初中物理知識(shí)點(diǎn):奧斯特的實(shí)驗(yàn)

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
概述:
顯示通電導(dǎo)線周圍存在著磁場的實(shí)驗(yàn)。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(shí),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(yàn)首先發(fā)現(xiàn)。

奧斯特實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)揭示了一個(gè)十分重要的本質(zhì)——電流周圍存在磁場,電流是電荷定向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的,所以通電導(dǎo)線周圍的磁場實(shí)質(zhì)上是運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的。

奧斯特實(shí)驗(yàn):
1.實(shí)驗(yàn)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(shí)小磁針是否偏轉(zhuǎn),改變電流方向,再觀察一次。


2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:導(dǎo)線通電時(shí)小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),切斷電流時(shí)小磁針又回到原來位置,當(dāng)電流方向改變時(shí),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(shí)驗(yàn)中的磁場強(qiáng)弱:
解答奧斯特實(shí)驗(yàn)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(shí),磁場方向也隨之改變。
若研究通電導(dǎo)體周圍磁場強(qiáng)弱,則需要控制變量。


例某同學(xué)受奧斯特實(shí)驗(yàn)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(dòng)的小磁針,發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時(shí)N 極指向都與直線垂直;
B.直線上任意關(guān)于導(dǎo)線對(duì)稱兩點(diǎn)處的小磁針N極指向相反;
C.改變電流大小時(shí),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(diǎn)的磁場強(qiáng)弱與電流大小成正比,與這一點(diǎn)到直導(dǎo)線的距離成反比。
(1)做實(shí)驗(yàn)時(shí),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(qǐng)?jiān)谟疫吿骄窟^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(qiáng)弱和方向)

(2)若要驗(yàn)證某點(diǎn)磁場強(qiáng)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(diǎn),磁場強(qiáng)弱的比值為_____。


解析:(1)小磁針靜止時(shí)N極指向?yàn)榇艌龇较,可以?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(shí)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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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