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16．3　电磁铁
学习目标 1. 能描述什么是电磁铁。 2. 能说明电磁铁的特点和工作原理。 3. 通过实验探究知道影响电磁铁磁性强弱的因素，体会控制变量法的应用。
什么是电磁铁
　　经历认识和制作电磁铁的活动，回答下列问题。
问题1：观察电磁铁，看看它由哪些部分组成？
问题2：螺线管内插入什么材料，通电螺线管的磁性能增强？
1. 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。
2. 电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失。
【应用1】下列有关电磁铁的说法正确的是 ( )
A. 铁芯使通电电磁铁的磁性增强
B. 电磁铁断电后，仍然有很强的磁性
C. 电磁铁的铁芯可以用铜棒代替
D. 电磁铁是永磁铁
特别提醒：铁芯能使通电螺线管的磁性增强，原因是当铁芯插入其中后，铁芯被通电螺线管内的磁场磁化，又形成了一个磁场，由于两个磁场相互叠加而使磁性大大增强，故铁芯必须是磁性材料，不能用非磁性材料(铜、铝等)代替。电磁铁的铁芯用软铁而不能用钢，因为软铁容易被磁化，磁性也很容易消失，钢被磁化后磁性不易消失，会成为永磁体。
电磁铁磁性的强弱跟哪些因素 有关
　　猜测：电磁铁磁性的强弱可能与电流的大小有关， 还可能与线圈的匝数有关，按照如图甲、乙所示的实验电路来探究。
问题1：按照图甲所示，调节滑动变阻器，改变电路中的电流，比较在电流较大和较小的两种情况下，电磁铁所吸引的大头针数目，可以得出什么结论？
问题2：按照图乙所示，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，可以得出什么结论？
问题3：上述实验用到了哪些科学方法？
当电磁铁线圈匝数一定时，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。
【应用2】(2025·东莞模拟)小明用两枚相同铁钉和若干大头针探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关，下列说法正确的是 ( )
A. 电磁铁磁性强弱与电流有关
B. 电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关
C. 电磁铁A的磁性强于电磁铁B
D. 电磁铁A、B的磁性强弱相同
特别提醒：关于此实验，一般都是从考查实验方法的角度命题，因此解答此类问题，需从实验方法入手。转换法：电磁铁磁性的强弱是通过吸引大头针的数目来体现的。控制变量法：电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关，电流越大，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
电磁铁的应用
问题1：电磁铁在生产、生活中有哪些应用？
问题2：根据下面的电铃示意图，尝试说明电铃的工作过程。
1. 电磁铁可以直接对磁性物质有吸引力的作用。
2. 电磁铁可以产生强磁场。
【应用3】下列所示的设备中，主要工作原理与电磁铁无关的是 ( )
　　　　
　　　　
A. 电铃 B. 电熨斗
C. 电磁选矿机 D.电磁起重机
特别提醒：电熨斗是利用电流的热效应工作的用电器。
知识点一　电磁铁
1. 许多自动控制的电路中都安装有电磁铁。有关电磁铁，下列说法正确的是 ( )
A. 电磁铁中的铁芯，可以用铜棒代替
B. 电磁铁中的铁芯，可以使用永磁体代替
C. 电磁铁磁性的强弱只与电流的大小有关
D. 电磁铁是根据电流的磁效应制成的
2. 如图所示是小刚自制的电磁铁，它能吸引曲别针是因为电流具有__ __效应。电磁铁中有电流通过时__ __磁性，没有电流通过时__ __磁性。
第2题图
知识点二　电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关
3. 如图所示，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，下列说法正确的是 ( )
第3题图
A. 电流表的示数变小，电磁铁的磁性减弱
B. 电流表的示数变大，电磁铁的磁性增强
C. 电流表的示数不变，电磁铁的磁性减弱
D. 电流表的示数减小，电磁铁的磁性增强
