利用“安培定則”作圖面面觀

李佰宏

【摘要】利用安培定則可以判斷通電螺線管的磁極，也可以判斷電流方向及電源的正負(fù)極，對于此類作圖一定要抓住“四向同一”及安培定則的使用，已知其中兩個要素即可確定其他要素.對于電磁作圖應(yīng)做到仔細(xì)、規(guī)范、美觀、科學(xué)等，要具備作圖的科學(xué)素養(yǎng).

【關(guān)鍵詞】初中物理；安培定則；磁極；

電磁類作圖是中考的熱點，此類作圖大多數(shù)包括的類別有磁場和磁感線的畫法、小磁針的指向或磁極、通電螺線管的磁極、通電螺線管的電流方向、電源的正負(fù)極的判斷、電磁鐵的連接、通電螺線管的繞線等等.電磁類作圖中利用安培定則判斷是重點也是考點，這類作圖問題考查的方式很多，包含的類別多種多樣，為了更好地掌握此類問題，現(xiàn)對其整理如下.

1 給定電源正負(fù)極和螺線管繞法

此類問題給定的要素是電源的正負(fù)極即螺線管的電流方向和螺線管的繞法，根據(jù)安培定則即可判斷，這類問題一定要先標(biāo)出螺線管上電流方向，然后通過右手的正確握法和大拇指的指向來確定通電螺線管的磁極及磁場的方向.

例1 如圖1所示，請根據(jù)電源的正負(fù)極及螺線管的繞法，標(biāo)出通電螺線管的N極和A點的磁感線方向.

答案：如圖2.

解析 通過給定的圖示我們不難看出外面螺線管電流方向是從正極出發(fā)，所以螺線管中的電流方向是從右端進(jìn)入，從左端流出，即螺線管上電流方向從正面觀察向下，根據(jù)“背上心下”的原則，即右手握住螺線管，四指環(huán)繞的方向指向電流方向（即手心朝外），大拇指所指的一端為螺線管的N極，即通電螺線管的右端為N極；而磁體外部磁感線的方向都是從N極出發(fā)，回到S極，所以A點的磁感線方向是從右向左，用箭頭標(biāo)注出方向.

點評 解決此類問題首先掌握相應(yīng)的方法：磁感線方向的判定；用安培定則判定螺線管中電流方向與磁場方向等.對于判斷通電螺線管的磁極，必須熟練掌握安培定則，注意題中給定的間接關(guān)系，把握方向之間的關(guān)系.

2 給定通電螺線管的磁極（或小磁針的指向或磁感線方向）和螺線管繞法

此類問題在給定螺線管的磁極或磁感線方向及繞法來判斷電源正負(fù)極等，關(guān)鍵點仍是安培定則的使用，即右手的握法要正確，首要問題還是要進(jìn)一步確定螺線管上的電流方向即可判斷完成問題.

例2 如圖3所示，請根據(jù)小磁針靜止時N極的指向，在圖中標(biāo)出電源正負(fù)極（“+”“－”）和A處的磁感線方向.

答案：如圖4.

解析 判斷通電螺線管及電磁鐵的極性與電流方向之間的關(guān)系，可用安培定則.用右手握螺線管，讓四指指向螺線管中電流的方向，則大拇指指的那一端是螺線管的N極，反之，若大拇指指向N極，則四指指向螺線管中電流的方向.通過觀察圖中小磁針的指向，小磁針靜止時N極指向和該點磁感線方向一致，因此可以判斷出磁感線的方向是從左向右，同時磁體外部磁場方向是從N極回到S極，所以通電螺線管左端為N極，右端為S極（也可以根據(jù)磁極間相互作用規(guī)律來判斷）.然后根據(jù)安培定則進(jìn)行判斷，右手握住螺線管，保證大拇指指向N極，即滿足手背朝外，根據(jù)“背上心下”的原則即可判斷螺線管上的電流方向上，也即可判斷螺線管外部電流方向從右端流出，即電源右端為正極.

點評 對于磁場中的小磁針的N極指向必須與該點的磁場方向一致，但千萬不要從直觀的角度把螺線管外部與內(nèi)部的小磁針的指向相混淆.解決此類問題要掌握正確的握法及原則，分清螺線管上和管外的電流方向從而達(dá)到判斷的目的.

3 給定螺線管磁極（小磁針的指向等）和電源正負(fù)極

此類問題是電磁作圖的難點，由于只給定磁極及正負(fù)極來確定螺線管的繞線，這是很難掌握的作圖，要抓住安培定則及相應(yīng)的技巧，特別是“背上心下”來確定螺線管兩端的線是從正面繞還是背面繞的問題，這是一個棘手問題，因此要學(xué)會相應(yīng)的解決辦法.

例3 小磁針靜止時N極的指向如圖5所示，請畫出圖中螺線管的導(dǎo)線繞法.

答案：如圖6.

解析 首先根據(jù)小磁針靜止時N極的指向來確定磁場方向，也可以根據(jù)磁極間的相互作用來判斷，這樣很容易判斷出螺線管的左端為N極，右端為S極；再根據(jù)安培定則去判斷繞線方式，先標(biāo)出螺線管外部電流方向，右端向上，左端向下；然后在螺線管上畫出幾條豎線，用右手握住螺線管，手背朝外，這樣不難發(fā)現(xiàn)右端螺線管上的電流方向和螺線管外的電流方向相同，因此螺線管右端是從外側(cè)繞線，要畫實線，相反左側(cè)是從后面繞線，線是空的，這樣即可完成如圖6的繞線.

點評 針對這類作圖的難點，不僅要科學(xué)的掌握解題技巧，而且要規(guī)范，所涉及的有關(guān)電磁知識要認(rèn)真對待考慮，做到細(xì)致、規(guī)范、美觀.

4 結(jié)語

對于利用安培定則進(jìn)行電磁作圖的類別還有很多，比如常見的含有電磁鐵的連接，不僅要正確地使用安培定則，還要結(jié)合電路圖或?qū)嵨飯D的注意事項進(jìn)行判斷分析，不管哪一類電磁作圖都要遵循相應(yīng)的原則，要審清題意，不多條件也不少條件，做到仔細(xì)、規(guī)范、美觀、科學(xué)等，要具備作圖的科學(xué)素養(yǎng)，善于總結(jié)和分析，發(fā)現(xiàn)問題及時解決問題，以不變應(yīng)萬變，達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果.