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第七章 磁与电
第3节 电磁铁
在废品站里，巨大的电磁铁吸起几吨重的废钢铁，并把它们放到大型汽车上…….
“哇，真奇怪！它怎么能随意把钢铁吸住或放下呢？”
情境导入
1. 定义 内部插入铁芯的螺线管。
2. 工作原理 电磁铁是根据电流的磁效应和在通电螺线管中插入铁芯后磁场将大大增强的原理来工作的。
(1) 电磁铁比通电螺线管的磁性强的原因：螺线管通电后具有磁性，这时内部的铁芯被磁化成了磁铁，两个磁场叠加，使磁性比原来通电螺线管的磁性强。
知识点
电磁铁
1
感悟新知
(2)电磁铁的铁芯一般用铁来做，因为电磁铁在实际应用中，通常情况下要求得失磁性自由，铁是软磁体，正符合这样的要求。
(3)电磁铁的铁芯不能用铜、铝代替，因为它们不是磁性材料，不能被磁化；不能用钢代替，因为钢是硬磁性材料，被磁化后磁性能长期保持。
知识链接
电磁铁的出现：
电流的磁效应
↓
通电直导线周围有磁场
(磁性弱)
↓
通电螺线管类似条形磁体
(磁性强)
↓
电磁铁(磁性更强)
通电螺线管中插入铁芯后，磁性大大增强，其原因是( )
A. 铁芯本身具有磁性
B. 插入铁芯，使电流增大了
C. 插入铁芯，相当于增加了线圈的匝数
D. 通电螺线管的磁性与被磁化的
铁芯的磁性的共同作用
例1
规律点拨
分析电磁铁磁性比原通电螺线管磁性强的原因，采用核心要素分析法，即先找出核心要素，再以此为突破口去寻找相应的原因。关于电磁铁磁性增强，应该找出电磁铁构成中的核心要素为“插入了铁芯”，再由铁芯寻找磁性增强的内在原因。
解析：通电螺线管周围存在磁场，当铁芯插入其中后，铁芯被磁化，又形成一个磁场，两个磁场相互叠加，使磁性增强。
答案：D
1. 探究电磁铁磁性强弱的影响因素
(1)实验方法
① 实验探究中通过电磁铁吸引大头针(或小铁钉等)数目的多少，来显示电磁铁磁性的强弱。这种方法为转换法。
② 影响电磁铁磁性强弱的因素有多个，在探究磁性强弱与其中一个因素的关系时，运用了控制变量法。
知识点
电磁铁的磁性强弱
2
(2)实验设计
①在探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系时，要保证电流大小相等，所采用的实用且容易操作的方法是将两个线圈串联；
实验操作图解
◆探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系时，可采用如图1 所示的操作方法。
②在探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系时，采用只观察一个线圈，用滑动变阻器改变电流大小的方法。
◆探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系时，可采用如图2 所示的操作方法。
(3)实验结论：线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；电流大小一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
2. 对实验结论的相关研究
(1)分析电磁铁的特点，可参照通电螺线管的特点来分析。
(2) 实验结论的应用：增强电磁铁磁性的常用方法：①增大线圈中的电流；②增加线圈的匝数。
(3)拓展：电磁铁的磁性强弱实际上与多种因素有关。
小明用如图3 所示的装置探究电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关。
例2
(1)下表是小明的实验记录，根据表中数据回答问题：
线圈匝数 100匝 50匝 实验次数 1 2 3 4 5 6
电流/A 0.6 1.2 1.5 0.8 1.0 1.5
吸引大头针的最大数量/枚 7 11 14 5 8 10
①通过比较第_____和第_____两次实验可知，电磁铁磁性的强弱跟线圈匝数有关。
②电磁铁磁性的强弱除了跟线圈匝数有关外，还跟___________有关。
(2)实验中，小明通过观察________________________来判断电磁铁磁性的强弱。
3
6
电流的大小
电磁铁吸引大头针的数量
