走进安培定则大观园

安培定则是电磁学部分在历年各地中考中出现几率最高的知识点之一。对安培定则的考查主要有：直接应用安培定则、根据磁极逆用安培定则、线圈的绕法以及安培定则的实际应用。本文将让大家从各个角度认识安培定则。

一、安培定则的直接应用

1.安培定则的“手法”问题

例1图1为四位同学判断通电螺线管极性时的做法，正确的是（ ）。

解析：安培定则的“手法”是这样的：伸出右手，四指的环绕方向和螺线管中的电流方向一致，大拇指指向螺线管磁场的N极。显然，B、D是左手，A、C是右手，再结合四指环绕方向可知，A正确。

点拨：解答本题时要注意，左右手不能混淆，且保证四指环绕方向与电流方向一致。

2.根据电流判断磁极

例2请在图2甲中标出：（1）通电螺线管A端和永磁体B端的磁极。 （2）磁感线的方向。

解析：螺线管看到部分的电流是向上的，由安培定则可知A端为S极，又由磁感线形状可知相邻的为同名磁极，所以B端也为S极。答案如图2乙。

点拨：本题考查的是安培定则的直接应用和根据磁感线形状判断磁极。

例3在通电螺线管的周围放上小磁针，小磁针会发生偏转，在通电直导线下方放一个小磁针，小磁针也会发生偏转。小丽想，在环形线圈的中心放一个小磁针（如图3所示），小磁针会发生偏转吗？线圈的中心有没有磁场？请你帮助小丽解决这个问题。

（1）设计电路，画出电路图。

（2）如果小磁针会发生偏转，请回答为什么；如果不发生偏转，请说明理由。

解析：（1）要想知道通电环形线圈中心有没有磁场，首先得让它通电，所以应该将环形线圈接入电路中。为了保证电路安全，应串联一个滑动变阻器。电路如图4所示。

（2）如果小磁针偏转，是因为环形线圈相当于螺线管中的一部分。螺线管通电后产生磁场，所以它的一部分――环形线圈通电后也必然产生磁场，这完全符合电流的磁效应。

如果小磁针不偏转，只能说明这一环形线圈的磁场太弱，不足以引起小磁针的偏转。

点拨：本题既考查了安培定则的应用，也考查了电流磁效应的强弱问题。

二、安培定则的逆应用

例4根据小磁针的指向标出图5中通电螺线管的电流方向。

解析：由小磁针的N、S极可以推断出通电螺线管的左端为N极，右端为S极。根据安培定则判定：大拇指指向左端N极，螺线管外侧电流方向向上，从而得出电流方向是从A流进，从B流出（如图6所示）。

点拨：本题并没有直接告诉我们螺线管的磁极分布，而是给了我们一个已知磁极指向的小磁针，这就是我们解答本题的突破口。本题突出考查了转化问题的能力。

三、螺线管的绕法

例5要使图7中通电螺线管附近小磁针的指向如图中所示，试在图中画出通电螺线管的绕法。

解析：小磁针的N极指向绕好后的通电螺线管的右端，说明通电螺线管的右端是S极，左端是N极，因此通电螺线管可见部分的电流是向上的。所以从电源正极出来的导线应该从螺线管的可见部分绕过去，因为我们可以分别从螺线管的左端和右端开始绕，所以有两种绕线方法，如图8所示。

点拨：根据需要画出螺线管的绕向是安培定则应用的难点。一般可分3步进行：（1）由磁极间的相互作用规律判定绕成的通电螺线管左端的极性（本题应为N极）；（2）根据已确定的N极位置，用安培定则判定螺线管中的电流方向（本题电流从螺线管的上方流进纸面，从螺线管的下方流出纸面）；（3）画出绕线。

例6如图9所示，当开关S闭合时，螺线管与左边始终静止的磁铁互相吸引。请你在图中画出螺线管的绕线。当滑动变阻器的滑片P由左端向右端滑动时，左端磁铁所受的磨擦将（填写“变大”、“变小”或“不变”）。

解析：根据图中电源的正负极情况和磁铁与螺线管的相互吸引情况可以判定螺线管的左端为S 极，再由安培定则可判断出螺线管的绕线方式。因为磁铁与螺线管相互吸引，所以磁铁有向右移动的趋势，由此判断磁铁所受磨擦力方向向左，P由左向右滑动时，电流逐渐变小，螺线管的磁性逐渐减弱，吸引力逐渐减小，由于力的作用是相互的，所以磨擦力变小。

点拨：本题考查了影响电磁铁磁性强弱的因素及电磁铁的磁场方向与电流方向的关系。

四、实际应用

1．判断电源正负极

例7实验室有一台旧的直流电源，输出端的符号模糊不清，无法分辨正、负极，小明设计了判断电源两极的方法：在桌面上放一个小磁针，在小磁针东面放一个螺线管，如图10所示，闭合开关S后，小磁针指南的一端向东偏转，下述判断正确的是（）。

