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第十六章
电磁铁与自动控制
义务教育沪粤版物理九年级下册
16 . 3
探究电磁铁的磁性
学习目标
知道影响电磁铁磁性强弱的因素；(重点)
02
知道什么是电磁铁；会自己制作电磁铁。
01
03
了解电磁铁在生活生产上的应用。
在废品站里，巨大的电磁铁吸起几吨重的废钢铁，并把它们吸到大卡车上 ——“哇，真奇怪！怎么能随意把钢铁吸住或放下呢？”
电磁铁起重机
磁浮列车和电磁起重机都是利用电磁铁来工作的，那么，什么是电磁铁呢
图16－21 上海浦东的磁浮列车
什么是电磁铁
带铁芯的通电螺线管称为电磁铁。
电磁铁结构
A . 观察电磁铁的结构
拆开电磁铁(图16 －23)，观察它的结构请把它的主要部件的名称写在下面方框中。
活动 1
认识电磁铁 制作电磁铁
B . 制作简易电磁铁，了解电磁铁的磁性
在图16 －24中，选用合适的器材制作一个螺线管，并将它接入图16 －25 中所示的电路中。
将铁钉插入螺线管内，接通电路，观察其磁性的变化情况。跟同学比一比，看谁做的电磁铁的磁性更强。
猜一猜，如果用竹筷插入螺线管内，其磁性有无变化 不妨动手做一做。
怎样制备电磁铁呢？
铁芯的目的是为了增加电磁铁的磁性吗？
用竹筷代替铁芯行不行？
思考与活动
探究思路
(1) 怎样制备电磁铁呢？
将漆包线绕着塑料管缠绕，然后插入铁钉，接通电路。观察开关闭合前后，铁钉吸引大头针的数量。
探究思路
(1) 怎样制备电磁铁呢？
结论：当有电流流过时，电磁铁具有磁性，断开开关，无电流流过，电磁铁失去磁性。
(2) 铁芯的目的是为了增加电磁铁的磁性吗？
抽出铁钉，观察线圈吸引大头针的数量是否变化。
实 验
抽出铁钉后，线圈吸引大头针的数目减少。
现 象
当电流通过螺线管时，螺线管中的铁芯被电流的磁场磁化成磁铁，使螺线管的磁性增强。
结 论
(3) 用竹筷代替铁芯行不行？
抽出铁钉，插入竹筷，观察线圈吸引大头针的数量是否变化。
实 验
插入木筷后，线圈吸引大头针的数目减少。
现 象
(3) 用竹筷代替铁芯行不行？
当电流通过螺线管时，螺线管中的木筷不能被磁化成磁铁，所以磁性小于插入铁芯的通电螺线管的磁性。
结 论
实验表明，当通电螺线管内插入铁钉时，其磁性明显增强。因此，人们在利用通电螺线管的磁性时，通常都要把螺线管紧密地套在一个铁芯上，这样就构成了一个电磁铁。
由此可见，电磁铁是一个带有铁芯的螺线管，它由线圈和铁芯两部分组成电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失。
电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关
电磁铁磁性大小跟哪些因素有关呢？
磁性强弱可能与电流的大小、线圈的匝数和是否带铁芯有关。
应用电流磁效应，应该与电流大小有关。
线圈是主要部件， 应该与线圈的形状、匝数有关。
问 题
猜 想
活动 2
探究影响电磁铁磁性强弱的因素
通过制作简易电磁铁，我们已经发现电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关，有些同学猜测还与线圈的匝数有关，于是设计出如图16－26(a)、(b)所示的实验电路来探究。你的想法如何 请根据这些电路或你自已设计的电路，选择器材，连接电路，进行实验。
(a) 调节滑动变阻器，使电路中的电流变化，比较在电流较大和较小两种情况下，电磁铁所吸引的大头针数目。
(b) 将两个匝数不同的电磁铁串联接入电路，通电时，比较它们所吸引的大头针数目。
实 验
影响电磁铁磁性强弱的因素。
两个电磁铁(一个150匝，一个100匝。)电源、开关、导线、大头针、沙皮纸、 滑动变阻器、电流表或小灯泡。
实验目的
实验器材
转换法、控制变量法
根据吸引铁钉、曲别针等的多少来判断螺线管的磁性强弱——转换法。
实验方法
研究电流大小和磁性强弱时控制匝数，研究匝数多少与磁性强弱时控制电流——控制变量法。
实 验
探 究
(1) 研究电磁铁的磁性跟线圈匝数的关系
实 验 1
现 象
改变线圈匝数
S
a
b
匝数越______，
磁性越______。
多
强
当电流一定时，电磁铁线圈的匝数______，磁性______。
越多
越强
结 论 1
探 究
(1) 研究电磁铁的磁性跟线圈匝数的关系
S
a
b
(2) 研究电磁铁的磁性强弱跟电流的关系
改变电流
增大电流电磁铁吸引
的大头针数目_____。
增多
现 象
实验2
(2) 研究电磁铁的磁性强弱跟电流的关系
通过电磁铁的电流越____，电磁铁的磁性_____。
越强
大
结论2
通过对电磁铁的研究，可以得到什么结论
通过电磁铁的电流越______，电磁铁的磁性就越_______；当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越_______，磁性就越______。
强
大
多
强
1．下列几种因素中，对改变电磁铁磁性强弱没有影响的是( )
A．调节变阻器，使通过线圈的电流增强
