如何利用安培定则判断电流磁场

杨爱兰

【关键词】 物理教学;直线电流;环形电流;通电螺线管;磁感

线;安培定则

【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A

【文章编号】 1004—0463（2015） 12—0105—01

电流的磁场分为直线电流、环形电流、通电螺线管三种情景，以上情景可以用三个安培定则来各自判断磁感线的分布与方向。但在具体教学中，学生容易把三个安培定则混淆。那么，如何将它们区分呢？

一、通过实验推出直线电流磁场的安培定则

1. 用铁屑显示磁感线。如图1所示：用铁屑显示直线电流的磁感线。学生观察分析后得出结论：直线电流磁感线是以通电导线为圆心的一组同心圆，离直导线越近，磁感线越密，越远磁感线越疏。

2. 用小磁针显示直线电流磁感线方向。如图2所示：在直线电流周围放上数个小磁针，小磁铁N极所指的方向即是该点磁感线方向。

3. 根据电流方向与磁感线方向的关系，总结出直线电流安培定则。如图3所示：用右手握住直线电流，大姆指指向电流方向，四指所指就是磁感线环绕方向。

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二、通过直线电流安培定则判断环形电流磁感线

1. 标出直线电流周围磁感线。如图4所示：根据安培定则，通电直导线磁感线是右边进，左边出。离导线越近的磁感线越密。

2. 标出通电正方形线圈周围的磁感线。如图5 所示：正方形通电导线可以看成是由四段直线电流组成，用安培定则分别判断每段直导线的磁感线方向，在正方形的内部，每段导线产生的垂直纸面向里。磁场是矢量，根据矢量的叠加原理，则正方形内部的磁场是各边电流产生的磁场的矢量合，因而正方形内部磁感线方向向里，磁感线密度大于正方形外部。

3.判断通电圆环周围的磁感线方向。如图6所示：把通电圆环看成是由边数无限多的多边形直线电流组成。用直线电流安培定则即可判断出其周围的磁感线。即用右手握处通电圆环导线，大姆指指向导线中电流的方向，则四指所指方向就是通电圆环磁感线环绕方向。

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三、通电螺线管的磁场

1. 标出一个环形电流周围的磁场（如图7所示）。

2. 标出两个相近并且完全相同的环形电流磁场。如图8所示：两个相近的环形电流之间的磁感线在水平方向相同，相互加强，在竖直方向上方向相反，相互抵消。它们的合磁场（如图9所示）。

3. 通电螺线管可以看成是由数个通电环形电流磁场叠加而成。如图10所示：通电螺线管的磁场与数个通电圆环的磁场是相同的。

4. 把条形磁铁与通电螺线管的磁感线相互对比。如图11和图12所示：通电螺线管的磁感线与条形磁铁的磁感线完全相似，因此可以把通电螺线管看成是一个磁体。条形磁铁的磁感线从磁铁的N极出，S极进，以此类比，通电螺线管磁感线出的一端就是它的N