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5　电铃的能量转化
学校艺术节上，同学们优美动听的歌声通过音箱传遍校园的各个角落。你知道音箱是根据什么的性质制成的吗？
答案:根据电磁铁的性质制成的。
科学实践
拓展与应用
达标训练
一、探究电磁铁的性质
1　拆开音箱，观察里面有什么。
音箱里面的喇叭是音响系统的重要组成部分，它决定着音箱设备的音效，也是音箱技术含量的体现。
喇叭里面的电磁铁是音箱的核心元件之一。当电流通过线圈时，其周围会产生一个磁场。这个磁场的强度和方向可以通过改变电流的方向来调整。
2　电铃的组成部分及通电时发生的现象。
(1)电铃的组成部分。电铃通常由铃碗、小锤、电磁铁、弹簧片、电源、开关等组成。
(2)电铃通电时发生的现象。
电铃通电后，电磁铁产生磁性吸引弹簧片，小锤击打铃碗发出声音。
3　电磁铁是音箱、电铃等器件的主要元件，由线圈和铁芯组成。电磁铁有什么性质？它是怎样使电铃响起来的？为了找到问题的答案，我们先来制作一个电磁铁。
【实验一】制作并测试铁钉电磁铁。
实验 材料 大铁钉(8厘米以上)、导线、漆包线、电池盒、电池、开关、曲别针若干、砂纸等。
实验 过程 ①用准备好的大铁钉接触曲别针，观察发生的现象；
②用砂纸磨掉漆包线两端的漆，在大铁钉上将漆包线沿一个方向缠绕 50～100 圈，并固定连接线和线圈，以免线圈松开。
③确定开关断开后，将电池装入电池盒，连接电池盒和开关；将电磁铁的两端用导线与电池盒、开关连接起来，这样一个铁钉电磁铁就做好了。
④接通电源，用铁钉电磁铁接触曲别针，观察铁钉电磁铁能否吸起曲别针；若能，能吸起多少枚曲别针。
⑤断开电源，用电磁铁接触曲别针，观察发生的现象。
注意 事项 ①制作铁钉电磁铁时，要沿着一个方向缠绕漆包线。漆包线的长度以能够缠绕50～100圈为宜。缠绕圈数太少，电磁场的磁力弱；缠绕圈数太多，电磁场的磁力虽强，但需要的漆包线很长。同时要注意用砂纸把漆包线的线头磨光亮。
②铁钉电磁铁不能长时间连接在电池上。因为我们制作的铁钉电磁铁所用的导线较短，连接在电池上时跟短路连接差不多，耗电大，电池容易发热。
实验 现象 与 记录 实验图示 实验过程 实验现象
— 大铁钉与曲别针接触 不能吸引
绕有线圈的铁钉未接通电流 不能吸引曲别针
绕有线圈的铁钉接通电流 能吸起约20颗曲别针
断开电流 不能吸引曲别针
实验 结论 由线圈和铁芯组成的装置叫作电磁铁。电磁铁接通电源时，产生磁性；电磁钉断开电源时，磁性消失。
4　电磁铁与普通磁铁有什么不同？让我们设计实验，动手探究吧！
(1)影响电磁铁极性的因素。
【实验二】探究电磁铁的南、北极。
实验材料 已制成的电磁铁、指南针、电池(包括电池盒)、导线。
实验 过程 ①按照下图所示两种线圈的绕法制作两个电磁铁，并将电磁铁连接在电路中，给电磁铁通电，分别将铁钉的钉尖和钉帽靠近指南针。根据实验现象判断铁钉的钉尖和钉帽分别是什么极。
　　　　　
②保持电磁铁的方向不变 ，改变电池正、负极的方向，给电磁铁通电，分别将铁钉的钉尖和钉帽靠近指南针。根据实验现象判断铁钉的钉尖和钉帽分别是什么极。
实验 现象 与 记录 (图中的箭头指示电流方向)：

实验结论 电磁铁有南、北极，但其南、北极的位置不固定。电磁铁的南、北极与线圈缠绕的方向和电流方向有关。
线圈缠绕方向及电流方向(连接图) 实验现象 线圈缠绕方向及电流方向(连接图) 实验现象
电磁铁的钉尖是北极，电磁铁的钉帽是南极 电磁铁的钉尖是南极，电磁铁的钉帽是北极
电磁铁的钉尖是南极，电磁铁的钉帽是北极 电磁铁的钉尖是北极，电磁铁的钉帽是南极
(2)影响电磁铁磁力大小的因素。
【实验三】探究电磁铁的磁力大小与线圈匝数的关系。
