论文部分内容阅读
【关键词】 物理教学;直线电流;环形电流;通电螺线管;磁感
线;安培定则
【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A
【文章编号】 1004—0463(2015) 12—0105—01
电流的磁场分为直线电流、环形电流、通电螺线管三种情景,以上情景可以用三个安培定则来各自判断磁感线的分布与方向。但在具体教学中,学生容易把三个安培定则混淆。那么,如何将它们区分呢?
一、通过实验推出直线电流磁场的安培定则
1. 用铁屑显示磁感线。如图1所示:用铁屑显示直线电流的磁感线。学生观察分析后得出结论:直线电流磁感线是以通电导线为圆心的一组同心圆,离直导线越近,磁感线越密,越远磁感线越疏。
2. 用小磁针显示直线电流磁感线方向。如图2所示:在直线电流周围放上数个小磁针,小磁铁N极所指的方向即是该点磁感线方向。
3. 根据电流方向与磁感线方向的关系,总结出直线电流安培定则。如图3所示:用右手握住直线电流,大姆指指向电流方向,四指所指就是磁感线环绕方向。
■
二、通过直线电流安培定则判断环形电流磁感线
1. 标出直线电流周围磁感线。如图4所示:根据安培定则,通电直导线磁感线是右边进,左边出。离导线越近的磁感线越密。
2. 标出通电正方形线圈周围的磁感线。如图5 所示:正方形通电导线可以看成是由四段直线电流组成,用安培定则分别判断每段直导线的磁感线方向,在正方形的内部,每段导线产生的垂直纸面向里。磁场是矢量,根据矢量的叠加原理,则正方形内部的磁场是各边电流产生的磁场的矢量合,因而正方形内部磁感线方向向里,磁感线密度大于正方形外部。
3.判断通电圆环周围的磁感线方向。如图6所示:把通电圆环看成是由边数无限多的多边形直线电流组成。用直线电流安培定则即可判断出其周围的磁感线。即用右手握处通电圆环导线,大姆指指向导线中电流的方向,则四指所指方向就是通电圆环磁感线环绕方向。
■
三、通电螺线管的磁场
1. 标出一个环形电流周围的磁场(如图7所示)。
2. 标出两个相近并且完全相同的环形电流磁场。如图8所示:两个相近的环形电流之间的磁感线在水平方向相同,相互加强,在竖直方向上方向相反,相互抵消。它们的合磁场(如图9所示)。
3. 通电螺线管可以看成是由数个通电环形电流磁场叠加而成。如图10所示:通电螺线管的磁场与数个通电圆环的磁场是相同的。
4. 把条形磁铁与通电螺线管的磁感线相互对比。如图11和图12所示:通电螺线管的磁感线与条形磁铁的磁感线完全相似,因此可以把通电螺线管看成是一个磁体。条形磁铁的磁感线从磁铁的N极出,S极进,以此类比,通电螺线管磁感线出的一端就是它的N
线;安培定则
【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A
【文章编号】 1004—0463(2015) 12—0105—01
电流的磁场分为直线电流、环形电流、通电螺线管三种情景,以上情景可以用三个安培定则来各自判断磁感线的分布与方向。但在具体教学中,学生容易把三个安培定则混淆。那么,如何将它们区分呢?
一、通过实验推出直线电流磁场的安培定则
1. 用铁屑显示磁感线。如图1所示:用铁屑显示直线电流的磁感线。学生观察分析后得出结论:直线电流磁感线是以通电导线为圆心的一组同心圆,离直导线越近,磁感线越密,越远磁感线越疏。
2. 用小磁针显示直线电流磁感线方向。如图2所示:在直线电流周围放上数个小磁针,小磁铁N极所指的方向即是该点磁感线方向。
3. 根据电流方向与磁感线方向的关系,总结出直线电流安培定则。如图3所示:用右手握住直线电流,大姆指指向电流方向,四指所指就是磁感线环绕方向。
■
二、通过直线电流安培定则判断环形电流磁感线
1. 标出直线电流周围磁感线。如图4所示:根据安培定则,通电直导线磁感线是右边进,左边出。离导线越近的磁感线越密。
2. 标出通电正方形线圈周围的磁感线。如图5 所示:正方形通电导线可以看成是由四段直线电流组成,用安培定则分别判断每段直导线的磁感线方向,在正方形的内部,每段导线产生的垂直纸面向里。磁场是矢量,根据矢量的叠加原理,则正方形内部的磁场是各边电流产生的磁场的矢量合,因而正方形内部磁感线方向向里,磁感线密度大于正方形外部。
3.判断通电圆环周围的磁感线方向。如图6所示:把通电圆环看成是由边数无限多的多边形直线电流组成。用直线电流安培定则即可判断出其周围的磁感线。即用右手握处通电圆环导线,大姆指指向导线中电流的方向,则四指所指方向就是通电圆环磁感线环绕方向。
■
三、通电螺线管的磁场
1. 标出一个环形电流周围的磁场(如图7所示)。
2. 标出两个相近并且完全相同的环形电流磁场。如图8所示:两个相近的环形电流之间的磁感线在水平方向相同,相互加强,在竖直方向上方向相反,相互抵消。它们的合磁场(如图9所示)。
3. 通电螺线管可以看成是由数个通电环形电流磁场叠加而成。如图10所示:通电螺线管的磁场与数个通电圆环的磁场是相同的。
4. 把条形磁铁与通电螺线管的磁感线相互对比。如图11和图12所示:通电螺线管的磁感线与条形磁铁的磁感线完全相似,因此可以把通电螺线管看成是一个磁体。条形磁铁的磁感线从磁铁的N极出,S极进,以此类比,通电螺线管磁感线出的一端就是它的N