淺析磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用

李星潤(rùn)

摘 要：我們?cè)趯W(xué)習(xí)高中物理的過(guò)程中，對(duì)磁場(chǎng)和通電導(dǎo)線有一定的認(rèn)識(shí)，并且我們?cè)诰毩?xí)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)碰到與磁場(chǎng)有關(guān)的題，這就要求我們對(duì)電磁力比較熟悉，并且能夠?qū)ζ溥M(jìn)行準(zhǔn)確的分析。很多電學(xué)問(wèn)題都是建立在磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用的基礎(chǔ)上的，因此對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行探究很分析，在我們學(xué)習(xí)電學(xué)的過(guò)程中就有著重要的作用。我主要結(jié)合自己在學(xué)習(xí)過(guò)程中積累到的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要分析磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用，希望同學(xué)們能夠進(jìn)行補(bǔ)充，完善其中的不足。

關(guān)鍵詞：磁場(chǎng)；通電導(dǎo)線；作用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.158

在分析磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用的過(guò)程中，我們首先就要明確通電導(dǎo)線對(duì)于磁場(chǎng)也是有一定的作用的。在一般情況下，通電導(dǎo)線能夠使得磁場(chǎng)的方向發(fā)生變化，比如，在一塊長(zhǎng)方形磁鐵上面圈上一圈導(dǎo)線，就可以發(fā)現(xiàn)，在通電的情況下，磁鐵的磁極就會(huì)發(fā)生改變，或者使得磁鐵失去磁性，需要注意的是，這種現(xiàn)象的發(fā)生，要求有足夠大的電流，微弱的電流是不具備這樣的作用的。因此，在探析磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用的過(guò)程中，就要明確它們之間的相互關(guān)系。

1 進(jìn)行問(wèn)題分析

在探究磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用的過(guò)程中，首先就是要針對(duì)需要探究的課題中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，這樣才能使得課題的探究有一定的依據(jù)。我們?cè)趯W(xué)習(xí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的過(guò)程中就會(huì)接觸一個(gè)實(shí)驗(yàn)，這是可以對(duì)通電導(dǎo)線的受力因素進(jìn)行定性探究的一組實(shí)驗(yàn)，由這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們可以得知通電導(dǎo)線的主要受力因素是電流大小及導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度，并且在這個(gè)過(guò)程中，還可以對(duì)通電導(dǎo)線受到的磁力大小進(jìn)行比較，這種比較是需要建立在導(dǎo)線擺動(dòng)的角度的基礎(chǔ)上的。一般情況下，這種理論性結(jié)論是難以在課堂實(shí)驗(yàn)過(guò)程中直接得出結(jié)論的，主要是由于導(dǎo)線的擺角幅度較小，在擺動(dòng)過(guò)程中也難以將擺角的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄，甚至不能夠?qū)⒍啻蔚膶?shí)驗(yàn)結(jié)果同時(shí)進(jìn)行比較，導(dǎo)致在探究磁感應(yīng)強(qiáng)度的過(guò)程中存在一定的阻礙。相對(duì)于這個(gè)課堂演示實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用的實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有進(jìn)行較大的完善，它只是對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果進(jìn)行了一定的延伸和擴(kuò)展。就磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用的實(shí)驗(yàn)探究來(lái)說(shuō)，它具有更強(qiáng)的定量性，我們可以由下圖1的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行一定程度的了解和探究：

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們主要是要測(cè)量出安培力的大小，雖然它相對(duì)于上一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，具有更強(qiáng)的針對(duì)性，但是在實(shí)際操作過(guò)程中也存在一定的阻礙。很多物理實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行都是建立在一定的理論基礎(chǔ)上才能“勉強(qiáng)”完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)的，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，安培力與電流大小的關(guān)系并不能得出理論結(jié)果，因?yàn)閷?dǎo)線通電長(zhǎng)度的影響是難以直接觀察的，并且我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中使用的是普通的彈簧測(cè)力計(jì)，而通電導(dǎo)線所受的安培力并不足以使其滿足要求，從而使得通電導(dǎo)線被磁鐵吸引，無(wú)法測(cè)量出理論數(shù)值。

2 解決問(wèn)題的建議

（1）轉(zhuǎn)換法。通過(guò)我對(duì)問(wèn)題的分析，我們可以知道在探究磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用的過(guò)程中，難以直接測(cè)量安培力的大小，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們就可以將安培力的測(cè)量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過(guò)測(cè)量電流表的偏轉(zhuǎn)角得出相關(guān)結(jié)論。在進(jìn)行這項(xiàng)測(cè)量的過(guò)程中，首先要將線圈通過(guò)電流，這樣才能使得電流表在安培力的作用下產(chǎn)生指針的偏轉(zhuǎn)，然后在下結(jié)論的時(shí)候就可以用指針的偏轉(zhuǎn)角反映出安培力的大小，因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理就是電流表的指針偏轉(zhuǎn)角的大小與安培力成正比。我提到的這個(gè)實(shí)驗(yàn)，雖然不能直接測(cè)量出安培力的大小，但是在一定程度上還是有較大的作用的，這個(gè)實(shí)驗(yàn)不僅能夠簡(jiǎn)介反映出安培力的大小，還能夠得出電流方向與安培力方向之間的關(guān)系，這是由電流表指針偏轉(zhuǎn)的方向直接得出的。我們?cè)谶M(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，需要由老師監(jiān)督管理，因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)的裝置比較多，并且測(cè)量原理復(fù)雜，我們需要在完全理解實(shí)驗(yàn)原理之后才能動(dòng)手操作，因此，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要通入電流的大小，并且對(duì)外接電路進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，防止損壞實(shí)驗(yàn)器具。

（2）放大法。放大法主要是針對(duì)在進(jìn)行磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中，安培力顯示較小而設(shè)定的一種方法，因此，這種方法就是通過(guò)增大安培力來(lái)提高測(cè)量?jī)x器的精度的。在進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，導(dǎo)體長(zhǎng)度和電流大小是有限的，因此就不能通過(guò)無(wú)限增大這兩種因素實(shí)現(xiàn)“放大”，最好的方法就是將蹄形磁鐵用釹鐵硼強(qiáng)磁鐵來(lái)代替，這樣就可以使得電磁感應(yīng)強(qiáng)度有一定的增強(qiáng)，從而使得安培力的大小得以適當(dāng)增大。我們都知道，電稱的精度相對(duì)于其他的稱是更高的，因此為了增大實(shí)驗(yàn)精度，就可以使用電稱。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)驗(yàn)示意圖可以個(gè)下圖2表示：

這種實(shí)驗(yàn)方法相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較簡(jiǎn)單的，其安培力的大小可以有電子秤的示數(shù)直接讀出，并且在探究磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用的過(guò)程中可以直接得出相關(guān)的影響因素，進(jìn)而提升我們對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的理解。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在探究磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用的過(guò)程中，是存在一定的問(wèn)題的，但是這些問(wèn)題都可以得到較好地解決，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)的過(guò)程中還能夠?qū)W習(xí)安培力在生活中的應(yīng)用范圍，對(duì)于提升我們的物理學(xué)習(xí)有較大的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉燕.對(duì)“磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用”一課的思考[J].物理實(shí)驗(yàn)，2016（02）：42-44.

[2]陳士元.初中物理實(shí)驗(yàn)：磁場(chǎng)對(duì)通電指導(dǎo)線通電的作用改進(jìn)探討.中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2011（18）：66.endprint