实验 猜想 电磁铁的磁力大小与线圈匝数有关，可能是线圈匝数越多，电磁铁的磁力越大。
实验 材料 长约3米的多股绝缘导线、大铁钉、曲别针、电池、开关等。
实验 过程 ①制订探究计划。
电磁铁磁力大小与线圈匝数关系的探究计划
探究的问题 电磁铁磁力大小与线圈匝数的多少有关
假设 线圈匝数多，电磁铁的磁力大；线圈匝数少，电磁铁的磁力小
改变的条件 线圈匝数
怎样改变这个条件 绕20匝 绕40匝 绕60匝
保持不变的条件 电池、铁钉、导线的长度
实验 过程 ②如图所示，制作三个电磁铁，使用的导线长度不变，只改变导线绕圈的匝数。
　 　
③实施探究计划。分别将制作好的电磁铁连接在同一个电路中，并将电磁铁靠近曲别针，接通电源，观察并记录吸引曲别针的数量。
④使用每一个电磁铁重复实验3次。
注意事项 ①电磁铁不能长时间连接在电池上，以免电池耗电太多，影响实验结果。 ②每次实验时都用电磁铁的同一端吸引曲别针。 ③被电磁铁吸过的曲别针不能重复使用。
实验记录 线圈匝数/匝 吸引曲别针的数量/枚 磁力大小排序
第1次 第2次 第3次 平均数
20 13 11 12 12 3
40 17 22 21 20 2
60 30 26 28 28 1
实验结论 其他条件不变时，电磁铁的磁力大小与线圈匝数有关：线圈匝数越多，电磁铁的磁力越大；线圈匝数越少，电磁铁的磁力越小。
【实验四】探究电磁铁的磁力大小与电流大小的关系。
实验 猜想 电磁铁的磁力大小与电流大小有关，可能是电流越大，电磁铁的磁力越大。
实验 材料 长约3米的多股绝缘导线、大铁钉、曲别针、电池、开关等。
实验 过程 ①制订探究计划。
电磁铁磁力大小与电流大小关系的探究计划

探究的问题 电磁铁磁力大小与电流大小有关
假设 电流越大(电池数量越多)，电磁铁的磁力越大；电流越小(电池数量越少)，电磁铁的磁力越小。
改变的条件 电流大小(或电池数量)
怎样改变这个条件 1节电池 2节电池 3节电池
保持不变的条件 铁钉、导线的长度及线圈匝数(20匝)
实验 过程 ②制作电磁铁，保持使用的导线长度不变，并均在铁钉上将导线绕20匝。
③实施探究计划。将电池分别连接在3个电池盒中，如图所示，连接电路，然后将制作好的电磁铁分别连接在3个电路中，将电磁铁靠近曲别针，接通电源，观察并记录吸引曲别针的数量。
　 　
④使用每一个电磁铁重复实验3次。
实验 记录 电池数量/节 吸引曲别针的数量/枚 磁力大小排序
第1次 第2次 第3次 平均数
1 16 20 21 19 3
2 29 30 25 28 2
3 40 42 38 40 1
实验 结论 其他条件不变时，电磁铁的磁力大小与电流大小(电池数量)有关：电流越大，电磁铁的磁力越大；电流越小，电磁铁的磁力越小。
(3)两个电磁铁之间的作用。
【实验五】探究两个电磁铁之间的作用。
实验材料 已制成的电磁铁(两个)、指南针等。
实验 过程 ①用指南针确定电磁铁的磁极。
②将两个电磁铁的不同极相互靠近，观察实验现象。
③将两个电磁铁的同极相互靠近，观察实验现象。
实验 现象 电磁铁极性相同的两极靠近时，互相排斥；电磁铁极性不同的两极靠近时，相互吸引。
实验 结论 两个电磁铁之间的相互作用具有同名磁极相斥，异名磁极相吸的特点。
5　总结电磁铁的性质。
电磁铁在通电的情况下才有磁性；电磁铁有南极和北极；电磁铁两端的磁极与电流(电池)方向、线圈的缠绕方式等有关；电磁铁的磁力大小与线圈匝数、电池节数等有关；两个电磁铁之间的相互作用具有同名磁极相斥，异名磁极相吸的特点。
二、了解电磁铁的应用
1　根据电磁铁的性质，说一说电铃工作时会产生哪种能量，不同形式的能量之间是怎样转化的。
电铃工作时，利用电能，通过电磁铁产生磁能，电磁铁吸引铁质小锤，使小锤产生动能击打铃碗发出声音，进而产生声能。能量的转化过程是：电能→磁能→动能→声能。