4. (2025·韶关模拟)在如图所示的电路中，能使通电螺线管磁性增强的操作是 ( )
第4题图
A. 抽走通电螺线管中的铁芯
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
5. (2025·汕头模拟)小红和小刚在做“探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关”的实验时，作出了如下猜想：
猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性；
猜想B：通电的电磁铁的磁性与线圈的匝数有关；
猜想C：通电的电磁铁的磁性与电流大小有关。
为了验证上述猜想是否正确，小红和小刚共同设计了以下实验方案：用漆包线在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁。实验中观察到的现象如图a、b、c所示。
第5题图
(1)通过观察电磁铁吸引大头针数目的不同来判断它的__ __。
(2)通过比较图__ __两种情况，可以验证猜想A是正确的。
(3)图c中甲、乙串联的目的是__ __；通过比较图c中甲、乙两电磁铁，可得出实验结论：__ __。
(4)实验中，大头针的下端都是分开的，原因是__ __。
知识点三　电磁铁的应用
6. 如图是全自动洗衣机进水阀门的结构示意图，其核心元件是由线圈和铁芯构成的__ __，用来控制进水阀门的通断。当线圈通电后，阀孔打开，水流进洗衣机，请你利用所学物理知识解释其中的原理：__ __。
第6题图
7. 在实践活动中，同学们用一根导线和一枚铁钉制作了一个如图所示的电磁铁。在其周围放一些曲别针，通电后对有关现象分析正确的是 ( )
第7题图
A. 铝制的曲别针会被电磁铁吸引
B. 电磁铁两端吸引的曲别针数量比中间吸引的少
C. 改变电流方向，可改变电磁铁的磁场方向
D. 减少线圈匝数，电磁铁吸引曲别针的数量会增加
8. 电磁铁在生活中应用非常广泛，如图所示为某种导体绕制成的电磁铁(线圈电阻忽略不计)，右侧放置一枚小磁针，待小磁针静止后。下列操作过程中，电磁铁磁性一定增强的是 ( )
第8题图
A. 开关拨到a，将右侧小磁针换成强磁体
B. 开关拨到a，将滑动变阻器向右移动
C. 保持滑动变阻器滑片位置不变，将开关由a拨到b
D. 将开关由b拨到a，调节滑动变阻器，使电流表的示数仍保持不变
9. 如图所示，条形磁体置于水平桌面上，电磁铁与条形磁体处于同一水平线放置，且左端固定，当开关S闭合，电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向下移动时，条形磁体始终保持静止，在此过程中，条形磁体受到的摩擦力 ( )
第9题图
A. 方向向右，逐渐减小
B. 方向向右，逐渐增大
C. 方向向左，逐渐减小
D. 方向向左，逐渐增大
10. (2025·广州模拟)如图，在电磁铁的正上方用弹簧挂一条形磁体。当开关闭合后，条形磁体与电磁铁的相互作用为__ __(选填“吸引”或“排斥”)。当滑片P从b端滑到a端的过程中，弹簧的长度会变__ __(选填“长”或“短”)。
第10题图
11. 如图为某工厂为方便搬运笨重零件，设计的杠杆和电磁铁组合器件。该装置通电后，电磁铁上端为__ __(选填“N”或“S”)极，左侧电磁吸力应该__ __(选填“大于”“小于”或“等于”)零件所受的重力；若提不起零件，此时可通过__ __方法(写出一种方法即可)，来增强电磁铁磁性。
第11题图
12. 如图所示，请将螺线管、滑动变阻器接入电路中，使开关闭合后，螺线管与条形磁体相互排斥，滑动变阻器滑片P向B端移动会使斥力变小。
第12题图
13. 小薛和小程同学在做“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”实验时，提出以下猜想：
猜想一：电磁铁磁性强弱与通过线圈的电流有关；
猜想二：电磁铁磁性强弱与线圈的匝数有关；
猜想三：电磁铁磁性强弱与铁芯的形状有关。
为了验证以上猜想，他们准备的实验器材有新干电池2节、相同的大铁钉若干、大头针若干、长导线1根、细线若干。用其中两个大铁钉绕成电磁铁A和B，电路如图甲所示。
甲　 乙
第13题图
(1)实验中要通过观察电磁铁吸引大头针的__ __来判断电磁铁磁性的强弱。
(2)如图甲，将两个电磁铁的线圈串联，是为了验证猜想__ __(选填“一”“二”或“三”)。
