16.3 探究电磁铁的磁性-【教材解读】2023秋九年级下册初三物理（沪粤版)

１６．３　探究电磁铁的磁性 知识点一　什么是电磁铁 电磁铁 如果把一根导线绕成螺线管,再在螺线管内插入铁 芯,当有电流通过时,它会有较强的磁性.这种磁体 在有电流通过时有磁性,没有电流时就失去磁性.我 们把这种磁体叫做电磁铁. 电磁铁的构造:电磁铁是由线圈和插在它里面的铁 芯组成的,如图所示. 电磁铁的工作原理 电磁铁是利用电流的磁效应和通电螺线管插入铁芯 后磁性大大增强的原理来工作的.电磁铁通电时有 磁性,断电后磁性消失. 【例１】通电螺线管内插入铁芯后,磁性大大增强,其原 因是 (　　) A．铁芯本身具有磁性 B．插入铁芯后,电流增大了 C．插入铁芯后,相当于增加了线圈的匝数 D．通电螺线管的磁场与被磁化的铁芯的磁场共同 作用 如图所示,电磁铁是由线圈 和铁芯两部分组成. (１)电磁铁铁芯要用软铁. 电磁铁要求其磁性随电流 大小的变化而发生明显变 化,且其磁性的有无可以通 过电流的通断来控制.软 铁容易被磁化,磁性也很容 易消失,但钢被磁化后其磁 性不容易消失而成为永磁 体,所以电磁铁的铁芯用软 铁而不用钢. (２)对 同 一 通 电 螺 线 管 来 说,插入铁芯比增加线圈匝 数磁性增强得明显. ３２ 控制变量法 在本实验中探究电流大小、 线圈匝数两个因素对电磁 铁磁性强弱的影响:采用同 一个线圈控制线圈匝数相 同,探究电流大小对电磁铁 磁性强弱的影响;采用不同 匝数的线圈串联,控制电流 相等,探究线圈匝数对电磁 铁磁性的影响.这运用了 控制变量法. 转换法 电磁铁磁性强弱无法直接 看出或测量出来,在本实验 中,利用吸引大头针的数量 来 显 示 磁 性 的 强 弱———吸 引大头针越多,磁性越强. 这运用了转换法. 解析:通电螺线管内没有插入铁芯时,磁场由电流产生; 插入铁芯后,铁芯被通电螺线管的磁场磁化,铁芯具有 了磁性,铁芯的磁场和通电螺线管的磁场共同作用使得 电磁铁相比通电螺线管来说,磁性大大增强. 答案:D 知识点二　电磁铁磁性的强弱跟哪些因 素有关　【重点＋难点】 实验探究:影响电磁铁磁性强弱的因素 【提出问题】 电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关? 【猜想与假设】 电磁铁的磁性强弱可能与电流的大小、线圈匝数有关. 【实验设计与探究过程】 有两个可能的因素影响电磁铁磁性的强弱,所以需要 应用控制变量法,逐个探究每个因素对电磁铁磁性强 弱的影响.电磁铁磁性的强弱可以通过吸引大头针 的数量来体现,改变电流的大小可以通过调节滑动变 阻器滑片来实现,研究电磁铁磁性的强弱与电磁铁线 圈匝数的关系时应控制电流大小不变,可以让线圈匝 数不同的两个电磁铁串联. 【进行实验】 (１)如下图甲所示,移动滑动变阻器滑片,改变电磁铁 中电流的大小,比较电磁铁的磁性强弱. (２)将两个线圈匝数不同的电磁铁串联到电路中,比 较电磁铁的磁性强弱,如图乙所示. 【实验现象及分析】 通过图甲实验可知,在线圈匝数一定时,电流越大,吸 引大头针越多,电流越小,吸引大头针越少,说明电磁 铁磁性强弱与电流大小有关;通过图乙实验可知,在电 ４２ 流大小一定时,线圈匝数多的电磁铁吸引大头针多, 线圈匝数少的电磁铁吸引大头针少,说明电磁铁磁性 强弱与线圈匝数有关. 【实验结论】 影响电磁铁磁性强弱的因素有电流大小和线圈匝数. 当线圈的匝数一定时,通过电磁铁的电流越大,电磁 铁的磁性就越强;当电流一定时,电磁铁线圈的匝数 越多,磁性就越强. 电磁铁的优点 (１)可以通过电流的通断来控制其磁性的有无. (２)可以通过改变电流的方向来改变电磁铁的极性. (３)可以通过改变电流的大小或线圈匝数的多少来改变 其磁性的强弱. 【例２】为了研究通电螺线管的磁性强弱与哪些因素有 关,某小组的同学利用一个螺线管、几根完全相同的 铁棒及其他器材进行实验.实验时,先把螺线管固定 在连有弹簧的铁块下方,并将其接入电路,闭合开关, 移动滑片,使通过螺线管的电流为某一数值,弹簧略 有伸长,出现如图甲的现象.接着他们分别在螺线管 中插入数量不同的铁棒,重复上述实验,每次实验电 流表示数均相同,现象分别如图乙、丙、丁所示.请 仔细观察图中的操作和现象,然后归纳得出结论. 甲 　 乙 　 丙 　 丁 (１)比较图甲、乙(或甲、丙,或甲、丁)可得: 　 　. (２)比较图乙、丙、丁可得: 　 　. 解析:(１)比较图甲、乙(或甲、丙,或甲、丁)可得,在电 流相等的情况下,同一通电螺线管插入铁棒后,通电 螺线管的磁性增强;(２)比较图乙、丙、丁可得,在电流 用弹簧测力计代替大头针 可以 利 用 挂 有 铁 块 的 弹 簧 测力 计 来 间 接 显 示 电 磁 铁 吸引力大小的变化,通过比 较弹 簧 测 力 计 示 数 的 大 小 可以 更 方 便 地 比 较 磁 性 的 大小.这里运用了转换法. 电