A.电源A端是正极，在电源外部，电流从A流向螺线管到B

B.电源A端是正极，在电源外部，电流从B流向螺线管到A

C.电源B端是正极，在电源外部，电流从A流向螺线管到B

D.电源B端是正极，在电源外部，电流从B流向螺线管到A

解析：小磁针指南的一端向东偏，说明通电螺线管的左端是N极，根据安培定则可以判断出电流是从电流A端流出的。答案为A。

点拨：本题的解题思路是，先根据小磁针的指向判断螺线管的磁极分布，再根据磁极分布反过来判断电流方向，最后结合电流方向以及线圈绕线方法确定电源正负极。本题是一道比较综合的问题，须全面分析每一个细节，才能确保不出错。

例8现有一只蓄电池，仍能向外供电，但正、负标志已模糊不清，请你设计两种方案，判别它的正、负极。

解析：本题的答案多种多样。可从电流表、电压表的使用规则出发设计方案；也可根据电流的化学效应设计方案，如利用电解水、硫酸铜溶液电镀等。

学习了电流的磁效应后，我们可从安培定则出发，利用通电螺线管和小磁针来判别。例如，在图11中，用蓄电池给螺线管供电，根据螺线管周围小磁针静止时的指向，运用安培定则确定螺线管上的电流方向，即可判别蓄电池的正、负极。

此外，蓄电池的极性还可用奥斯特实验、二极管的单向导电性等来判别。

点拨：本题通过对蓄电池极性的判别考查动手操作能力和对知识的理解程度。

2.线圈间的相互作用

例9如图12所示，在光滑支架上套有L1、L2两个线圈，闭合开关S后，两个螺线管的情况是（）。

A.静止不动 B.互相排斥

C.互相吸引 D.不能确定

解析：两螺线管间怎样相互作用，取决于相邻磁极的性质。首先标出线圈中电流的方向，再根据安培定则判定出L1右端为N极， L2左端也为N极，故相互排斥。答案为B。

点拨：遇到一条导线绕制两个螺线管的情况时，要特别注意线的绕法与电流的流向。

例10一个可以自由伸缩的螺线管，通电时它的总长度将（）。

A.变长 B.变短C.不变

D.变长或变短取决于线圈中电流的方向

解析：通电螺线管可以看成由多个单匝环形电流组成，每一环形电流都相当于一个小螺线管，相邻的两个小螺线管的N极与S极相对，相互吸引，使螺线管匝与匝之间的距离缩小，螺线管长度变短。答案为B。

点拨：讨论通电螺线管各线圈之间的相互作用时，可以将其拆分成一个个单圈的螺线管，应用安培定则进行判断。

例11在图13a中画出螺线管B上的绕线，要求通电后使图中A、B两个螺线管相互排斥。

解析：根据通电螺线管中的电流方向，用安培定则可以判断出A的左端为S 极，右端为N 极。由于通电后A、B两螺线管互相排斥，因此B管左端应为N极，用安培定则能够确定B管中正面绕线的电流方向是向上的，所以第一匝线应从正面绕到背面，再依次画出几匝使电流流向A螺线管，如图13b 所示。

点拨：解答此类题时，首先应根据磁极间的相互作用规律来确定被绕线的螺线管的极性，然后再根据安培定则确定螺线管的绕线情况。

3.综合判断

例12螺线管内外各有一个小磁针，通电后发现两磁针N极的指向相反，如图14所示，要使它们的指向相同，可行的办法是（）。

A.改变电流方向

B.改变线圈绕向

C.同时改变电流及线圈绕向

D.螺线管不通电

解析：只要螺线管通电，螺线管内、外的磁场方向就相反，为了满足题目要求，可使螺线管断电，地磁场会使两个小磁针的指向相同。答案为D。

点拨：磁体外部的磁感线方向和内部是相反的。

例13通电螺线管周围的磁感线分布及方向如图15所示，请标出它的N、S极及电源正负极。

解析：根据磁感线的方向，我们可以判断出通电螺线管的磁极分布情况，再根据安培定则可以判断出电流方向，由此可得出电源的正负极情况。电源右端为正极。

例14 如图16所示，电源电压保持不变，此时电磁铁左端为。若开关S由闭合到断开，则电磁铁的磁性 （选填“增强”，“减弱”或“不变”）。

解析：由安培定则可判断出电磁铁右端为N极，左端为S极，当开关S由闭合到断开时，电路总电阻增大，电路中电流减小，故电磁铁的磁性减弱。但无论开关S闭合还是断开，通过电磁铁线圈中的电流方向不变，所以电磁铁的极性不发生变化。

点拨：解答本题除了会应用安培定则以及弄清电磁铁磁性强弱、极性与什么因素有关外，还应该会识别电路结构，并能根据电路结构变化分析电路电阻变化情况，结合串并联电路特点及欧姆定律逐步分析和判断。

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