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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； 2
（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 3
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”）。 4
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 5
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。
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