人大附中翟小宁简历:第八章 电磁相互作用及应用 第一节 电磁铁

【本讲教育信息】

一. 教学内容：

    新课预习——第八章  电磁相互作用及应用  第一节 电磁铁

二. 重、难点

1、知道电磁铁

2、知道影响电磁铁磁性强弱的因素

三. 具体内容：

（一）电磁铁

（1）构造：内部带铁芯的螺线管叫做电磁铁。

在通电螺线管中插入一个铁芯，铁芯被磁化，也产生磁场，则通电螺线管的周围既有电流产生的磁场，又有磁铁产生的磁场，使磁性大大增强了。

（2）工作原理：电磁铁是利用通电时有磁性，断电时磁性立即消失的原理来工作的。

（二）探究电磁铁的磁性与哪些因素有关

1、猜想与假设：

猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没磁性。

猜想B：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强。

猜想C：外形相同的螺线管，线圈匝数越多，它的磁性越强。

2、设计实验方案：用漆包线在大铁钉上绕若干圈，制成简单的电磁铁，物体是否具有磁性可以用它的吸铁性来判断，并且磁性越强吸铁效果越明显。

3、进行实验：如图为实验中观察到的四种情况

4、实验结论：影响电磁铁磁性强弱的因素

（1）电磁铁通电时有磁性，断电时没磁性。

（2）电流的大小影响电磁铁磁性强弱：在线圈匝数相同时，通入电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强。

（3）线圈的匝数影响电磁铁磁性强弱：在通电线圈的电流大小相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。

（三）探究影响电磁铁磁性强弱过程中应掌握的要点

1、原理图

2、磁性强弱的比较方法：通过比较吸引大头针的数目来比较磁性的强弱，吸引数目越多磁性越强；也可以在弹簧下挂一铁块，将其靠近电磁铁，比较弹簧的伸长量，弹簧伸的越长磁性越强。

3、实验研究的方法：本实验采用控制变量法，即在研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系时，要保证线圈匝数等其他条件不变，只通过移动变阻器的滑片来改变线圈中的电流大小。在研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系时，要保证电流的大小、两个螺线管外形等因素相同，通过更换线圈匝数不同的螺线管来分析比较。

（四）电磁铁的优点

1、电磁铁的磁性有无可以利用电流通断来控制

2、电磁铁的磁性强弱可以用电流强弱、线圈匝数多少来调节

3、电磁铁的磁极磁性可以用变换通电方向来改变

（五）电磁铁的内芯

电磁铁的内芯是用软铁制成，而不是用钢制成的。因为电磁铁要实现通电时有磁性，断电时磁性立即消失，只有软铁制成的铁芯才能达到这一要求。若用钢制铁芯，通电后钢制铁芯被磁化变成永磁体，则电磁铁断电后仍有磁性。

【典型例题】

例1、如图所示，铁块A 吊在弹簧的下端，当开关闭合后，发现弹簧的长度      ，但还未接触到螺线管；螺线管中插入铁芯，发现弹簧的伸长量      ，但仍未接触到螺线管；将变阻器的滑片向右移动时，弹簧的伸长量进一步      。若将电源反向连接，则与反向连接前相比弹簧的伸长度      （填变大、变小或不变）

分析：当开关闭合后，电路接通，螺线管中有电流通过而具有磁性，因此铁块被吸引，弹簧的长度变大；当螺线管中插入铁芯后，就成为了电磁铁，其磁性大大增强，因而铁块受到磁力更大，弹簧伸长量变大；滑片右移，电路中电流变大，电磁铁的磁性进一步增强，弹簧伸长量将更大。若电源反接，而其他条件不变，因此只改变了电磁铁的南北极，但未改变其磁性强弱，所以弹簧的伸长量不变。

正确答案：变大；变大；变大；不变

例2、下列装置中没有用到电磁铁的是（    ）

A、电磁起重机

B、电铃

C、电热毯

D、电磁刹车装置 

分析：电磁铁的优点是它成为生活、生产和科学技术中应用最广泛的装置之一。由于电磁铁可以直接对铁质物体有力的作用，主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上，而电热毯是利用电流的热效应工作的。

正确答案：C

例3、小华为探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，设计了如下实验：他用相同的漆包线在相同的铁钉上绕制成两个电磁铁，它们的线圈匝数不同，同时用相同的电源分别通电，小华根据图中所示的实验现象得出结论：电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。

（1）小华设计的实验不妥之处是         。

（2）请你写出实验的改进方法            。

分析：在研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系时，应保证电流的大小相等，小华绕制的电磁铁使用相同的漆包线绕制在相同的铁钉上并接在相同的电源上，但线圈匝数不同，因此两个电磁铁中的电流不同，这样得出的实验结论不严密。必须控制两电磁铁中的电流相同。