(3)如图甲，把电磁铁A和B串联，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片，发现电磁铁A总能吸引更多的大头针，由此得出的结论是当__ __、__ __相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越__ __(选填“强”或“弱”)。
(4)为了验证猜想三，小程用细线分别把2个、3个铁钉捆绑在一起，再用长导线分别缠绕铁钉6圈，制成电磁铁C和D，连成电路如图乙所示，通过比较得出结论：电磁铁磁性强弱与铁芯的形状__ __(选填“有关”或“无关”)。
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学习目标 1. 能描述什么是电磁铁。 2. 能说明电磁铁的特点和工作原理。 3. 通过实验探究知道影响电磁铁磁性强弱的因素，体会控制变量法的应用。
什么是电磁铁
　　经历认识和制作电磁铁的活动，回答下列问题。
问题1：观察电磁铁，看看它由哪些部分组成？
答：由线圈和铁芯两部分组成。
问题2：螺线管内插入什么材料，通电螺线管的磁性能增强？
答：铁芯。
1. 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。
2. 电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失。
【应用1】下列有关电磁铁的说法正确的是 (　A　)
A. 铁芯使通电电磁铁的磁性增强
B. 电磁铁断电后，仍然有很强的磁性
C. 电磁铁的铁芯可以用铜棒代替
D. 电磁铁是永磁铁
特别提醒：铁芯能使通电螺线管的磁性增强，原因是当铁芯插入其中后，铁芯被通电螺线管内的磁场磁化，又形成了一个磁场，由于两个磁场相互叠加而使磁性大大增强，故铁芯必须是磁性材料，不能用非磁性材料(铜、铝等)代替。电磁铁的铁芯用软铁而不能用钢，因为软铁容易被磁化，磁性也很容易消失，钢被磁化后磁性不易消失，会成为永磁体。
电磁铁磁性的强弱跟哪些因素 有关
　　猜测：电磁铁磁性的强弱可能与电流的大小有关， 还可能与线圈的匝数有关，按照如图甲、乙所示的实验电路来探究。
问题1：按照图甲所示，调节滑动变阻器，改变电路中的电流，比较在电流较大和较小的两种情况下，电磁铁所吸引的大头针数目，可以得出什么结论？
答：当电磁铁线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性就越强。
问题2：按照图乙所示，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，可以得出什么结论？
答：当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性就越强。
问题3：上述实验用到了哪些科学方法？
答：控制变量法和转换法。
当电磁铁线圈匝数一定时，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。
【应用2】(2025·东莞模拟)小明用两枚相同铁钉和若干大头针探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关，下列说法正确的是 (　B　)
A. 电磁铁磁性强弱与电流有关
B. 电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关
C. 电磁铁A的磁性强于电磁铁B
D. 电磁铁A、B的磁性强弱相同
特别提醒：关于此实验，一般都是从考查实验方法的角度命题，因此解答此类问题，需从实验方法入手。转换法：电磁铁磁性的强弱是通过吸引大头针的数目来体现的。控制变量法：电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关，电流越大，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
电磁铁的应用
问题1：电磁铁在生产、生活中有哪些应用？
答：磁浮列车、电磁起重机、电铃、电话中都用到了电磁铁。
问题2：根据下面的电铃示意图，尝试说明电铃的工作过程。
答：电铃中有一个电磁铁，当接通开关时，电磁铁中有电流通过，产生了磁性，把衔铁吸引过来，带动小锤击打电铃发出声音；电路断开，电磁铁失去磁性，小锤又被弹回，不断重复，电铃便发出连续击打声。
