(共31张PPT)
16.3 探究电磁铁的磁性
第十六章 电磁铁与自动控制
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
课时讲解
1
课时流程
2
认识电磁铁和制作电磁铁
探究电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关
电磁铁的应用
从身边的问题出发
如图1 所示是工厂里常用的电磁起重机。它是利用电磁铁来搬运钢铁材料的装置，其主要部件是电磁铁。电磁起重机能产生强大的磁场力，几十吨重的铁片、铁丝、铁钉、废铁和其他各种铁料，不装箱、不打包，也不用捆扎，就能很方便地收集和搬运，不但操作省力，而且工作简化了。装在木箱中的钢铁材料和机器，同样可以搬运。起重机工作时，只要电磁铁线圈中电流不停，被吸起的重物
就不会落下，看不见的磁场力比坚固的链条更可靠。可
见，电磁铁在工业等方面应用广泛，那么，电磁铁是利
用什么原理工作的呢？
思想方法
学习物理的最大困难之一，就是不能够把物理和生活联系起来。在物理学习中，总感觉物理离生活很远，从而给物理知识的理解带来障碍。所以，能够把物理与生活联系起来，是物理学习的重要任务之一。例如前面学过的“ 电流的磁效应”非常抽象，那么现在再介绍“电磁起重机”的原理、优点、应用等内容，就可以把“电流的磁效应”的知识形象地呈现在我们面前。所以，能够通过多种学习途径把生活中的应用和物理知识联系起来，是物理学习的重要能力之一。
知识点
认识电磁铁和制作电磁铁
知1－讲
1
1. 认识电磁铁(如图2)
知1－讲
(1)活动内容：学生观察——拆卸——观察——组装电磁铁，并把观察的电磁铁主要部件的名称写在书本上。
方法点拨
观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表，用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象，从而获得资料的一种方法。科学的观察具有目的性、计划性、系统性和可重复性。
知1－讲
(2)实验过程中的注意事项：
①明确实验目的；
②在拆卸过程中要注意不要损坏器材；
③拆卸下来的零件要有序放置，以方便后面的重新组装；
④观察要分清主次，注意根据实验目的判断哪些是主要部件，哪些是次要部件等。
知1－讲
(3)观察结果：电磁铁通常由铁芯和线圈组成。
通电时有磁性，断电后无磁性。
知识拓展
电磁铁中铁芯的作用：当在通电螺线管内部插入铁芯后，铁芯被通电螺线管的磁场磁化。磁化后的铁芯也变成了一个磁体，这样由于两个磁场互相叠加，从而使螺线管的磁性大大增强。为了使电磁铁的磁性更强，通常将铁芯制成蹄形。另外，电磁铁的铁芯用软铁制作，而不能用钢制作。因为钢一旦被磁化后，将长期保持磁性而不能退磁，则其磁性的强弱就不能用电流的大小来控制，而失去电磁铁应有的优点。
知1－讲
2. 制作电磁铁
(1)学生活动一：将漆包线绕在塑料管上，然后用胶带将漆包线固定，再将大铁钉插入塑料管内，接通电路，观察其磁性的变化情况。跟同学比一比，看谁做的电磁铁磁性更强。
知1－讲
(2)学生活动二：如果用竹筷插入螺线管内，观察其磁性有无变化。
(3)观察结果：当通电螺线管内插入大铁钉时，其磁性明显增强；当通电螺线管内插入竹筷时，其磁性没有明显变化。
小结：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。
知1－讲
例 1
为了探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关”，做了如下几次实验，实验现象如图所示。根据图示现象回答下列问题。
知1－讲
(1)通过观察图甲中A 与B 两个电磁铁，当通过线圈的电流相同时，电磁铁线圈的匝数越多，它的磁性就越_______。
(2)通过观察图乙与图丙，当线圈的匝数相同时，通过电磁铁的电流越______，它的磁性就越强。
(3)结论：影响电磁
铁磁性强弱的因
素有__________
________________________。
强
大
通过电磁铁
的电流大小、线圈的匝数
知1－讲
(4)在物理学中，有些物理量的大小不易直接观察或测量，
但它变化时引起的其他物理量的变化却易于直接观察
或测量。在下列问题的研究中，也用到这一方法的是( )。
A. 在探究平面镜成像时，通过等大的蜡烛与虚像重合来确定虚像的位置和大小
B. 在探究影响动能大小的因素时，通过木块被撞后运动的远近说明钢球动能的大小
C. 在探究电压的作用时，通过水压是水流形成的原因类比电压是电流形成的原因
B
知1－讲
思路导引
(1)电磁铁的磁性强弱跟电流大小、线圈匝数多少有关。电流越大、线圈匝数越多电磁铁的磁性越强；