正确答案：

（1）通过两个电磁铁的电流不相等

（2）将两个电磁铁串联，使通过两个电磁铁的电流相等。    

例4、用钢棒甲和钢棒乙的一部分靠近小磁针的N极，用钢棒甲时，小磁针自动接近钢棒。用钢棒乙时，小磁针自动远离钢棒，由此可知（    ）

A. 两根钢棒一定有磁性

B. 两根钢棒都没有磁性

C. 甲棒可能有磁性，乙棒一定有磁性

D. 甲棒一定有磁性，乙棒可能有磁性

分析：若钢棒与小磁针相斥，则表明钢棒一定具有磁性，且与小磁针靠近的端为N极。若钢棒与小磁针相吸，则可能钢棒原来有磁性，且S极靠近了小磁针N极。但也有可能钢棒原来没有磁性，而且由于小磁针靠近后被磁化，使之与小磁针靠近的一端为异名磁极（S极）

正确答案：C

例5、如图所示，电源电压保持不变，此时电磁铁左端为____________。若开关S由闭合到断开，则电磁铁的磁极__________（选填“增强”，“减弱”或“不变”）

分析：由安培定则可判断出电磁铁右端为N极，左端为S极，当开关S由闭合到断开时，电路总电阻增大，电路中电流减小，故电磁铁的磁性减弱。但无论开关S闭合还是断开，通过电磁铁线圈中的电流方向不变，所以电磁铁的磁极不发生变化。

正确答案：S极；不变

例6、如图所示，电磁铁A、铁片B和支架组成的装置悬挂于弹簧秤的下端，当电磁铁A通电后，铁片B被突然吸引到A，在此过程中，弹簧秤C的示数将如何变化？

分析：通电前，电磁铁、铁片和支架共同处于静止（或平衡）状态，这时弹簧秤的读数等于它们的共同重力。再通电使电磁铁A产生磁力后，能把铁片B吸起，此时B受到的向上吸引力一定大于它自身的重力，即，由于力的相互作用原理，铁片B一定对于磁铁A有一个向下的吸力，这两个力大小相等，所以，这样对于弹簧秤来讲，受到向下的拉力一定会增大，即示数将增大．

正确答案：示数将增大

考点分析：本题用于考查学生关于电磁现象实际应用的能力．

例7、如图所示，通电螺线管旁边的小磁针静止时N极向上，请在图中标出：

（1）通电螺线管的N、S极；（2）螺线管中电流的方向；（3）电源的正、负极

解析：根据小磁针静止时的指向可以确定通电螺线管周围磁感线的方向，从而确定其N、S极，再由安培定则确定螺线管中电流的方向，最后，根据电流的方向确定电源的正、负极。答案如图所示。

【模拟试题】（答题时间：20分钟）

一、填空题

1. 通电螺线管插入铁芯后，它的______会明显增强。

2. 内部带有______的螺线管叫做电磁铁。

3. 决定电磁铁磁性强弱的因素是______、______、______。

4. 电磁铁与永久磁铁相比具有以下两个优点：（1）电磁铁磁性的有无，可以由______来控制。（2）电磁铁磁性的强弱可以由______来控制。

5. 电磁起重机在工作时是把______能转化为______能。

6. 电磁铁是带有_____的螺线管.它具有如下优点：（1）其磁性的有无，可用___________改变；（2）其磁性强弱，可用_________和_________来控制，（3）其极性可用改变___________来控制.

二、是非题

1. 内部带铁芯的螺线管叫电磁铁。 （    ）

2. 电磁铁内部的铁芯最好用钢材料制成。 （    ）

3. 通电螺线管中插入条形磁铁也一定能增强磁性。 （    ）

4. 电磁继电器就是电磁铁。 （    ）

5. 电磁继电器工作的电路是由控制电路和工作电路组成。 （    ）

三、选择题

1. 下面几个装置中，没有应用电磁铁来工作的是（    ）

　　A. 电报机；         B. 电动机；         C. 发电机；         D. 自动恒温箱。

2. 电磁继电器衔铁的材料应该是（    ）

A. 铁；                B. 铜；                C. 钢；                D. 铝。

3. 一个正、负极标志丢失的蓄电池，可以用下述方法来确定的是（    ）

A. 将两极接在螺线管的两端，用小磁针判断它的磁极，再用右手螺旋定则判断电流方向；

B. 方法同上，应用左手定则判断电流方向；

C. 方法同上，应用右手定则判断电流方向；

D. 以上做法都不正确。

4. 图中，蹄形电磁铁上导线绕法正确的是图（    ）

【试题答案】

一、1. 磁性    2. 铁芯    3. 插入铁芯；电流的大小；匝数的多少    4. 通、断电流；电流大小    5. 电；磁    6. 铁芯 电流的通断  电流大小  线圈匝数 电流方向

二、1. √    2. ×    3. ×    4. ×    5. √

三、1. D    2. A    3. A    4. B