Question

14．【實(shí)驗(yàn)名稱】探究通電螺線管外部磁場(chǎng)特點(diǎn)
【實(shí)驗(yàn)猜想】小明同學(xué)作出以下猜想：
猜想A：通電螺線管外部磁場(chǎng)方向可能與電流方向有關(guān)；
猜想B：通電螺線管外部磁場(chǎng)方向可能與螺線管的繞線方向有關(guān)；
猜想C：通電螺線管外部磁場(chǎng)強(qiáng)弱可能與電流大小有關(guān)，電流越大，他們的磁性越強(qiáng)．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】為了檢驗(yàn)上述猜想是否正確，小明所在實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)交流與合作設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案：
小明將許多小磁針?lè)旁谕�電螺線管周?chē)�的不同位置，接通電路后觀察各小磁針靜止時(shí)的指向（小磁針上涂黑的是N級(jí)），然后根據(jù)小磁針指向，畫(huà)出了螺線管周?chē)�的磁感線．如圖甲所示．

【分析與論證】
根據(jù)小明的猜想和實(shí)驗(yàn)，完成下面填空：
（1）可通過(guò)觀察小磁針靜止時(shí)N極的指向判斷磁極．
（2）觀察圖甲和圖乙發(fā)現(xiàn)，通電螺線管外部的磁場(chǎng)分布與條形磁體的磁場(chǎng)十分相似，后來(lái)，小明對(duì)調(diào)電源正負(fù)極重新實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時(shí)N極指向都與原來(lái)相反，這說(shuō)明通電螺線管的磁場(chǎng)方向與電流方向有關(guān)．
【交流與評(píng)估】
（3）如果要探究“通電螺線管磁場(chǎng)強(qiáng)弱與電流大小的關(guān)系”，應(yīng)在圖乙所示電路的基礎(chǔ)上做怎樣的改進(jìn)？
再在電路中串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器．

Answer 1

分析 （1）螺線管的極性可通過(guò)電磁針的指向來(lái)進(jìn)行判斷；
（2）條形磁體周?chē)�磁感線的形狀是紡錘形的，根據(jù)圖b所示的通電螺線管周?chē)�磁感線的形狀，兩者聯(lián)系起來(lái)，可以得到此題的答案．
通電螺線管周?chē)�磁�?chǎng)的方向與電流方向和線圈的繞向這兩個(gè)因素有關(guān)，若只改變其中的一個(gè)，磁場(chǎng)方向發(fā)生改變；若兩個(gè)因素同時(shí)改變，磁場(chǎng)方向不變．
（3）螺線管的磁性強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)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(dòng)變阻器的作用，可以得到此題的答案．

解答 解：（1）讀圖可知，在螺線管旁有許多小磁針，我們可以通過(guò)觀察小磁針靜止時(shí)N極的指向，來(lái)判斷螺線管的極性；
（2）根據(jù)圖示的通電螺線管周?chē)�的小磁針的排布情況和螺線管周?chē)�磁感線的形狀，可以確定通電螺線管周?chē)�磁感線的形狀是紡錘形的，這與條形磁體周?chē)�磁�?chǎng)分布相似．
小明改變電源的正負(fù)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(lái)相反，說(shuō)明磁場(chǎng)的方向相反，由此可以確定，螺線管磁場(chǎng)的方向與電流方向有關(guān)．
（3）要探究螺線管的磁場(chǎng)強(qiáng)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(wú)法改變的，因此要在電路中再串聯(lián)入一個(gè)滑動(dòng)變阻器即可，因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器可以通過(guò)改變其接入電路的電阻的大小來(lái)改變電路中的電流大�。�
故答案為：（1）小磁針靜止時(shí)N極的指向；（2）條形；電流方向；（3）再在電路中串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器．

點(diǎn)評(píng) （1）通過(guò)螺線管周?chē)�小磁針的北極指向確定了螺線管周?chē)�的磁�?chǎng)方向，再利用建立模型法畫(huà)出了其周?chē)�的磁感線形狀．與學(xué)過(guò)的條形、蹄形磁體周?chē)�磁感線的形狀對(duì)比即可解決此題．
（2）此題中在探究螺線管的磁場(chǎng)分布時(shí)用到了建立模型法；在探究其磁場(chǎng)方向和磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)用到了控制變量法和轉(zhuǎn)換法．