高中物理 第一章 电与磁1.5 奥斯特实验的启示

高中物理 第一章 电与磁1.5 奥斯特实验的启示

‎1.5 奥斯特实验的启示 ‎ · 概述：‎ · 显示通电导线周围存在着磁场的实验。如果在直导线附近（导线需要南北放置），放置一枚小磁针，则当导线中有电流通过时，磁针将发生偏转。这一现象由丹麦物理学家奥斯特于1820年7月通过试验首先发现。‎ · · 奥斯特实验表明通电导线周围和永磁体周围一样都存在磁场.奥斯特实验揭示了一个十分重要的本质——电流周围存在磁场，电流是电荷定向运动产生的，所以通电导线周围的磁场实质上是运动电荷产生的。‎ · 奥斯特实验：‎ · ‎1．实验过程：如下图所示，将一根导线平行地拿到静止小磁针上方，观察导线通电时小磁针是否偏转，改变电流方向，再观察一次。 ‎ ‎2．实验现象：导线通电时小磁针发生偏转，切断电流时小磁针又回到原来位置，当电流方向改变时，磁针的偏转方向也相反。‎ ‎3．结论：‎ ‎(1)比较甲、乙两图说明通电导体周围存在着磁场。‎ ‎(2)比较甲、丙两图说明磁场方向与电流方向有关。‎ · 用控制变量法研究奥斯特实验中的磁场强弱：‎ · 解答奥斯特实验之类的问题要注意：(1)通电导体周围存在磁场；(2)磁场的方向与电流方向有关。电流方向改变时，磁场方向也随之改变。‎ · 若研究通电导体周围磁场强弱，则需要控制变量。‎ 例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做直线，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，与这一点到直导线的距离成反比。‎ ‎(1)做实验时，纸板的俯视图如下，其中“⊙”表示电流方向垂直纸面向外，小磁针涂黑部分为N极。请在右边探究过程纸板的俯视图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_____。‎ 解析：(1)小磁针静止时N极指向为磁场方向，可以导线为中心多作几条直线，根据题中小磁针N极指向与直线垂直，且都指向逆时针方向，可作出如答案图所示磁感线。‎ ‎(2)用控制变量法，因磁场强弱与电流大小和到通电长直导线的距离都有关系，要探究与距离的关系，应保持电流大小不变。‎ ‎(3)因磁场强弱与距通电长直导线的距离成反比，距离之比为1：2，则磁场强弱之比为2：1。‎ 答案：(1)如图所示 ‎(2)电流大小 ‎(3)2: 1‎