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通电螺线管的磁场
初中物理 通电螺线管的磁场
【考点精讲】
1. 电流的磁效应：平行于小磁针的导线通电后，会发现小磁针转动，改变电流方向，小
磁针的转动方向也会改变。
这就是奥斯特实验，奥斯特实验证实了电流的磁效应，且磁场方向和电流方向有关。
2. 通电直导线磁性太弱，若将导线缠绕在圆筒上，制成螺线管形状，磁场强度会增大，
磁场情况和条形磁体相似，螺线管两端为磁体两极。
3. 通电螺线管外部磁场与条形磁体的磁场相似，通电螺线管两端的极性与电流方向有关。
4. 通电螺线管的极性用安培定则判定：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的
方向，则大拇指所指的那端就螺线管的 N 极。
【典例精析】
例题 1 小金设计了一个如图所示的线圈指南针，将它放入盛有食盐水的水槽中（铜片
和锌片分别与线圈两端相连后放入食盐水构成了化学电池，铜片为正极，锌片为负极），浮
在液面上的线圈就能指示方向了。关于该装置的分析错误的是（ ）
A. 线圈周围的磁场与条形磁铁的磁场相似 2
B. 线圈能够指示方向是因为存在地磁场
C. 利用该装置可以判断磁铁的南北极
D. 交换铜片和锌片位置不会改变线圈的磁极
思路导航：铜片和锌片分别与线圈两端相连后放入食盐水中构成了化学电池，铜片为正
极，锌片为负极，而与上面的线圈相连时，该线圈相当于一个通电螺线管，故其外表磁场与
条形磁铁的外部磁场向类似，A 项正确；同时据安培定则能看出，此时该线圈的右端是 N 极，
左端是 S 极，故在地磁场的作用下，其会指示南北，故线圈能够指示方向是由于地磁场造成
的，B 项正确；在地磁场的作用下，线圈的 S 极会指示南方，线圈的 N 极会指示北方，C 项
正确；通电螺线管的磁极与电流的方向和线圈的绕法有关，故交换铜片和锌片位置，相当于
改变了电流的方向，故该线圈的磁极方向会改变，D 项错误。
答案：D
例题 2 （梧州）如图所示，通电螺线管附近的小磁针处于静止状态，电源的 D 端是
_________极。（填“正”或“负”）
思路导航：根据“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的原理可以判断出通电螺线
管的右端为 N 极，左端为 S 极，由安培定则可以判断出通电螺线管外侧电流的方向是向下的，
进而可以判断出电源的 C 端为正极，D 端为负极。
答案：负
点评：凡是通电螺线管和小磁针“联袂”出现时，解题的关键往往就是根据磁极间的相
互作用规律，由小磁针的指向判断通电螺线管的极性，进而判断螺线管外侧电流的方向、电
源的正负极；也可以由通电螺线管的极性判断小磁针的偏转方向。
例题 3（聊城）小磁针放在两通电螺线管之间，静止时处于如图所示的位置，请完成螺
线管 B 的绕线方式，并标出电流的方向。
思路导航：小磁针的 S 极靠近了螺线管 A 的右端，根据磁极间的作用规律可知，螺线管
A 的右端为 N 极，左端为 S 极，同理可以确定螺线管 B 的左端为 S 极，右端为 N 极；根据螺
线管 A 的左端为 S 极，右端为 N 极，结合其线圈绕向，利用安培定则可以确定螺线管中的电
流方向是从螺线管的左端流入，右端流出；再结合螺线管 B 的左端为 S 极，右端为 N 极，利
用安培定则可以确定螺线管的线圈绕向如下图所示。
答案：如图所示：
例题 4 如图所示，在观察奥斯特实验时，小明注意到置于通电直导线下方小磁针的 N
极向纸内偏转。小明由此推测：若电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方时，小磁针也将
发生偏转。请你说出小明推测的依据是： ，你认为小磁
针的 N 极会向 （选填“纸内”或“纸外”）偏转。 3
思路导航：电荷的定向移动形成电流，电流的方向与电子定向移动的方向相反。当电子
沿着水平方向向右平行地飞过小磁针上方时，在小磁针的上方会形成方向向左的电流，而电
流周围存在着磁场，由于磁场的方向与电流方向有关，所以电子所形成的电流周围的磁场与
左图的相反，故小磁针的偏转方向相反，即小磁针的 N 极会向纸外偏转。
答案：电子的定向移动形成电流，电流周围存在磁场 纸外
点评：解答本题时，一是要知道电子的定向移动形成与运动方向相反的电流；二是要明
确磁场的方向与电流的方向之间的关系。
例题 5 某同学受奥斯特实验的启发，产生了探究通电长直导线周围磁场的兴趣。探究
过程如下：
A. 让竖直的通电长直导线垂直穿过一张硬纸板，以导线为中心在纸板上任意作直线。
在直线上不同位置放上能够自由转动的小磁针，发现小磁针静止时 N 极指向都与直线垂直；
B. 直线上任意关于导线对称两点处的小磁针 N 极指向相反；
C. 改变电流大小时，小磁针指向不变；
D. 通过查阅资料得知，通电长直导线外某点的磁场强弱与电流大小成正比，与这一点
到长直导线的距离成反比。
（1）做实验时，纸板的俯视图如甲所示，其中“⊙”表示电流方向垂直纸面向外，小
磁针涂黑部分为 N 极。请在探究过程纸板的俯视图（如图乙）上作出通电长直导线周围的磁
感线分布图。（分布图要能够反映不同位置处磁场的强弱和方向）。
（2）若要验证某点磁场强弱与其到通电长直导线距离成反比的结论，应控制 不
变。
（3）同一通电长直导线周围，离通电导线距离为 r 和 2r 的两点，磁场强弱的比值为 。
思路导航：根据磁场方向的规定，放在该点的小磁针 N 极的指向就是该点的磁场方向，
那么磁感线的方向、小磁针静止时 N 极的指向与磁场的方向是一致的，而又知通电长直导线
外某点的磁场强弱与这一点到长直导线的距离成反比，因为磁感线的疏密程度表示磁场的强
弱，所以通电直导线周围的磁感线是以通电导线为中心的，距离越远越稀疏的同心圆。
因为通电长直导线的磁场强弱不仅与这一点到长直导线的距离有关，还与电流大小有
关，所以在验证某点磁场强弱与其到通电长直导线距离成反比的结论时，应控制导线中的电
流相同；同时根据这个结论可得出离通电导线距离为 r 和 2r 的两点磁场强弱的比值为 2：
1。
答案：（1）如图所示： 4
（2）电流大小
（3）2：1
点评：本题考查通电导线周围磁场的特点，对此内容，初中物理课本上只是提到通电导
线周围存在着磁场，但具体的磁场特点没有涉及，本题体现了初中与高中知识的衔接。
【总结提升】
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