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探究影响电磁铁磁性强弱的因素

http://www.newdu.com 2024/11/28 04:11:58 人民教育出版社 佚名 参加讨论


    探究影响电磁铁磁性强弱的因素
    湖北省枣阳市兴隆二中　谢江涛
    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，用电流表来显示
    3．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
    
    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电路图连结好电路，闭合开关，观察电磁铁吸引大头针的多少，并记录吸引数量。再次抽去铁钉闭合开关，观察电磁铁吸引大头针的多少
    3．验证猜想C：按b、c电路图连结好电路，闭合开关，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电路图连结好电路，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1现象可知：电磁铁通电时有磁性，断电时没磁性。
    由2现象可知：电磁铁磁性强弱与铁芯有无有关。其它条件一定时，电磁铁有铁芯时磁性要强。
    由3现象可知：电磁铁磁性强弱与电流大小有关。其它条件一定时，通入电磁铁的电流越大电磁铁的磁性越强。
    由4现象可知：电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关。其它条件一定时，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。
    实验点评：因为这个实验是用控制变量法去探究的，在操作上可能存在不妥之处，有的同学认为电磁铁吸引大头针数目差别不大，因为使用滑动变阻器去改变电流，变化不是很大，导致结果不是很明显。为了避免这种现象发生，我在实验的过程中经常提醒学生们注意：当改变线圈匝数的时候，要确实做到了线圈中电流保持不变，由于线圈的电阻很小因而在改变线圈匝数时，电流变化很小需要细心调节；在吸引大头针时，盒子内放置的大头针的量和电磁铁铁芯露出的多少也是要注意的。同时让学生们思考，除了用吸引大头针数目来显示电磁钱磁性强弱，还有没有其它方法。学生们都涌跃回答，还可以用来吸细铁末、吸曲别针等等。在分析实验结果时，让学生根据实验数据大胆发言，自己去总结、去交流。学生们自己动手实验并总结结论，印象非常深刻，很快就掌握了知识要点，同时也加深了对控制变量法的理解，为以后的运用作了很好的铺垫。
    练习：
    1．小丽要研究电磁铁的磁性强弱跟什么因素有关．现有线圈匝数分别为50匝和100匝的外形相同的电磁铁，她先后将这两个电磁铁接入下图1的电路中。闭合开关S后用电磁铁吸引大头针，并移动滑动变阻器的滑片P。重复了多次实验，记录如下：
    

    
    50匝的电磁铁
    
    100匝的电磁铁
    

    实验次数
    
    1
    
    2
    
    3
    
    4
    
    5
    
    6
    

    电流表示数／A
    
    0．8
    
    1．2
    
    2．0
    
    0．8
    
    1．2
    
    2．0
    

    吸引大头针的最多数目／枚
    
    5
    
    8
    
    10
    
    10
    
    16
    
    25
    

    
    （1）实验中小丽是通过电磁铁                来判定其磁性强弱的。
    （2）分析第1、2、3次的实验记录，会发现           相同时，       磁性越强。
    （3）分析第        次的实验记录，会发现电流相同时，               磁性越强。
    2．为探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，设计了如下实验：他用相同的漆包线在相同的铁钉上绕制成两个电磁铁，它们的线圈匝数不同，同时用相同的电源分别通电，小华根据图中所示的实验现象得出结论：电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。
    （1）小华设计的实验不妥之处是         。
    （2）请你写出实验的改进方法            。
    
    答案：
    1．（1）吸引铁钉的多少；（2）线圈匝数、电流越；（3）1、4或2、5   线圈匝数越多
    2．（1）通过两个电磁铁的电流不相等；
    （2）将两个电磁铁串联，使通过两个电磁铁的电流相等。 (责任编辑：admin)
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