Question

10．小哲在去辦公室問老師磁場問題時，看到一個如圖1所示的儀器，通過自學(xué)知道這是通電螺線管，在得到老師的允許和幫助下，他和同學(xué)一起探究其磁場特點．

（1）他們首先探究通電螺線管周圍是否存在磁場．連接好電路后，他們將1個小磁針分別放在螺線管外部的不同位置，發(fā)現(xiàn)小磁針都不動．閉合開關(guān)后，重新放置小磁針，發(fā)現(xiàn)無論小磁針放在螺線管周圍的那個位置，均發(fā)生偏轉(zhuǎn)．于是他們得出結(jié)論：通電后的螺線管周圍存在磁場．此時，如果移走小磁針，該結(jié)論則成立（選填“成立”或“不成立”）．
（2）細心的小哲還發(fā)現(xiàn)通電后，小磁針不但偏轉(zhuǎn)，而且在不同位置N極指向各不相同，他猜想此現(xiàn)象是因為通電螺線管磁場的分布特點造成的．于是他們設(shè)計實驗方案如下：先將鐵屑均勻地灑滿玻璃板，再通電，鐵屑會被磁化，每一個小鐵屑都相當于一個小磁針，根據(jù)鐵屑受力轉(zhuǎn)動后的分布情況，就可以知道通電螺線管的磁場分布特點了．但在進行實驗時，通電后，大多數(shù)鐵屑并沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動，他們輕輕敲擊玻璃板面，才觀察到了如圖2所示的鐵屑分布情況，輕輕敲擊玻璃板面的目的是為了減小摩擦力．他們分析論證后得出結(jié)論：通電螺線管周圍的磁場與條形磁體的磁場相似．
（3）同學(xué)小煒仔細研究了鐵屑分布情況之后，他提出我們前面學(xué)習(xí)磁場時，有關(guān)磁感線的方向規(guī)定是：在磁體外部，磁感線總是從磁體的N極發(fā)出，最后回到S極．但從我們的實驗現(xiàn)象看，好像在磁體內(nèi)部也存在磁場，那么磁體內(nèi)部的磁場方向是怎樣的？請你設(shè)計一個實驗，利用本實驗的器材和裝置，進一步探究磁體內(nèi)部的磁場方向情況．你設(shè)計的實驗方案是：在螺線管內(nèi)部放置小磁針，通電后觀察小磁針靜止時N極的指向．

Answer 1

分析 （1）通電螺線管周圍存在磁場，磁場看不到，摸不著，通過放置周圍的小磁針的偏轉(zhuǎn)反映磁場的存在；
（2）周圍鐵屑會被磁化，但由于其與紙板的摩擦力太大，它不能自己轉(zhuǎn)動，因此實驗中輕敲紙板；
（3）磁感線是一閉合曲線，在磁體的內(nèi)部從S極回到N極，與外部相反．

解答 解：（1）探究通電螺線管周圍是否存在磁場．連接好電路后，將1個小磁針分別放在螺線管外部的不同位置，發(fā)現(xiàn)小磁針都不動．閉合開關(guān)后，重新放置小磁針，發(fā)現(xiàn)無論小磁針放在螺線管周圍的那個位置，均發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明通電螺線管周圍存在磁場，電流周圍存在的磁場是真實的，不會由于小磁針的有無而消失；
（2）通電螺線管周圍的鐵屑會被磁化，每一個小鐵屑都相當于一個小磁針；根據(jù)鐵屑受力轉(zhuǎn)動后的分布情況，就可以知道通電螺線管的磁場分布特點；
由于周圍鐵屑會被磁化，但由于其與紙板的摩擦力太大，它不能自己轉(zhuǎn)動，因此實驗中輕敲紙板的目的是減小鐵屑與紙板的摩擦，使鐵屑受到磁場的作用力而有規(guī)律地排列，分析論證得出結(jié)論：通電螺線管周圍的磁場與條形磁體的磁場相似；
（3）利用本實驗的器材和裝置，進一步探究磁體內(nèi)部的磁場方向情況，實驗方案為：在螺線管內(nèi)部放置小磁針，通電后觀察小磁針靜止時，N極的指向．
故答案為：（1）磁場；成立；
（2）小磁針；摩擦力；
（3）在螺線管內(nèi)部放置小磁針，通電后觀察小磁針靜止時N極的指向．

點評 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．