[通电螺线管考查类型分析] 通电螺线管

时间：2019-01-10 03:23:11　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　学会用“右手螺旋定则”判断通电螺线管的磁极和根据条件绕制螺线管是“电和磁”这一章的重点内容，也是历年中考的热点.下面对有关通电螺线管的考查类型进行全面的分类解析，以期对同学们解决这类问题、冲刺中考有所帮助.
　　
　　通电螺线管的3个问题：
　　
　　一、螺线管的绕制
　　通常是在已知通电螺线管的磁极极性和电流方向的情况下，才能确定绕制方法.具体绕制时，第一圈绕在螺线管的前面还是背面是关键，下面举例说明.
　　例：在图1中，通过正确的绕线分别使a图的左端为N极、b图的右端是N极.
　　绕法分析：第一，通过右手螺旋定则分析，若使a图螺线管左端为N极，则螺线管正面导线的电流方向应该由下而上；同理，b图中螺线管正面导线的电流方向应由上而下. 第二，根据判断出的电流方向，所以a图中的第一根线应从电源正极出来后直接绕在螺线管的正面――由下向而上地绕制（见图c）；b图中的第一根线应从电源正极出来后绕在螺线管的背后，然后由上而下地绕制（见图d）.
　　
　　二、判断通电螺线管N、S极的方法
　　
　　通电螺线管对外相当于一块条形磁铁，也有N、S极.若已知通电螺线管的电流方向，使用右手螺旋定则判断的具体步骤是：
　　①在螺线管上标出电流方向；
　　②用右手握住螺线管，让四指指向与电流方向一致；
　　③大拇指所指的这一端就是螺线管的N极.（右手螺旋定则的判定要多练习）
　　需要特别注意的是：螺线管的N极和S极不仅与电流方向有关，还与螺线管的绕法有关通过对图2中4幅图的对比分析就可知道：图2中a、c的绕法虽相同，但由于电流方向不同，它们的N、S极也就不一样；同样, a与b、c与d的电源正负极分别是一样的，但是线圈的绕法不一样，因此它们的N、S极也不一样.
　　
　　三、通电螺线管的特点
　　
　　电流周围存在磁场，磁场的方向与电流方向有关，通电螺线管外部的磁场方向也与其电流方向有关，其关系可以由右手螺旋定则来判断.图3所示的通电螺线管右端是N极，左端是S极，因此，螺线管周围的磁感线方向也就确定了，即在螺线管外部，是从N极到S极，在内部是从S极到N极，并且磁感线是闭合的曲线.如果在磁场某处放上小磁针，小磁针N极所指的方向与该处磁感线方向是一致的.所以对某一个通电螺线管来说，螺线管中电流的方向、磁感线方向、小磁针N极的指向是彼此相互对应的，知道其中的一个，其余的方向也就可以确定，这是一种连锁反应，可以知一通三.
　　
　　通电螺线管的考查方式：
　　
　　一、已知磁感线方向，判断螺线管的绕法
　　例1根据图4所示的磁感线方向和电源的正负极标出磁体A端的极性，并画出螺线管导线的绕法.
　　解析：由已知磁感线方向可知，A端是S极，B端是N极.根据右手螺旋定则，用右手握住螺线管，让大姆指指向B端，则四指弯曲的方向在螺线管外侧是向下的，再由电源正负极的方向可知，从正极出发的电流应由螺线管的背面绕过来，如图5所示.如果再放上小磁针，也可以判断出它的指向.
　　
　　二、已知小磁针的指向，判断螺线管的绕法
　　
　　例2要使通电螺线管附近小磁针的指向如图6所示，试在图中画出通电螺线管的绕法.
　　解析：可分3步进行：（1）若使小磁针静止在图示位置，由磁极间的相互作用规律可判定，绕制后的通电螺线管的左端应为N极；（2）根据已确定的N极位置，用安培定则可判定螺线管中电流方向（从N端看去，电流的环绕方向是逆时针的）；（3）绕制方式可有两种，如图7中甲、乙所示.从本例可以看出，通电螺线管的N、S极并不取决于电源的正、负极或电流从哪端流入，而是取决于螺线管中电流的环绕方向.
　　
　　三、根据磁极间的相互作用判断螺线管的绕法
　　
　　例3 如图8，当开关S闭合时，螺线管与左边始终静止的磁铁相互吸引.请在图中画出螺线管的绕线；当滑动变阻器的滑片P向右端移动时，左端磁铁所受的摩擦力将（）.
　　 A.变大 B.变小 C.不变 D.无法判断
　　解析：本题是一道涉及力学和电磁学的综合题.当开关S闭合时，“螺线管与左边始终静止的磁铁相互吸引”，说明通电螺线管左侧是S极，右侧是N极，绕法如图9所示.当滑片P向右移动时，滑动变阻器连入电路中的电阻增大，电路中电流减小，螺线管磁性减弱，吸引磁铁的力变小，静摩擦力等于磁极间的相互作用力，所以，摩擦力也变小了.正确答案是B.
　　
　　四、根据电流方向判断螺线管的N、S极
　　
　　例4如图10所示，标出通电螺线管旁条形磁铁的N极、S极和图中磁感线方向.
　　解析：由电源正负极和螺线管的绕向可判定出螺线管左端是N极，右端是S极.由磁场的分布情况可知，螺线管与磁体间是异名磁极，故磁感线的方向是向左的，磁体的左端是N极，右端为S极.
　　
　　五、已知小磁针的指向，判断电源的正负极
　　
　　例5如图11所示，当开关S闭合后，小磁针的N、S极按箭头方向转动到与螺线管轴线方向一致时静止不动，试在图中标出电源的正、负极.
　　解析：螺线管通电后，两端出现N、S极，根据同名磁极相斥、异名磁极相吸这一特点，可以判定螺线管的左端一定为N极.由安培定则画出螺线管中的电流方向，再由电流总是由电源正极流出，通过螺线管回到电源负极，便可确定电源正、负极.
　　
　　
　　答案：电源左端为正极，右端为负极.
　　
　　六、根据磁感线方向判断通电螺线管的极性和电源极性
　　
　　例6根据图12中通电螺线管周围的磁感线方向，在图中标出通电螺线管的N极和电源的正极.
　　解析：因为磁感线是从磁体的N极出来回到磁体的S极，所以根据图中磁感线的方向可以判断出螺线管的右端是N极，左端是S极，再根据右手安培定则可以判断出螺线管正面导线的电流方向为由上向下，所以电源的左端为正极.
　　
　　七、通电螺线管的综合应用
　　
　　例7如图13，L是电磁铁，在电磁铁上方用弹簧悬挂一条形磁体.当开关S闭合后，弹簧的长度将_______，如果变阻器的滑动片P向右移动，弹簧的长度又将_________（填变长、变短或不变）.
　　
　　解析：很多同学不知弹簧长度变化与什么有关，认为有电磁铁L弹簧受力就变大.实际上S未接通时，弹簧的弹力和磁体的重力相平衡.当S闭合后，根据安培定则可确定通电螺线管的上方是N极，下端是S极.由于同名磁极相互排斥，所以弹簧将变短.如果变阻器的滑动片P向右移动，变阻器接入电路中的电阻增大，电路的电流强度减小，通电螺线管的磁性减弱，斥力减少，弹簧的长度将变长.
　　答案：变短，变长.

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