作者簡介

王麗平，中學物理高級教師，從事物理教學工作30多年，全國中學生物理競賽省級優(yōu)秀輔導員，曾獲蘇州市試題“命、解、評”競賽一等獎.

1820年，丹麥物理學家奧斯特發(fā)現了電流的磁效應.這一發(fā)現在當時的科學界引起了巨大反響，科學家們紛紛轉向這方面的研究，其中就有法國科學家安培，安培集中精力研究，最后建立了以他名字命名的定則——安培定則.今天，讓我們跟隨科學家一起討論學習電流的磁效應.

什么是電流的磁效應

我們現在重現奧斯特的實驗，尋找電與磁的聯系.將一根直導線沿南北方向放在靜止的小磁針的正上方，并使導線與小磁針平行.將直導線通電后，我們觀察到小磁針發(fā)生了偏轉：斷開開關，小磁針恢復到與導線平行的位置：改變直導線中電流的方向，小磁針沿相反方向轉動.

小磁針的偏轉說明通電導線周圍存在磁場：小磁針沿相反方向轉動，說明通電導線周圍磁場方向與電流方向有關，這種電流周圍存在磁場的現象稱為電流的磁效應，也稱“電生磁”，這個實驗稱為奧斯特實驗.

例1如圖1所示是奧斯特實驗的示意圖，下列有關分析正確的是（

）.

A.通電導線周圍的磁場方向由小磁針的指向決定

B.發(fā)生偏轉的小磁針對通電導線有力的作用

C.移去小磁針后的通電導線周圍不存在磁場

D.通電導線周圍的磁場方向與電流方向無關

解析：奧斯特做電流的磁效應實驗時，將通電導線放在小磁針上方，小磁針會發(fā)生偏轉，該實驗證明了通電導線周圍存在磁場，磁場對小磁針產生力的作用，使小磁針發(fā)生偏轉，所以通電導線周圍的磁場是由電流產生的，其方向由電流方向決定，故A、D錯誤.當通電導線放在小磁針上方時，小磁針會發(fā)生偏轉，說明了通電導線周圍存在磁場，該磁場對小磁針有力的作用，因為力的作用是相互的，所以小磁針對通電導線也有力的作用，故B正確.該磁場是由電流產生的，與有無小磁針無關，移走小磁針，磁場仍然存在，故C錯誤.選B.

點評：奧斯特實驗證實了電可以生磁，電流的磁效應即電流周圍存在磁場，與有無小磁針無關，只與電流本身有關.

通電螺線管的磁場和安培定則

1.通電螺線管的磁場

奧斯特實驗用的是一根直導線，后來科學家們又把導線彎成各種形狀，通電后進行研究發(fā)現，將導線彎成螺線管，形成通電螺線管，其周圍磁場大大增強.

通電螺線管周圍磁場分布情況可以通過下面的實驗觀察：在嵌入螺線管的玻璃板上均勻地撒滿鐵屑，通電后輕敲玻璃板，觀察鐵屑的排列.如圖2甲所示，通電螺線管周圍的磁場與條形磁體的磁場（如圖2乙）一樣.然后在螺線管的周圍放一些小磁針，觀察小磁針的指向，判斷螺線管的N、S極，實驗表明螺線管兩端的極性跟螺線管中的電流方向有關，

進一步實驗得到：通電螺線管中電流越大，線圈匝數越多，周圍磁場越強;在線圈中插入鐵芯形成的電磁鐵的磁性更強.電磁鐵現已在實際生活中得到了廣泛應用.

2.安培定則

科學家安培得知奧斯特實驗后，集中精力研究，找到了通電螺線管兩端的極性與螺線管中電流的環(huán)繞方向之間的關系，這就是安培定則，又叫右手螺旋定則（用右手握住螺線管，讓四指彎向螺線管中的電流方向，則伸直的大拇指所指的那一端就是螺線管的N極）.

例2 如圖3所示的裝置中，當開關S閉合后，下列判斷正確的是（

）.

A.通電螺線管外A點的磁場方向向左

B.通電螺線管的左端為N極

C.向左移動滑片P.通電螺線管的磁性減弱

D.小磁針靜止后，其N極水平向右

解析：由圖可知，電流從螺線管的右端流入線圈.利用安培定則.可判斷螺線管的左端是N極，右端是S極，故B正確，螺線管周圍（外部）的磁感線應該從N極出發(fā)，回到S極，根據磁場中某點的磁場方向與該點的磁感線方向一致可知.A點的磁場方向向右，故A錯誤，滑片P向左移動，接入電路的電阻變小，電路中的電流變大，磁性變強，故C錯誤.據上面的分析可知，該螺線管的右端是S極，所以小磁針N極水平向左，故D錯誤，選B.

點評：決定通電螺線管兩端極性的根本因素是通電螺線管中電流的方向，而不是通電螺線管上導線的繞法和電源正、負極的接法.

3.安培定則的應用

運用安培定則判斷通電螺線管兩端的極性分三步：（1）在圖上標出螺線管中電流的方向.（2）用右手握住螺線管，讓四指彎向電流方向.（3）大拇指所指一端就是通電螺線管的N極，

電流的磁效應的發(fā)現揭示了電與磁之間的聯系，使電磁學進入了一個嶄新的發(fā)展時期，它在生產生活中有著廣泛應用，如電磁鐵、磁懸浮列車等就是電流的磁效應的具體應用.