1. 电磁铁可以直接对磁性物质有吸引力的作用。
2. 电磁铁可以产生强磁场。
【应用3】下列所示的设备中，主要工作原理与电磁铁无关的是 (　B　)
　　　　
　　　　
A. 电铃 B. 电熨斗
C. 电磁选矿机 D.电磁起重机
特别提醒：电熨斗是利用电流的热效应工作的用电器。
知识点一　电磁铁
1. 许多自动控制的电路中都安装有电磁铁。有关电磁铁，下列说法正确的是 (　D　)
A. 电磁铁中的铁芯，可以用铜棒代替
B. 电磁铁中的铁芯，可以使用永磁体代替
C. 电磁铁磁性的强弱只与电流的大小有关
D. 电磁铁是根据电流的磁效应制成的
2. 如图所示是小刚自制的电磁铁，它能吸引曲别针是因为电流具有__磁__效应。电磁铁中有电流通过时__有__磁性，没有电流通过时__没有__磁性。
第2题图
知识点二　电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关
3. 如图所示，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，下列说法正确的是 (　B　)
第3题图
A. 电流表的示数变小，电磁铁的磁性减弱
B. 电流表的示数变大，电磁铁的磁性增强
C. 电流表的示数不变，电磁铁的磁性减弱
D. 电流表的示数减小，电磁铁的磁性增强
解析：滑动变阻器的滑片P向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中的电流变大，电流表示数变大，电磁铁磁性增强。
4. (2025·韶关模拟)在如图所示的电路中，能使通电螺线管磁性增强的操作是 (　B　)
第4题图
A. 抽走通电螺线管中的铁芯
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
5. (2025·汕头模拟)小红和小刚在做“探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关”的实验时，作出了如下猜想：
猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性；
猜想B：通电的电磁铁的磁性与线圈的匝数有关；
猜想C：通电的电磁铁的磁性与电流大小有关。
为了验证上述猜想是否正确，小红和小刚共同设计了以下实验方案：用漆包线在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁。实验中观察到的现象如图a、b、c所示。
第5题图
(1)通过观察电磁铁吸引大头针数目的不同来判断它的__磁性强弱__。
(2)通过比较图__a、b__两种情况，可以验证猜想A是正确的。
(3)图c中甲、乙串联的目的是__控制电流相同__；通过比较图c中甲、乙两电磁铁，可得出实验结论：__当电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强__。
(4)实验中，大头针的下端都是分开的，原因是__大头针被磁化后，下端是同名磁极，根据同名磁极相互排斥，下端都是分开的__。
知识点三　电磁铁的应用
6. 如图是全自动洗衣机进水阀门的结构示意图，其核心元件是由线圈和铁芯构成的__电磁铁__，用来控制进水阀门的通断。当线圈通电后，阀孔打开，水流进洗衣机，请你利用所学物理知识解释其中的原理：__当线圈通电后，电磁铁周围形成磁场，对衔铁产生一个向上的吸引力，从而使得阀孔打开，水流进洗衣机__。
第6题图
7. 在实践活动中，同学们用一根导线和一枚铁钉制作了一个如图所示的电磁铁。在其周围放一些曲别针，通电后对有关现象分析正确的是 (　C　)
第7题图
A. 铝制的曲别针会被电磁铁吸引
B. 电磁铁两端吸引的曲别针数量比中间吸引的少
C. 改变电流方向，可改变电磁铁的磁场方向
D. 减少线圈匝数，电磁铁吸引曲别针的数量会增加
解析：电磁铁具有吸引铁、钴、镍等磁性材料的性质，而铝不是磁性材料，所以铝制的曲别针不会被电磁铁吸引，故A错误；电磁铁的磁场分布与条形磁体相似，两端磁性最强，中间磁性最弱，所以电磁铁两端吸引的曲别针数量比中间多，故B错误；根据右手螺旋定则，用右手握住螺线管，四指指向电流方向，拇指所指的方向为电磁铁的N极，所以改变电流方向，电磁铁的磁场方向会改变，故C正确；电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关，在电流和铁芯不变的情况下，线圈匝数越多，磁性越强，吸引曲别针的数量越多，减少线圈匝数，电磁铁磁性减弱，吸引曲别针的数量会减少，故D错误。故选C。
