Question

10．小哲在去办公室问老师磁场问题时，看到一个如图1所示的仪器，通过自学知道这是通电螺线管，在得到老师的允许和帮助下，他和同学一起探究其磁场特点．

（1）他们首先探究通电螺线管周围是否存在磁场．连接好电路后，他们将1个小磁针分别放在螺线管外部的不同位置，发现小磁针都不动．闭合开关后，重新放置小磁针，发现无论小磁针放在螺线管周围的那个位置，均发生偏转．于是他们得出结论：通电后的螺线管周围存在磁场．此时，如果移走小磁针，该结论则成立（选填“成立”或“不成立”）．
（2）细心的小哲还发现通电后，小磁针不但偏转，而且在不同位置N极指向各不相同，他猜想此现象是因为通电螺线管磁场的分布特点造成的．于是他们设计实验方案如下：先将铁屑均匀地洒满玻璃板，再通电，铁屑会被磁化，每一个小铁屑都相当于一个小磁针，根据铁屑受力转动后的分布情况，就可以知道通电螺线管的磁场分布特点了．但在进行实验时，通电后，大多数铁屑并没有发生转动，他们轻轻敲击玻璃板面，才观察到了如图2所示的铁屑分布情况，轻轻敲击玻璃板面的目的是为了减小摩擦力．他们分析论证后得出结论：通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似．
（3）同学小炜仔细研究了铁屑分布情况之后，他提出我们前面学习磁场时，有关磁感线的方向规定是：在磁体外部，磁感线总是从磁体的N极发出，最后回到S极．但从我们的实验现象看，好像在磁体内部也存在磁场，那么磁体内部的磁场方向是怎样的？请你设计一个实验，利用本实验的器材和装置，进一步探究磁体内部的磁场方向情况．你设计的实验方案是：在螺线管内部放置小磁针，通电后观察小磁针静止时N极的指向．

Answer 1

分析 （1）通电螺线管周围存在磁场，磁场看不到，摸不着，通过放置周围的小磁针的偏转反映磁场的存在；
（2）周围铁屑会被磁化，但由于其与纸板的摩擦力太大，它不能自己转动，因此实验中轻敲纸板；
（3）磁感线是一闭合曲线，在磁体的内部从S极回到N极，与外部相反．

解答 解：（1）探究通电螺线管周围是否存在磁场．连接好电路后，将1个小磁针分别放在螺线管外部的不同位置，发现小磁针都不动．闭合开关后，重新放置小磁针，发现无论小磁针放在螺线管周围的那个位置，均发生偏转，说明通电螺线管周围存在磁场，电流周围存在的磁场是真实的，不会由于小磁针的有无而消失；
（2）通电螺线管周围的铁屑会被磁化，每一个小铁屑都相当于一个小磁针；根据铁屑受力转动后的分布情况，就可以知道通电螺线管的磁场分布特点；
由于周围铁屑会被磁化，但由于其与纸板的摩擦力太大，它不能自己转动，因此实验中轻敲纸板的目的是减小铁屑与纸板的摩擦，使铁屑受到磁场的作用力而有规律地排列，分析论证得出结论：通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似；
（3）利用本实验的器材和装置，进一步探究磁体内部的磁场方向情况，实验方案为：在螺线管内部放置小磁针，通电后观察小磁针静止时，N极的指向．
故答案为：（1）磁场；成立；
（2）小磁针；摩擦力；
（3）在螺线管内部放置小磁针，通电后观察小磁针静止时N极的指向．

点评 通过螺线管周围小磁针的北极指向确定了螺线管周围的磁场方向，再利用建立模型法画出了其周围的磁感线形状．与学过的条形、蹄形磁体周围磁感线的形状对比即可解决此题．