2　生活中电磁铁的应用及能量转化。
名称 工作时产生的能量 能量转化
电磁起重机 磁能 电能→磁能
电话 声能 电能→磁能→声能
磁悬浮列车 动能 电能→磁能→动能
制作简易电铃
我们可以利用身边的材料制作一个简易电铃。
制作材料：电池、电池盒、导线、纸板、木块、橡皮泥、窄铁片、图钉等。
制作过程：
(1)将导线沿同一个方向紧密缠绕在铁钉上(图1)。
(2)把铁钉和木块分别固定在纸板的两端(铁钉要比木块低3毫米左右)(图2)。
(3)把窄铁片的一端用图钉固定在木块上(图3)。
(4)分别将窄铁片和线圈的一端与电池的两端连接起来(图4)。
(5)用线圈的另一端轻轻触碰窄铁片的上表面，铁片就会上下振动并嗡嗡地响起来，一个简易电铃就做好了(图5)!
一、选择题。
1　下列关于电磁铁的描述正确的是(　　)。
A．电磁铁是由铁芯、铁钉和电池组成的
B．电磁铁通电后具有磁性，断电后磁性消失
C．电磁铁像磁铁一样具有磁性，但是没有南极和北极
D．电磁铁有磁力，其大小不能改变
B
2　电铃工作时的能量转化关系是(　　)。
A．电能→磁能→动能→声能 B．电能→动能→磁能→声能
C．电能→声能→磁能→动能 D．电能→声能→动能→磁能
3　下列电磁铁中，磁性最强的是(　　)。
A
D
4　要改变电磁铁两磁极的位置，下列做法可行的是(　　)。
A．增加电池的节数 B．改变线圈绕线的方向
C．改变铁芯的粗细 D．增加线圈匝数
5　电磁铁在生活中有广泛的应用。下列实例中，没有应用电磁铁原理的是(　　)。
A．指南针 B．音箱
C．电铃 D．磁悬浮列车
B
A
二、填空题。
1　电磁铁是由__________和__________组成的。
2　两个电磁铁之间的相互作用具有同名磁极__________，异名磁极__________的特点。
线圈
铁芯
相斥
相吸
3　请标出下列图中铁钉电磁铁钉尖的极性。
这两个电磁铁的南、北极不同，是因为___________________。
4　电磁起重机通电时，________转化为________，可吸起铁块；断电时，磁性________，铁块会落下。
N
S
电流方向不同
电能
磁能
消失
三、实验探究题。
刚珠在“探究电磁铁磁力大小与线圈匝数的关系”实验中记录的信息如下表：
电磁铁编号 线圈匝数/匝 吸起曲别针的数量/枚
第1次 第2次 第3次
1 60 30 29 31
2 100 81 80 ①
3 140 96 90 79
(1)本实验中判断电磁铁磁力大小的主要依据是__________(选填字母序号)。
A．线圈的匝数 B．吸起曲别针的数量
C．线圈缠绕方向
(2)分析实验数据可知，本实验中磁力最大的电磁铁是__________(选填字母序号)。
A．1号 B．2号
C．3号
B
C
(3)上表中①处比较合理的数据应是__________(选填字母序号)。
A．31 B．81
C．96
(4)上表中3号电磁铁有一个数据不合理，出现这种情况的原因可能是________________。
(5)根据上表中的实验数据，可以得出的结论是______________________ _______________________________。
B
电池电量低
其他条件不变时，线圈匝数越多，电磁铁产生的磁力越大
四、简答题。
电磁铁和普通磁铁相比，有哪些不同的性质？
电磁铁的磁力大小可以改变，而普通磁铁的磁力大小不能改变；电磁铁的磁性可以改变，通电时有磁性，断电时无磁性，而普通磁铁无论在什么情况下都有磁性；电磁铁的极性可以改变，而普通磁铁的极性不能改变。
Thank you

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