如何利用安培定則判斷電流磁場(chǎng)

楊愛(ài)蘭

【關(guān)鍵詞】 物理教學(xué);直線電流;環(huán)形電流;通電螺線管;磁感

線;安培定則

【中圖分類號(hào)】 G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】 1004—0463（2015） 12—0105—01

電流的磁場(chǎng)分為直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管三種情景，以上情景可以用三個(gè)安培定則來(lái)各自判斷磁感線的分布與方向。但在具體教學(xué)中，學(xué)生容易把三個(gè)安培定則混淆。那么，如何將它們區(qū)分呢？

一、通過(guò)實(shí)驗(yàn)推出直線電流磁場(chǎng)的安培定則

1. 用鐵屑顯示磁感線。如圖1所示：用鐵屑顯示直線電流的磁感線。學(xué)生觀察分析后得出結(jié)論：直線電流磁感線是以通電導(dǎo)線為圓心的一組同心圓，離直導(dǎo)線越近，磁感線越密，越遠(yuǎn)磁感線越疏。

2. 用小磁針顯示直線電流磁感線方向。如圖2所示：在直線電流周圍放上數(shù)個(gè)小磁針，小磁鐵N極所指的方向即是該點(diǎn)磁感線方向。

3. 根據(jù)電流方向與磁感線方向的關(guān)系，總結(jié)出直線電流安培定則。如圖3所示：用右手握住直線電流，大姆指指向電流方向，四指所指就是磁感線環(huán)繞方向。

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二、通過(guò)直線電流安培定則判斷環(huán)形電流磁感線

1. 標(biāo)出直線電流周圍磁感線。如圖4所示：根據(jù)安培定則，通電直導(dǎo)線磁感線是右邊進(jìn)，左邊出。離導(dǎo)線越近的磁感線越密。

2. 標(biāo)出通電正方形線圈周圍的磁感線。如圖5 所示：正方形通電導(dǎo)線可以看成是由四段直線電流組成，用安培定則分別判斷每段直導(dǎo)線的磁感線方向，在正方形的內(nèi)部，每段導(dǎo)線產(chǎn)生的垂直紙面向里。磁場(chǎng)是矢量，根據(jù)矢量的疊加原理，則正方形內(nèi)部的磁場(chǎng)是各邊電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的矢量合，因而正方形內(nèi)部磁感線方向向里，磁感線密度大于正方形外部。

3.判斷通電圓環(huán)周圍的磁感線方向。如圖6所示：把通電圓環(huán)看成是由邊數(shù)無(wú)限多的多邊形直線電流組成。用直線電流安培定則即可判斷出其周圍的磁感線。即用右手握處通電圓環(huán)導(dǎo)線，大姆指指向?qū)Ь€中電流的方向，則四指所指方向就是通電圓環(huán)磁感線環(huán)繞方向。

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三、通電螺線管的磁場(chǎng)

1. 標(biāo)出一個(gè)環(huán)形電流周圍的磁場(chǎng)（如圖7所示）。

2. 標(biāo)出兩個(gè)相近并且完全相同的環(huán)形電流磁場(chǎng)。如圖8所示：兩個(gè)相近的環(huán)形電流之間的磁感線在水平方向相同，相互加強(qiáng)，在豎直方向上方向相反，相互抵消。它們的合磁場(chǎng)（如圖9所示）。

3. 通電螺線管可以看成是由數(shù)個(gè)通電環(huán)形電流磁場(chǎng)疊加而成。如圖10所示：通電螺線管的磁場(chǎng)與數(shù)個(gè)通電圓環(huán)的磁場(chǎng)是相同的。

4. 把條形磁鐵與通電螺線管的磁感線相互對(duì)比。如圖11和圖12所示：通電螺線管的磁感線與條形磁鐵的磁感線完全相似，因此可以把通電螺線管看成是一個(gè)磁體。條形磁鐵的磁感線從磁鐵的N極出，S極進(jìn)，以此類比，通電螺線管磁感線出的一端就是它的N