通電螺線管考查類型分析

學會用“右手螺旋定則”判斷通電螺線管的磁極和根據條件繞制螺線管是“電和磁”這一章的重點內容，也是歷年中考的熱點.下面對有關通電螺線管的考查類型進行全面的分類解析，以期對同學們解決這類問題、沖刺中考有所幫助.

通電螺線管的3個問題：

一、螺線管的繞制

通常是在已知通電螺線管的磁極極性和電流方向的情況下，才能確定繞制方法.具體繞制時，第一圈繞在螺線管的前面還是背面是關鍵，下面舉例說明.

例：在圖1中，通過正確的繞線分別使a圖的左端為N極、b圖的右端是N極.

繞法分析：第一，通過右手螺旋定則分析，若使a圖螺線管左端為N極，則螺線管正面導線的電流方向應該由下而上；同理，b圖中螺線管正面導線的電流方向應由上而下. 第二，根據判斷出的電流方向，所以a圖中的第一根線應從電源正極出來后直接繞在螺線管的正面——由下向而上地繞制（見圖c）；b圖中的第一根線應從電源正極出來后繞在螺線管的背后，然后由上而下地繞制（見圖d）.

二、判斷通電螺線管N、S極的方法

通電螺線管對外相當于一塊條形磁鐵，也有N、S極.若已知通電螺線管的電流方向，使用右手螺旋定則判斷的具體步驟是：

①在螺線管上標出電流方向；

②用右手握住螺線管，讓四指指向與電流方向一致；

③大拇指所指的這一端就是螺線管的N極.（右手螺旋定則的判定要多練習）

需要特別注意的是：螺線管的N極和S極不僅與電流方向有關，還與螺線管的繞法有關通過對圖2中4幅圖的對比分析就可知道：圖2中a、c的繞法雖相同，但由于電流方向不同，它們的N、S極也就不一樣；同樣， a與b、c與d的電源正負極分別是一樣的，但是線圈的繞法不一樣，因此它們的N、S極也不一樣.

三、通電螺線管的特點

電流周圍存在磁場，磁場的方向與電流方向有關，通電螺線管外部的磁場方向也與其電流方向有關，其關系可以由右手螺旋定則來判斷.圖3所示的通電螺線管右端是N極，左端是S極，因此，螺線管周圍的磁感線方向也就確定了，即在螺線管外部，是從N極到S極，在內部是從S極到N極，并且磁感線是閉合的曲線.如果在磁場某處放上小磁針，小磁針N極所指的方向與該處磁感線方向是一致的.所以對某一個通電螺線管來說，螺線管中電流的方向、磁感線方向、小磁針N極的指向是彼此相互對應的，知道其中的一個，其余的方向也就可以確定，這是一種連鎖反應，可以知一通三.

通電螺線管的考查方式：

一、已知磁感線方向，判斷螺線管的繞法

例1根據圖4所示的磁感線方向和電源的正負極標出磁體A端的極性，并畫出螺線管導線的繞法.

解析：由已知磁感線方向可知，A端是S極，B端是N極.根據右手螺旋定則，用右手握住螺線管，讓大姆指指向B端，則四指彎曲的方向在螺線管外側是向下的，再由電源正負極的方向可知，從正極出發的電流應由螺線管的背面繞過來，如圖5所示.如果再放上小磁針，也可以判斷出它的指向.

二、已知小磁針的指向，判斷螺線管的繞法

例2要使通電螺線管附近小磁針的指向如圖6所示，試在圖中畫出通電螺線管的繞法.

解析：可分3步進行：（1）若使小磁針靜止在圖示位置，由磁極間的相互作用規律可判定，繞制后的通電螺線管的左端應為N極；（2）根據已確定的N極位置，用安培定則可判定螺線管中電流方向（從N端看去，電流的環繞方向是逆時針的）；（3）繞制方式可有兩種，如圖7中甲、乙所示.從本例可以看出，通電螺線管的N、S極并不取決于電源的正、負極或電流從哪端流入，而是取決于螺線管中電流的環繞方向.

三、根據磁極間的相互作用判斷螺線管的繞法

例3 如圖8，當開關S閉合時，螺線管與左邊始終靜止的磁鐵相互吸引.請在圖中畫出螺線管的繞線；當滑動變阻器的滑片P向右端移動時，左端磁鐵所受的摩擦力將（）.

A.變大B.變小C.不變D.無法判斷

解析：本題是一道涉及力學和電磁學的綜合題.當開關S閉合時，“螺線管與左邊始終靜止的磁鐵相互吸引”，說明通電螺線管左側是S極，右側是N極，繞法如圖9所示.當滑片P向右移動時，滑動變阻器連入電路中的電阻增大，電路中電流減小，螺線管磁性減弱，吸引磁鐵的力變小，靜摩擦力等于磁極間的相互作用力，所以，摩擦力也變小了.正確答案是B.

四、根據電流方向判斷螺線管的N、S極

例4如圖10所示，標出通電螺線管旁條形磁鐵的N極、S極和圖中磁感線方向.

解析：由電源正負極和螺線管的繞向可判定出螺線管左端是N極，右端是S極.由磁場的分布情況可知，螺線管與磁體間是異名磁極，故磁感線的方向是向左的，磁體的左端是N極，右端為S極.

五、已知小磁針的指向，判斷電源的正負極

例5如圖11所示，當開關S閉合后，小磁針的N、S極按箭頭方向轉動到與螺線管軸線方向一致時靜止不動，試在圖中標出電源的正、負極.

解析：螺線管通電后，兩端出現N、S極，根據同名磁極相斥、異名磁極相吸這一特點，可以判定螺線管的左端一定為N極.由安培定則畫出螺線管中的電流方向，再由電流總是由電源正極流出，通過螺線管回到電源負極，便可確定電源正、負極.

答案：電源左端為正極，右端為負極.

六、根據磁感線方向判斷通電螺線管的極性和電源極性

例6根據圖12中通電螺線管周圍的磁感線方向，在圖中標出通電螺線管的N極和電源的正極.

解析：因為磁感線是從磁體的N極出來回到磁體的S極，所以根據圖中磁感線的方向可以判斷出螺線管的右端是N極，左端是S極，再根據右手安培定則可以判斷出螺線管正面導線的電流方向為由上向下，所以電源的左端為正極.

七、通電螺線管的綜合應用

例7如圖13，L是電磁鐵，在電磁鐵上方用彈簧懸掛一條形磁體.當開關S閉合后，彈簧的長度將_______，如果變阻器的滑動片P向右移動，彈簧的長度又將_________（填變長、變短或不變）.

解析：很多同學不知彈簧長度變化與什么有關，認為有電磁鐵L彈簧受力就變大.實際上S未接通時，彈簧的彈力和磁體的重力相平衡.當S閉合后，根據安培定則可確定通電螺線管的上方是N極，下端是S極.由于同名磁極相互排斥，所以彈簧將變短.如果變阻器的滑動片P向右移動，變阻器接入電路中的電阻增大，電路的電流強度減小，通電螺線管的磁性減弱，斥力減少，彈簧的長度將變長.

答案：變短，變長.