B．将铁芯拔出
C．改变电磁铁中电流的方向
D．改变螺线管线圈的匝数
C
例 题
提示：增强电磁铁磁性的有两种途径 ：1 增强螺线管中的电流，2 增加螺线管的匝数
将铁芯拔出，磁性会减弱
改变电流的方向，只能改变磁场方向，不能改变磁性强弱
电磁铁的应用
电磁铁在生产、生活中的应用十分广泛。例如，我国上海浦东的磁浮列车在它的地面轨道中就铺有电磁体，列车的底部也安装有电磁体，通过磁体之间的相瓦作用，使列车悬浮在轨道上方行
驶，从而减少了列车运行的阻力，
极大地提高了列车的运行速度。
磁悬浮列车的轨道安装了大量的电磁铁，使列车悬浮飞行。
利用电磁铁发明的电报、电话，开创了现代通信技术。
电磁铁是核磁共振成像系统中最重要的部件。
北京正负离子对撞机中，使用了大量的电磁铁。
电磁铁另一个应用是产生强磁场。现代技术中很多地方需要的很强的磁场都由电磁铁提供。如大型电动机、发动机、磁疗设备、测量仪器等，特别是研究微观粒子用的加速器，电磁铁的质量要以千吨计。
电磁起重机中有一个巨大的电磁铁通电后，电磁铁产生很强的磁性，能吸起成吨的钢材或铁矿石。此外，电铃、电话等也要用到电磁铁。试分析图16－27中电铃的工作过程。你还能举出电磁铁其他方面的应用吗
思 考
看图阐述电铃的工作原理？
在通电时，电磁铁吸引弹簧片，铃声响，此时弹簧片远离铁钉，电路断开；断开后，弹簧片重新接触铁钉，这样循环往复，电铃声就不断。
电话是由美国发明家贝尔在1876年发明的，他是世界上第一个使用电话通信的人。
电话
贝尔电话的原理
录音时，声波使话筒产生随声音变化的电流，电流经放大后通过录音磁头的线圈，使磁头与磁带的缝隙处产生随声音变化的磁场，从而在磁带上记录下声音的磁信号。
例 题
2．小宇同学在“制作、研究电磁铁”的过程中，使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如下图所示，下列说法正确的是 ( )
A．若将两电磁铁上部靠近，会相互吸引
B．电磁铁能吸引的大头针越多，表明它的磁性越强
C．B线圈的匝数多，通过B线圈的电流小于通过A线
圈的电流
D．要使电磁铁磁性增强，
应将滑片P向右移动
提示：利用右手螺旋定则根据电流方向判断两个大铁钉上部的磁极
A B两个线圈串联，流过的电流一
样，但匝数不一样，对比两铁钉上的
大头针多少是研究电磁铁磁性强弱和线圈匝数的关键
在不改变匝数的条件下需要增大电流才能增大磁性，根据欧姆定律，需要减小连入电路中的电阻
探究电磁铁的磁性
电磁铁的定义：带铁芯的螺线管
电磁铁的工作原理：电流的磁效应
影响电磁铁强弱的因素
电流大小
线圈匝数多少
电磁铁的特点
磁性有无方便可控
磁性的极性方便可控
磁性的强弱方便可控
课堂小结
随堂训练
1．如图所示，闭合开关，将滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧测力计的示数变小。则下列说法中正确的是( ).
A．电磁铁的上端为S极
B．电源左端为“＋”极
C．断开开关，弹簧测力计示数为零
D．若滑动变阻器的滑片P不动，
抽去电磁铁铁芯，弹簧测力计示数增大
提示：测力计示数变小，磁铁相互排斥，
电磁铁上端为N极
根据右手螺旋定则判断电流从下
流入电磁铁上的线圈
断开开关或抽出磁铁铁芯，磁性
消失或减弱，排斥的阻力没有
2．如图所示可以说明巨磁电阻的特性。闭合开关S1、S2并使滑片P向左移动，观察到指示灯变亮，那么( )
A．电磁铁左端为S极
B．巨磁电阻两端的电压变大
C．巨磁电阻随磁场增强而变大
D．巨磁电阻随磁场增强而变小
D
提示：指示灯变亮
左图电流变大
巨磁电阻变小
P向左移动
连入电路中电阻变小
右图中电流变强
电磁铁磁性增强
自我评价与作业
1. 电磁铁是由铁芯和线圈两部分组成的。通电时，它具有磁性。断电时它的磁性会发生怎样的变化
答：电磁铁通电时有磁性，断电后，电路中无电流，所以电磁铁无磁性。
2. 通过对电磁铁的实验研究，你认识到电磁铁磁性的强弱跟___________、_____________和___________有关。
电流大小
线圈的匝数
有无铁芯
3. 在如图16－30所示的电路中，能使电磁铁磁性增强的是( )。
A. 将滑片P向右移动
B. 将滑片P向左移动
C. 将开关S由触点2扳到触点1
D. 将电源的正、负极对调
B
4. 在探究电磁铁磁性与线圈匝数的关系时，实验中用了什么方法控制通过两个线圈的电流，使它们保持相同 你能设计其他方法来探究吗 把你的方案写出来。
在探究电磁铁磁性与线圈匝数的关系时，将两个线圈匝数不同的电磁铁串联，则通过两个线圈的电流相等;
可以分别将两个线圈匝数不同的电磁铁串联在同一电路中，利用滑动变阻器滑片的移动与电流表示数来保证通过线圈的电流相等。
请调查生产、生活中哪些地方用到电磁铁。
课外活动
根据电磁铁的性质，电磁铁在生活中的应用广泛比如电视机、录音机、电磁起重机、电风扇、电铃、电磁继电器、电磁自动门等。
本课结束

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