和_________外部的磁場相似；
（2）小亮在螺線管周圍的玻璃板上整齊、均勻地放置了 32 個小磁針，如圖乙所示。給螺線
管通電后，小亮觀察到這 32 個小磁針的指向更接近于下圖中的_________。
A. B.
C. D.
（3）小明的實驗方案具有明顯的不足，其不足之處是_________；
（4）為了彌補小明實驗方案的不足，請?zhí)岢鲆粭l改進建議：_________。
1、（2022 河南）在探究通電螺線管外部磁場方向的實驗中：
（1）在裝有螺線管的硬紙板上均勻撒滿鐵屑，通電后鐵屑分布無明顯變化，這時需_______
紙板，觀察到鐵屑排列成如圖所示的形狀?？梢?，通電螺線管外部磁場與______磁體的磁場
相似。
（2）用小磁針探究磁場方向時，發(fā)現(xiàn)小磁針沒有標 N、S 極，請寫出一種判斷小磁針 N、S
極的做法：_______。
（3）對調(diào)螺線管所接電源正、負極，周圍小磁針的指向也隨之對調(diào)，說明通電螺線管的極
性與螺線管中電流的_______有關(guān)。
2、（2023 四川）圖為“探究通電螺線管外部磁場方向”的實驗裝置。
（1）閉合開關(guān)前，把小磁針放在水平桌面上，發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時總是指向南北方向，這是
因為________。
（2）閉合開關(guān)后，豎直懸掛的小鐵球向右運動，這說明通電螺線管周圍存在________；同
時發(fā)現(xiàn)小磁針的 N 極與通電螺線管的右端相互________。
（3）將小鐵球換成小鋁球，閉合開關(guān)后，小鋁球?qū)_______。（選填“向右運動”“向左
運動”或“保持靜止”）
（4）為了探究通電螺線管周圍磁場強弱與電流大小是否有關(guān)，可在電路中串聯(lián)一個________
（填電學(xué)元件）。
（5）為了探究通電螺線管周圍磁場方向與電流方向是否有關(guān)，寫出一種操作方法：
________。

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