用控制变量法研究奥斯特实验中的磁场强弱: 解答奥斯特实验之类的问题要注意:(1)通电导体周围存在磁场;(2)磁场的方向与电流方向有关。电流方向改變时磁场方向也随之改变。
例某同学受奥斯特实验的启发产生了探究通电长直导线周围磁场的兴趣。探究过程如下:
A.让竖直的通电長直导线垂直穿过一张硬纸板以导线为中心在纸板上任意做直线,在直线上不同位置放上能够自由转动的小磁针发现小磁针静止时N 极指向都与直线垂直;
B.直线上任意关于导线对称两点处的小磁针N极指向相反;
C.改变电流大小时,小磁针指向不变;
D.通过查阅资料得知通电长直导线外某点的磁场强弱与电流大小成正比,与这一点到直导线的距离成反比
(1)做实验时,纸板的俯视图如下其中“⊙”表示電流方向垂直纸面向外,小磁针涂黑部分为N极请在右边探究过程纸板的俯视图上作出通电长直导线周围的磁感线分布图。(分布图要能够反映不同位置处磁场的强弱和方向)
(2)若要验证某点磁场强弱与其到通电长直导线距离成反比的结论应控制_____不变。
(3)同一通电长直导线周围離通电导线距离为r 和2r的两点,磁场强弱的比值为_____
解析:(1)小磁针静止时N极指向为磁场方向,可以导线为中心多作几条直线根据题中小磁針N极指向与直线垂直,且都指向逆时针方向可作出如***图所示磁感线。
(2)用控制变量法因磁场强弱与电流大小和到通电长直导线的距離都有关系,要探究与距离的关系应保持电流大小不变。
(3)因磁场强弱与距通电长直导线的距离成反比距离之比为1:2,则磁场强弱之比為2:1