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 欄目類別:知識點 >> 初中 >> 物理

奧斯特的實驗

更新時間:2016/8/26 13:51:00  手機版

  概述:

  顯示通電導(dǎo)線周圍存在著磁場的實驗。如果在直導(dǎo)線附近(導(dǎo)線需要南北放置),放置一枚小磁針,則當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過時,磁針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這一現(xiàn)象由丹麥物理學(xué)家奧斯特于1820年7月通過試驗首先發(fā)現(xiàn)。

  奧斯特實驗表明通電導(dǎo)線周圍和永磁體周圍一樣都存在磁場.奧斯特實驗揭示了一個十分重要的本質(zhì)——電流周圍存在磁場,電流是電荷定向運動產(chǎn)生的,所以通電導(dǎo)線周圍的磁場實質(zhì)上是運動電荷產(chǎn)生的。

  奧斯特實驗:

  1.實驗過程:如下圖所示,將一根導(dǎo)線平行地拿到靜止小磁針上方,觀察導(dǎo)線通電時小磁針是否偏轉(zhuǎn),改變電流方向,再觀察一次。

  2.實驗現(xiàn)象:導(dǎo)線通電時小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),切斷電流時小磁針又回到原來位置,當(dāng)電流方向改變時,磁針的偏轉(zhuǎn)方向也相反。

  3.結(jié)論:

  (1)比較甲、乙兩圖說明通電導(dǎo)體周圍存在著磁場。

  (2)比較甲、丙兩圖說明磁場方向與電流方向有關(guān)。

  用控制變量法研究奧斯特實驗中的磁場強弱:

  解答奧斯特實驗之類的問題要注意:(1)通電導(dǎo)體周圍存在磁場;(2)磁場的方向與電流方向有關(guān)。電流方向改變時,磁場方向也隨之改變。

  若研究通電導(dǎo)體周圍磁場強弱,則需要控制變量。

  例某同學(xué)受奧斯特實驗的啟發(fā),產(chǎn)生了探究通電長直導(dǎo)線周圍磁場的興趣。探究過程如下:

  A.讓豎直的通電長直導(dǎo)線垂直穿過一張硬紙板,以導(dǎo)線為中心在紙板上任意做直線,在直線上不同位置放上能夠自由轉(zhuǎn)動的小磁針,發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時N 極指向都與直線垂直;

  B.直線上任意關(guān)于導(dǎo)線對稱兩點處的小磁針N極指向相反;

  C.改變電流大小時,小磁針指向不變;

  D.通過查閱資料得知,通電長直導(dǎo)線外某點的磁場強弱與電流大小成正比,與這一點到直導(dǎo)線的距離成反比。

  (1)做實驗時,紙板的俯視圖如下,其中“⊙”表示電流方向垂直紙面向外,小磁針涂黑部分為N極。請在右邊探究過程紙板的俯視圖上作出通電長直導(dǎo)線周圍的磁感線分布圖。(分布圖要能夠反映不同位置處磁場的強弱和方向)

  (2)若要驗證某點磁場強弱與其到通電長直導(dǎo)線距離成反比的結(jié)論,應(yīng)控制_____不變。

  (3)同一通電長直導(dǎo)線周圍,離通電導(dǎo)線距離為r 和2r的兩點,磁場強弱的比值為_____。

  解析:(1)小磁針靜止時N極指向為磁場方向,可以導(dǎo)線為中心多作幾條直線,根據(jù)題中小磁針N極指向與直線垂直,且都指向逆時針方向,可作出如答案圖所示磁感線。

  (2)用控制變量法,因磁場強弱與電流大小和到通電長直導(dǎo)線的距離都有關(guān)系,要探究與距離的關(guān)系,應(yīng)保持電流大小不變。

  (3)因磁場強弱與距通電長直導(dǎo)線的距離成反比,距離之比為1:2,則磁場強弱之比為2:1。

  答案:(1)如圖所示

  (2)電流大小

  (3)2:1

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