(2)探究电磁铁磁性强弱的影响因素时采用转换法和控制变量法；
(3) 滑动变阻器的作用：改变连入电路的电阻丝的长度，改变连入电路的电阻，改变电路中的电流；
(4)初中物理中有很多实验应用转换法，例如用电磁铁吸引大头针的多少来反映电磁铁磁性强弱，用木块被撞后运动的远近说明钢球动能的大小等。
知1－讲
①控制变量法分析思路
认真审题，确定分析对象( 例如A 和B)
↓
对比分析对象，确定两者相同的量(电流)和不同的量( 线圈匝数)
↓
确定需要探究的影响因素( 线圈匝数)
↓
结论：当(不变量)相同时，(变量)越大，则……
知2－讲
知识点
探究电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关
2
1. 猜想与假设：电磁铁磁性强弱可能与电流大小和线圈匝数的多少有关。
2. 研究方法：控制变量法。
(1)保持线圈匝数多少不变，用滑动变阻器改变通过线圈的电流大小，研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系。
(2)将两个线圈匝数不同的电磁铁串联接入电路，比较电磁铁磁性强弱与线圈匝数多少的关系。
知2－讲
3. 转换法：用电磁铁吸引大头针数目的多少，间接反映电磁铁磁性的强弱。
思想方法
转换法：
所谓转换法，主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象，将陌生复杂的问题转换成熟悉简单的问题，将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。
知2－讲
4. 实验电路
知2－讲
5. 结论
电磁铁的磁性强弱与线圈匝数、电流大小有关，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，电磁铁的磁性就越强。
6. 电磁铁的优势
(1)电磁铁磁性有无可以通过电路通断来控制；
(2)电磁铁磁性强弱可以通过电流大小来控制；
(3)电磁铁的磁极可以通过电流方向来控制。
知2－讲
思想方法
控制变量法：
含义：当一个物理量由多个因素影响时，为了探究某个因素对物理量的影响，需要控制其他因素不变。
本节体现：线圈的匝数、电流的强弱等都会影响电磁铁磁性的强弱，为了探究线圈的匝数或电流的强弱对电磁铁磁性强弱的影响，需要用控制变量法。
知2－讲
例2
[中考·丹东]如图所示，用笔画线代替导线将图中实物连接起来。要求：闭合开关后，使电磁铁的右端为N 极，并且当滑动变阻器的滑
片P向右移动时，电磁铁的
磁性增强。
知2－讲
解：如图8 所示。
知2－讲
思路导引：闭合开关后，使电磁铁的右端为N极，根据右手螺旋定则可知，电流从通电螺线管的左端流入，右端流出，故应将电源正极、开关、螺线管的左接线柱相连，螺线管的右接线柱与滑动变阻器的C(或D)接线柱相连(即滑动变阻器应串联接入电路)。因滑动变阻器的滑片P向右移动时，电磁铁的磁性增强，说明电路中的电流增大，则此时滑动变阻器接入电路的阻值减小，故应将电源的负极与滑动变阻器的B 接线柱相连。
知2－讲
②改变电磁铁磁性强弱的措施
(1)改变电磁铁的铁芯；
(2)改变线圈中电流的大小；
(3) 改变线圈的匝数。
知3－讲
知识点
电磁铁的应用
3
1. 磁浮列车：在磁浮列车的地面轨道和列车的底部都安装有电磁铁，磁浮列车就是利用磁体之间的相互作用 ，使列车悬浮在轨道上方行驶，从而减小了列车运行的阻力，极大地提高了列车运行的速度。
包括吸引和排斥两种。
知3－讲
物理与生活
电磁铁的应用：
生产生活中的电磁继电器、电磁起重机、磁浮列车、电铃、有绳电话的听筒等都用到了电磁铁。电磁铁在生活中的广泛应用，说明了科学、技术的进步推动了社会经济的发展。为此我们应该努力学习科学知识，从而造福人类。
知3－讲
2. 电磁起重机：电磁起重机中有一个巨大的电磁铁，通电后，电磁铁产生很强的磁性，利用磁体的吸铁性，能吸起成吨的钢材或铁矿石。
知3－讲
3. 电铃：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。
知3－讲
4. 其他应用：电话的听筒、磁带录音、电磁选矿机、自动控制装置等都应用了电磁铁，甚至在农业上也可以利用电磁铁来除去种子中的杂质。
探究电磁铁的磁性
电磁铁
定义
磁性强弱
电流大小
线圈匝数
应用
探究电磁铁的磁性
1. 电磁铁的构成：内部插入铁芯的通电螺线管。
2. 电磁铁工作原理：电流的磁效应。
3. 电磁铁的优点：
(1)电磁铁的磁性有无可以通过电流的通断来控制；
(2)电磁铁的磁性强弱可以通过线圈中电流大小和线圈
匝数来控制；
(3)电磁铁的磁极可以通过线圈中电流方向来控制。
