问题 探究题

图甲所示为一根通电螺线管.

(1)如图乙,将螺线管分成两半,若将每一半又继续细分……如此下去,最后成为若干个通电的小圆环,这些通电小圆环是否还有N、S极?若有,请在图丙中标出它的N、S极和它的磁感线方向.

(2)由(1)中通电圆环的磁感线方向,你认为通电螺线管内部的磁感线方向是如何的?

(3)如下图所示为一个轻质弹簧,下端挂一小铁片C,凿开关S断开时;铁片刚好与水银槽中水银面接触,当开关S闭合后,铁片C会上下不停地振动,试解释其中的原因

答案

(1)将通电螺线管分成两半,即分成了两个线圈匝数更少的小通电螺线管,它们相当于两根更短的条形磁体,还是有N、S极,依此类推,最后分成一圈一圈的通电圆环也同样拥有N、s搬,它就相当于一根小磁针,它的极性一样可以用右手螺旋定则来判定,通电圆环的磁感线在环外从N极出发回到S极,在环内从S极出发到N极,如图甲所示.

              甲                               乙

(2)由(1)中可知,对于通电圆环,磁感线在环外是从N极出发,回到S极,在环内是从S极穿向N极,而通电螺线管是由许多匝通电圆环串联而成,所以通电螺线管内部的磁感线是S极指向N极,如图乙所示.

(3)当开关S闭合后,弹簧相当于通电螺线管,各匝弹簧相当于一根小磁针,由于各匝弹簧中通电电流方向相同,相邻两匝之间为异名磁极,则弹簧各匝间相互吸引而使弹簧缩短,将铁片向上提起;铁片离开水银表面后电路断开,弹簧无磁性,则在铁片重力作用下弹簧伸长,铁片与水银面接触后又使电路接通,这个过程循环往复,使铁片上下不停地振动.

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