解题秘方：由控制变量法的设计要求指导分析。
方法点拨
控制变量法也称为单一变量法。在实验题数据分析中， 我们可以通过观察哪个因素变化了(或不同)从而知道探究的是哪个因素对探究结果的影响。
解析：探究电磁铁磁性的强弱与线圈匝数的关系时，需选择电流大小相等、线圈匝数不同的两次实验数据，观察表中数据，第3 次和第6 次实验中电流大小相等(均为1.5 A)、线圈匝数不同(第3 次为100 匝，第6 次为50 匝)，可见，第3 和第6 两次实验满足要求。
1. 电磁铁的优点 可以通过电流的通断来控制电磁铁磁性的有无；通过电流的强弱、线圈匝数的多少来调节电磁铁磁性的强弱；通过变换电流的方向来改变电磁铁磁极的极性。
知识点
电磁铁的应用
3
2. 电磁铁可以直接对铁质物体有力的作用，加上电磁铁的优点，使得电磁铁在生活、生产和科学技术中应用很广泛，如小电动汽车、冰箱、发电站等。
3. 电磁铁的另一个应用是产生强磁场，如大型电动机、发电机、磁疗设备、测量仪器等。
延伸拓展
电磁铁和磁铁的区别：
1. 电磁铁通电才有磁性，而磁铁的磁性通常情况下一直存在， 无需通电。
2. 电磁铁的磁性强弱可以改变，而磁铁的磁性强弱一般不变。
3. 电磁铁的磁极，可由电流方向以及线圈缠绕方向来改变，而磁铁的磁极不变。
4. 电磁铁有线圈，磁铁没有线圈。
5. 电磁铁使用相对麻烦，磁铁使用简单方便。
小红在码头附近游玩时看到正在工作的电磁起重机， 如图4 所示， 它的主要部件是电磁铁， 与永磁体相比， 它的优点是______________________
_________________________________
(写出一条)。你知道电磁铁还有哪些应
用， 请举出一例：_________________ 。
例3
磁性的有无可以控制(或
磁性的强弱可以调节、极性可以控制)
电铃(答案不唯一)
解析：电磁铁的优点：电磁铁磁性有无可以利用电流通断来控制，磁性强弱可以用电流强弱、线圈匝数来调节，磁极的极性可以通过变换电流的方向来改变。小电动汽车、冰箱、磁悬浮列车、电铃等都用到了电磁铁。
解题技巧
通过电磁铁与永磁铁相比，得知其优点及应用进行解题。
1. 下列关于电磁铁的说法中，正确的是(　　)
A．电磁铁的磁性有无可以通过电路通断来控制
B．电磁铁能永久性地保持磁性
C．可以用铜芯代替铁芯
D．电磁铁外部的磁感线总是从S极出发，回到N极
A
课堂训练
2. 【2023·吉安模拟】小明家有一款磁悬浮音箱，如图甲所示，闭合开关，音箱悬浮空中。经过研究，小明发现音箱底部有一个磁体，下方底座内部有电磁铁，他画出了图乙所示的电路。
下列对此款音箱的判断中，正确的是(　　)
A．音箱底部磁体的A端应是N极
B．通电后底座的周围存在许多磁感线
C．音箱悬浮利用了异名磁极相互吸引的原理
D．向右移动滑片P可以降低音箱的悬浮高度
由安培定则可知，电磁铁的上端为N极、下端为S极。磁悬浮音箱利用了同名磁极相互排斥的原理，所以音箱底部磁体的A端应该是N极，故A正确，C错误；通电后底座的周围存在磁场，但不存在磁感线，磁感线是人们为了形象地描述磁场而假想的曲线，故B错误；由题图乙可知，向右调节滑片P，电磁铁线圈中的电流增大，磁性增强，音箱受到的斥力变大，音箱与底座之间的距离变大，“悬浮”的高度升高，故D错误。
【点拨】
【答案】A
3. 【2023·陕西】适应性考试直流电铃的工作原理如图所示，下列有关说法不正确的是(　　)
A．电铃利用电流的磁效应工作
B．电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且A端为N极
C．小锤击打铃碗时，电磁铁仍具有磁性
D．电磁铁吸引衔铁，弹性片因发生弹性形变而具有弹性势能
电铃的主要部件是电磁铁，电磁铁是利用电流的磁效应工作的，故A正确；在蹄形铁芯的左侧，正面电流方向向上，根据安培定则可知A端为N极，故B正确；小锤击打铃碗时，电路断开，电磁铁没有磁性，故C错误；电磁铁吸引衔铁，弹性片发生了弹性形变，所以弹性片具有弹性势能，故D正确。
【点拨】
【答案】C
定义
磁性强弱
电磁铁
应用
电流大小
线圈匝数
课堂小结

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