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研究电磁铁

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观察与思考

  1. 为什么有铁芯的通电螺线管磁性比不带铁芯的通电螺线管磁性强?

   铁芯在通电螺线管的磁场中被磁化,产生磁场,使通电螺线管的磁场加强,因此有铁芯的通电螺线管磁性比不带铁芯的通电螺线管磁性强。

  2.举例说明电磁铁在生活中的应用。

   如学校里上下课的电铃,固定电话的听筒,继电器等。

  3. 电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关。

   电磁铁的磁性强弱与电流强度,线圈匝数,铁芯的材料有关。而电流的方向仅改变电磁铁磁场的方向,不改变磁性的强弱。

实验目的

  了解电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关。

  1. 电磁铁的磁性强弱,与电流大小和线圈的匝数有关。匝数越多,电流越大,磁性越强。
  2. 电磁铁的磁极,与电流的方向有关。
  画电路图、判断电路中线圈的极性等都是这个实验的考点。常以画图、说理题等形式出现。

  1. 请在图甲中标出:
  (1)通电螺线管A端和永磁体B端的磁极。 ⑵磁感线的方向。

  2. 在图a中画出螺线管B上的绕线,要求通电后使图中的A、B两个螺线管相互排斥。

 

  1. 本题考查的是右手定则,磁感线形状等,由右手定则可知A 端为S 极,又由磁感线形状可知此为同名磁极,所以B端也为S极。
  答案:(1)A 端为S 极    B端也为S极  (2)略

  2. 通电后,根据通电螺线管中电流方向,用安培定则可判断出螺线管A左端为S 极,右端为N 极,由于通电后A、B两螺线管互相排斥,B管左端应为N极,用安培定则确定出B管中正面绕线的电流方向向上,所以第一匝线应从正面绕到背面,再依次画出几匝使电流流向A螺线管。
  此类题在中考作图题中常常遇到,解答此类题,首先根据磁极间的相互作用规律来确定被绕线的螺线管的极性,然后再根据安培定则确定螺线管的绕线。
  答案:如图b所示。

 

  1820年,丹麦人厄司特(Hans Christian Oersted, 1777-1851)所发现的电流磁效应,显示了电与磁的关联性。此后,许多科学家便试图寻找由磁产生电的逆效应。1821年,英国大科学家法拉第(Michael Faraday,1791-1867)也在其笔记中,提醒自己应探讨如何“把磁变成电”。
  在电流磁效应被发现后不久,大约在1825年,英国人斯特金(William Sturgeon, 1783-1850)将通有电流的金属线缠绕在绝缘的铁棒上,发明了电磁铁。
  电磁铁通电时便有磁性,不通电就没有磁性,方便我们运用。
  电磁铁和一般永久磁铁最大的差别,是电磁铁可以由改变通过线圈的电流大小及线圈的匝数来控制磁性的大小,而一般磁铁的磁性则是固定的。
  也因此,电磁铁在实验室及生活应用上都相当重要,像电动机、发电机、起重机等,都运用到电磁铁。
  当直流电通过导体时会产生磁场,若使直流电通过由导体构成的线圈则会产生具有方向性的磁场。但是单纯由直流电和线圈所构成磁场不够集中而导致产生的磁力不够,因此会在线圈的中心加入一磁性物质以达到集中磁场的效果。
  一般而言,电磁铁所产生的磁场强度和直流电大小、线圈圈数及中心的导磁物质有关,在设计电磁铁时会注重线圈的分布和导铁物质的选择,并利用直流电的大小来控制磁场强度。然而线圈的材料具有电阻而限制了电磁铁所能产生的磁场大小,但随着超导体的发现与应用将有机会突破现有的限制。
  (1)电铃、电动机(马达)、电话等,都有利用电磁铁做成的。
  (2)录音带可以把声音录下来,计算机的硬盘可以把数据记录下来,这些都是利用磁头的电磁铁改变录音带和磁盘上磁性物质的性质而达到这些效果的。
  (3)计算机硬盘的磁头和磁盘。
  (4)喇叭能发出声音,是因为里面的电磁铁通电后,和外圈的磁铁不断互相吸引和排斥,就会造成震动,然后发出声音。
  (5)光驱的雷射读取头:
光驱,CD播放机等等使用光盘的设备,里面会有一个雷射读取头。在雷射读取头上的透境必须使用电磁铁来控制和光盘之间的距离,这样才能读取正确的数据。
  (6)变压器
  电磁铁除了可以将电转换成磁力,还可以将磁力的变化转换成电力。在同一根铁心上,用两组线圈做两个电磁铁,其中一个输入交流电(电流方向会不断变化的电),另一组电磁铁的两端就会有电压输出。输出电压的大小与线圈圈数有关,圈数越多,电压越高。利用这样的原理可以制造提高或降低电压的各种变压器。
  利用电磁铁原理的还有:电风扇、吸尘器、电铃、吹风机、抽水机、洗衣机、果汁机、搅拌机、电冰箱、冷气机、割草机废铁工厂常用电磁铁起重机等等。
  扬声器应用了电磁铁把电流转化为声音 。原来,电流与磁力有很密切的关系。试试把铜线绕在长铁钉上,然后再接上小电池,你会发现铁钉可以把万字夹吸起。当电流通过线圈时会产生磁场,磁场的方向就由右手法则来决定。
探讨课题
  电流的磁效应在生活中有着广泛的应用,也有许多人为之发明了许多产品,你能否利用自己所学过的知识去做个自己的发明?
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