- 2021-04-20 发布 |
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文档介绍
2019九年级物理上册 7影响电磁铁磁性强弱的因素
影响电磁铁磁性强弱的因素 初中物理 影响电磁铁磁性强弱的因素 【考点精讲】 1. 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。 2. 电磁铁的工作原理是电流的磁效应。 当电磁铁通电时,若干匝螺线中电流产生的磁场叠加在一起,再与被磁化后铁芯的磁场叠加,与单纯的通电螺线管相比,磁性大大增强。所以电磁铁成为很多自动控制设备的核心部件。 3. 电磁铁的突出优点 (1)电磁铁磁性的有无可利用通断电流来控制; (2)电磁铁磁性的强弱可通过改变电流的大小来改变; (3)电磁铁的极性可通过改变电流的方向来改变。 (4)电磁铁的应用非常广泛,如:电磁起重机、磁悬浮列车、电铃等。 4. 电磁铁的铁芯用软铁而不能用钢。因为电磁铁在使用时,不仅要求磁性随电流的大小而变化,而且要求通过电流的通断来控制磁性的有无。软铁容易被磁化,磁性也容易消失,而钢被磁化后会变成永磁体,磁性不易消失。 5. 影响电磁铁磁性强弱的三要素 (1)电磁铁的磁性强弱跟线圈中的电流大小有关,线圈中的电流越大,磁性越强;电流越小,磁性越弱; 6 (2)电磁铁的磁性强弱还跟线圈的匝数有关,匝数越多,磁性越强;匝数越少,磁性越弱; (3)电磁铁的磁性强弱还跟是否插入铁芯有关,插入铁芯时磁性强,拔出铁芯时,磁性弱。特别是电流的大小这一因素,电路中一般用滑动变阻器来改变电流的大小。 在探究电磁铁的磁性强弱实验中,应注意控制变量法的运用。控制变量法是初中阶段最重要的科学探究方法。 控制变量法的具体应用方法: 固定几个因素不变,只改变某一因素,观察其对实验结果的影响,如探究线圈匝数对磁性强弱的影响时,应控制电流和铁芯相同,只改变线圈的匝数多少,观察电磁铁吸引大头针数目的变化情况。 【典例精析】 例题1 如图所示,橡皮筋下面挂着条形磁铁,当滑动变阻器的滑片P向某方向移动时,发现橡皮筋的长度变短了,则下列关于通电螺线管的磁极和滑片P移动方向,判断正确的是 ( ) A. 通电螺线管的上端为N极,滑片P向右移 B. 通电螺线管的上端为S极,滑片P向右移 C. 通电螺线管的上端为N极,滑片P向左移 D. 通电螺线管的上端为S极,滑片P向左移 思路导航:开关闭合后,螺线管中电流方向是自左向右,根据安培定则判断可知,通电螺线管的上端是N极,故与条形磁铁相斥。橡皮筋变短,说明条形磁铁受到通电螺线管对它向上的斥力增大,螺线管中的电流变大。由此可知,滑动变阻器连入电路中其电阻值逐渐变小,即滑片向右移动。 答案:A 6 例题2 (温州)下列设备或电器中,其主要工作原理与电磁铁无关的是( ) 思路导航:选项A图中电流通过电磁铁时,电磁铁有磁性,在电磁铁对衔铁的吸引力作用下带动钉锤敲击铃碗,进而发声,不符合题意;电熨斗是利用电流的热效应工作的,选项B符合题意;电磁选矿机内的电磁铁固定在转筒内,漏斗中装的是矿石,当矿石从漏斗经转筒落入下面的两个容器时,非铁矿石在重力的作用下直接落入左边的容器内,而铁矿石在电磁铁的吸引作用下落入右边的容器内,C项不符合题意;电磁起重机的主要部件是电磁铁,通电时可以吸起重物,断电时电磁铁失去磁性,又可以将重物放下,选项D也不符合题意。 答案:B 点评:电磁铁的应用实例非常多,但不同情况下对电磁铁的利用形式会有所不同,我们在分析时首先应明确这一设备的工作原理,再看其中的部件中是否有电磁铁的应用,并最终做出判断。 例题3 同学们自制电磁铁并连接了如图所示的电路。闭合开关后,为了能够吸引更多的小铁钉,变阻器的滑片应向________(填“C”或“D”)端移动,图中的甲端是电磁铁的________极。 思路导航:电磁铁磁性越强,吸引的小铁钉越多,增大通过电磁铁线圈的电流可增强其磁性,所以变阻器的滑片应向C端移动,使变阻器接入电路中电阻变小,电路中的电流变大,来增强电磁铁的磁性。根据右手定则可知,电磁铁的甲端为N极。 答案:C N 例题4 如图为通电螺线管磁场强弱演示仪的示意图。 (1)当指针指示的数值增大时,表示通电螺线管的磁性增强,则螺线管A端为 极(填“N”或“S”)。 (2)为了验证通电螺线管的磁性与线圈匝数有关,应将开关S从a点换到b点,并调节变阻器的滑片向 滑动,使电流表的示数不变(填“上”或“下”)。 6 思路导航:(1)根据题图可以看出,指针示数增大时应向左偏,故该通电螺线管应排斥小磁片,据同名磁极相互排斥可知,该螺线管的左端是S极,右端是N极,故A端是S极; (2)为验证通电螺线管的磁性与线圈匝数有关,应控制线圈中的电流相同,改变线圈的匝数看电磁铁的磁性有何变化即可;故当将开关S从a点换到b点时,由于接入电路的螺线管变长,电阻变大,所以电路中的电流变小;而在该题中要求电路中的电流与原来相比是不变的,所以需向下移动滑片减小滑动变阻器接入电路中的阻值,使电流增大才能实现上述目的。 