8. 电磁铁在生活中应用非常广泛，如图所示为某种导体绕制成的电磁铁(线圈电阻忽略不计)，右侧放置一枚小磁针，待小磁针静止后。下列操作过程中，电磁铁磁性一定增强的是 (　D　)
第8题图
A. 开关拨到a，将右侧小磁针换成强磁体
B. 开关拨到a，将滑动变阻器向右移动
C. 保持滑动变阻器滑片位置不变，将开关由a拨到b
D. 将开关由b拨到a，调节滑动变阻器，使电流表的示数仍保持不变
9. 如图所示，条形磁体置于水平桌面上，电磁铁与条形磁体处于同一水平线放置，且左端固定，当开关S闭合，电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向下移动时，条形磁体始终保持静止，在此过程中，条形磁体受到的摩擦力 (　A　)
第9题图
A. 方向向右，逐渐减小
B. 方向向右，逐渐增大
C. 方向向左，逐渐减小
D. 方向向左，逐渐增大
10. (2025·广州模拟)如图，在电磁铁的正上方用弹簧挂一条形磁体。当开关闭合后，条形磁体与电磁铁的相互作用为__排斥__(选填“吸引”或“排斥”)。当滑片P从b端滑到a端的过程中，弹簧的长度会变__长__(选填“长”或“短”)。
第10题图
解析：由题图可知，电流从螺线管的上端流入，下端流出，右手握住螺线管，使四指指向电流方向，则螺线管的上端为S极。根据同名磁极相互排斥可知，条形磁体与电磁铁的相互作用为排斥；当滑片P从b端滑到a端的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路中的电流变小，因此电磁铁的磁性变弱，与条形磁体之间的排斥力变小，故弹簧会变长一些。
11. 如图为某工厂为方便搬运笨重零件，设计的杠杆和电磁铁组合器件。该装置通电后，电磁铁上端为__N__(选填“N”或“S”)极，左侧电磁吸力应该__大于__(选填“大于”“小于”或“等于”)零件所受的重力；若提不起零件，此时可通过__向左移动滑动变阻器滑片__方法(写出一种方法即可)，来增强电磁铁磁性。
第11题图
解析：根据右手螺旋定则，用右手握住通电螺线管，使四指弯曲方向与电流方向一致，则拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。观察题图中电流方向，可判断出电磁铁上端为N极。由题图可知，用衔铁提起零件是一个费力杠杆，则要使零件被提起，左侧电磁吸力必须大于零件所受的重力，这样才能克服重力将零件吸起。若提不起零件，可通过增大电流，即向左移动滑动变阻器滑片，来增强电磁铁磁性。
12. 如图所示，请将螺线管、滑动变阻器接入电路中，使开关闭合后，螺线管与条形磁体相互排斥，滑动变阻器滑片P向B端移动会使斥力变小。
第12题图
答：如图所示。
13. 小薛和小程同学在做“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”实验时，提出以下猜想：
猜想一：电磁铁磁性强弱与通过线圈的电流有关；
猜想二：电磁铁磁性强弱与线圈的匝数有关；
猜想三：电磁铁磁性强弱与铁芯的形状有关。
为了验证以上猜想，他们准备的实验器材有新干电池2节、相同的大铁钉若干、大头针若干、长导线1根、细线若干。用其中两个大铁钉绕成电磁铁A和B，电路如图甲所示。
甲　 乙
第13题图
(1)实验中要通过观察电磁铁吸引大头针的__数量__来判断电磁铁磁性的强弱。
(2)如图甲，将两个电磁铁的线圈串联，是为了验证猜想__二__(选填“一”“二”或“三”)。
(3)如图甲，把电磁铁A和B串联，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片，发现电磁铁A总能吸引更多的大头针，由此得出的结论是当__电流大小__、__铁芯的形状__相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越__强__(选填“强”或“弱”)。
(4)为了验证猜想三，小程用细线分别把2个、3个铁钉捆绑在一起，再用长导线分别缠绕铁钉6圈，制成电磁铁C和D，连成电路如图乙所示，通过比较得出结论：电磁铁磁性强弱与铁芯的形状__有关__(选填“有关”或“无关”)。
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