通电的滑动变阻器和螺线管的磁效应缘何不同

通电的滑动变阻器和螺线管的
磁效应缘何不同

朱木清姜付锦

(武汉市黄陂区第一中学湖北 武汉430300)

摘 要：通电的滑动变阻器激发的磁场怎么检测不到？文章从实验和理论上进行了探讨．

关键词：滑动变阻器磁介质磁路

收稿日期：(2015-03-05)

如图1所示，在通电螺线管磁场分布演示实验中，用滑动变阻器替换螺线管，变阻器下面两个接线柱(全电阻)接入电路，并在滑动变阻器端头附近放置小磁针．实验显示，小磁针指向不再是图1所示情形，好像只受地磁场作用，大致都沿南北向．实验所用螺线管电阻约2Ω，绕制导线9股×10匝/股=90匝；滑动变阻器全电阻20Ω，电阻丝线圈130匝．滑动变阻器和螺线管绕线类似，通电怎不见磁效应？还是因为变阻器的阻值比螺线管大，相同电压下获得的电流较小，产生的磁场比地磁场弱很多？

图1　通电螺线管磁场分布的演示实验

为此，将滑动变阻器和螺线管组成串联电路，如图2所示，保证电流相同．再用小磁针检验，结果是：螺线管周围小磁针偏转明显，滑动变阻器周围小磁针好像还是只受地磁场左右．提高供电电压，增大电流，在开关合上时，螺线管周围小磁针偏转显示更有力，滑动变阻器端头处小磁针出现微小的颤动或摆动．电流相同，二者端头处的小磁针表现反差为何如此之大？有可能这个“微小的颤动或摆动”不是滑动变阻器的电流所为，而是螺线管和干路导线较大的电流激发磁场的波及结果．

图2　串联电路

于是，再利用一个同规格的废旧滑动变阻器，将其绕线整体转移到硬纸筒上，用来置换原电路中的滑动变阻器，结果发现：变阻器端头处小磁针偏转摆动明显变大，跟螺线管周围小磁针偏转相比，不再像此前那么悬殊．这证实了我们的推测猜想．

查阅相关资料得知，滑动变阻器的氧化膜绝缘层的铜镍合金电阻丝密绕在瓷管上，瓷管是抗磁质材料，产生的附加磁场与外磁场相反，起着削弱空间磁场作用．变阻器的滑杆和支架是高磁导率的铁质材料，磁阻远低于空气磁阻，正好为电阻丝线圈电流产生的磁场提供磁路．20Ω的滑动变阻器瓷筒内还有一根连接两端支架的铁杆，能更好地构成闭合磁路．电阻丝线圈电流在其内部激发的磁场，一方面被瓷管产生的附加磁场抵消部分，另一方面磁场的磁感线在变阻器两端向金属支架汇聚，并通过金属滑杆形成磁通回路，这样“泄漏”到线圈外部空间的磁感线大幅减少，对电阻丝线圈电流的磁场进行了有效“屏蔽”．因此，一般通电滑动变阻器在外围空间产生的磁场比地磁场弱很多，放在变阻器端头的小磁针很难显示其存在．

参 考 文 献

1赵凯华，陈煕谋.电磁学(上册).北京：人民教育出版社，1980.288～290

2程守洙，江之永.普通物理学(第2册).北京：人民教育出版社，1982.243～261