答案:(1)S;(2)下 例题5 如图所示,是某学习小组同学设计的研究“影响通电螺线管磁性强弱的因素”的实验电路图。 (1)增大通电螺线管的电流,滑动变阻器的滑片应向 (选填“左”或 “右”)移动。 (2)下表是该组同学所做实验的记录: 通电螺线管中有无铁芯 无铁芯 有铁芯 线圈匝数 50匝 50匝 实验次数 1 2 3 4 5 6 电流 / A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5 吸引大头针的最多数目 / 枚 0 0 0 3 5 8 同学们发现无铁芯组实验中没有吸引起大头针,那么通电螺线管到底有没有磁性呢?他们通过其他方法验证了这几次实验中通电螺线管都是有磁性的。他们采用的方法可能是 。(写出一种即可) (3)在与同学们交流讨论时,另一组的同学提出一个新问题:“当线圈中的电流和匝数一定时,通电螺线管的磁性强弱是否还与线圈内的铁芯大小(粗细)有关?”现有大小不同的两根铁芯,请根据你的猜想并利用本题电路,写出你验证猜想的简要操作方案: 。 思路导航:(1)为增大通电螺线管的电流,应减小滑动变阻器的阻值,则滑片应向左移动; (2)该实验中通电螺线管一定是有磁性的,无铁芯组实验中没有吸引起大头针,应是通电螺线管的磁性比较弱或者大头针过重造成的,为了验证是否有磁性,可以换用一些更容易吸起的物体,如小磁针或细铁屑等; (3)控制通电螺线管中的电流大小不变,即保持滑片在一定 6 位置,通过往螺线管内插入大小不同的铁芯,观察比较吸引大头针数目的多少,即可判断通电螺线管的磁性强弱是否与线圈内的铁芯大小(粗细)有关。 答案:(1)左 (2)将大头针换成小磁针(或者用细铁屑)(其他答案合理也可)(3)按本题电路图连接好电路,调节滑动变阻器的滑片于一定的位置,首先放入大的铁芯,观察大头针被吸引的数目,记录数据;再放入小的铁芯,观察大头针被吸引的数目,记录数据,两者进行比较。 【总结提升】 实验探究:影响电磁铁磁性强弱的因素 提出问题 电冰箱、吸尘器等家用电器里都有电磁铁,它们在工作时吸引能力较小;而大型电磁起重机一次却可以吊起几吨钢材,可见不同的电磁铁磁性强弱也不同,那么电磁铁磁性强弱与哪些因素有关呢? 进行猜想 猜想A. 电磁铁通电时有磁性,断电时没磁性 猜想B. 电磁铁中一般都插入铁芯,磁性强弱可能与铁芯有无有关 猜想C. 通过电磁铁的电流越大,它的磁性越强 猜想D. 外形相同的螺线管,线圈匝数越多,它的磁性越强 实验方法 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。 实验器材 电源、电磁铁、100匝、50匝铁芯各一个,滑动变阻器、电流表、开关、导线、大头针。 设计实验 用漆包线在大铁钉上绕若干圈,制成简单的电磁铁,来吸引大头针。 1. 怎样判断电磁铁磁性强弱? 电磁铁吸引大头针的数目 2. 怎样改变通过电磁铁线圈中电流?用什么方法来显示? 串联滑动变阻器来改变线圈中电流,用观察电流表示数来显示。 3. 怎样改变线圈匝数? 用外形相同匝数不同的电磁铁成品做实验 进行实验 如图为实验中所设计的电路图 6 1. 验证猜想A. 按a、b两图连好电路,当开关闭合后,发现大头针被吸起,当开关断开后,大头针落下。 2. 验证猜想B. 按b电路图连接好电路,闭合开关,观察电磁铁吸引大头针的多少,并记录吸引数量。抽去铁芯再次闭合开关,观察电磁铁吸引大头针的多少。 3. 验证猜想C. 按b、c电路图连接好电路,闭合开关,将滑动变阻器移到适当位置,观察电磁铁吸引大头针的多少,改变滑动变阻器的阻值(阻值改变较大),观察电磁铁吸引大头针数量,并记录结果。 4. 验证猜想D. 按d电路图连接好电路,闭合开关,观察两电磁铁吸引大头针的多少,并记录吸引数量。 将实验结果填入表格中: 步骤 保持不变的因素 变化的因素 实验现象 判断 观察 匝数、电流、铁钉 开关断开、闭合 实验 匝数、电流 铁钉有、无 实验 匝数、铁钉 电流 实验 电流、铁钉 匝数 分析论证 由现象1可知:电磁铁通电时有磁性,断电时没磁性。 由现象2可知:电磁铁磁性强弱与铁芯有无有关。其他条件一定时,电磁铁有铁芯时磁性要强。 由现象3可知:电磁铁磁性强弱与电流大小有关。其他条件一定时,通入电磁铁的电流越大电磁铁的磁性越强。 由现象4可知:电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关。其他条件一定时,线圈匝数越多,电磁铁的磁性越强。 综上所述,电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关;与铁芯有无有关;与线圈中电流大小有关。 6 查看更多