14.4.1 电磁铁 课件(共25张PPT)

(共25张PPT)
14.4 电磁铁
第十四章 磁现象
课时导入
问题：
如果图中的螺线管通有一定的电流，有什么办法可以让图中的螺线管吸引大头针个数更多一些呢？
感悟新知
1. 定义 插入了软铁棒的通电螺线管叫电磁铁。
2. 构成 内部插入铁芯的通电螺线管。
知1－讲
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知识链接：
电磁铁的出现：
电流的磁效应
↓
通电直导线周围有磁场 ( 磁性弱 )
↓
通电螺线管类似条形磁体 ( 磁性强 )
↓
电磁铁 ( 磁性可以更强 )
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3. 工作原理
电磁铁是根据电流的磁效应和在通电螺线管中插入铁芯后磁场将大大增强的原理来工作的。
(1)电磁铁比通电螺线管的磁性增强的原因：螺线管通电后具有磁性，这时内部的铁芯被磁化，两个磁场叠加，使磁性比原来通电螺线管的磁性强。
知1－讲
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(2)电磁铁的铁芯一般用铁来做，因为电磁铁在实际应用中，通常情况下要求得失磁性自由，铁是软磁体，正符合这样的要求。
知1－讲
不能用钢，钢是硬磁性材料，被磁化后磁性能长期保持。
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4. 应用 电磁起重机、磁浮列车、电铃、电磁继电器等。
知1－讲
知1－练
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通电螺线管中插入铁芯后，磁性大大增强，其原因
是( )
A. 铁芯本身具有磁性
B. 插入铁芯，使电流增大了
C. 插入铁芯，相当于增加了线圈的匝数
D. 螺线管的磁性与被磁化的铁芯的磁性共同作用
例
D
知1－练
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规律点拨 :
分析电磁铁磁性比原通电螺线管磁性强的原因，采用核心要素分析法，即先找出核心要素，再以此为突破口去寻找相应的原因。关于电磁铁磁性增强的分析，应该找出电磁铁构成中的核心要素为“插入了铁芯”，再由铁芯寻找磁性增强的内在原因。
知2－导
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知识点
电磁铁的磁性
2
蚂蚁沿着电流方向绕螺线管爬行，说：N 极就在我的左边。
电磁铁磁性大小跟哪些因素有关呢？
　　磁性强弱可能与电流的大小、线圈的匝数和形状有关。
应用电流磁效应，应该与电流大小有关。
线圈是主要部件，应该与线圈的形状、匝数有关。
问题
猜想
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知2－讲
探究电磁铁磁性强弱的影响因素
(1)实验方法：①实验探究中通过电磁铁吸引大头针(或小铁钉等)数目的多少，来比较电磁铁磁性的强弱。这种方法为转换法。
②影响电磁铁磁性强弱的因素有多个，在探究磁性强弱与其中一个因素的关系时，运用了控制变量法。
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(2)实验设计：
①在探究磁性强弱与线圈匝数的关系时，要保证电流相等，实用且容易操作的办法是将两个线圈串联(如图 1 ) ；
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②在探究磁性强弱与电流大小的关系时，采用只观察 一个线圈，用滑动变阻器改变电流的办法(如图 2 ) 。实际操作也非常简单。
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(3)实验结论： 电磁铁磁性的强弱与电流的大小和线圈匝数的多少有关，电流越大、线圈匝数越多，磁性越强。
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实验拓展：
研究电磁铁磁性强弱常用转换法。
甲： (A为铁块，指针可绕O点转动)将磁性强弱转化为指针偏转角度的大小。
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乙： (P为铁块)将磁性强弱转化为弹簧测力计的示数大小变化。
丙： (P为铁块)将磁性的强弱转化为电子测力计的示数大小变化。
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2. 电磁铁的特点(三可控)
(1)磁性的有无由电流的通断来控制。
(2)磁性的强弱由电流的大小和线圈匝数的多少来控制。
(3)磁极的方向由电流的方向来控制。
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例
知2－练
如图 4 是小明探究“影响电磁铁磁性强弱因素”的装置图，它是由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管和自制的针式刻度板组成。通过观察指针 B 偏转角度的大小来判断电磁铁磁性的强弱。在指针下方固定一物体 A，当导线 a 与接线柱 2 相连，
闭合开关后，指针 B 发生偏转。
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(1)指针下方的物体 A 应由_______ 材料制成。
A. 铜 B. 铁 C. 铝 D. 塑料
(2)当开关闭合后，电磁铁左端应为磁极的 _______极。
(3)实验发现：
①当滑动变阻器的滑片P向 ________(填“左”或“右” )滑动时，指针 B 偏转的角度将会变大。
B
N
左
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②保持滑片 P 的位置不变，当导线 a 由接线柱 2 改为与接线柱l相连，闭合开关后，可发现指针B偏转的角度将会 _________(填“变大”或“变小” )。
(4)经过对电磁铁的研究，可得出的结论是：当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁磁性_____ ；当通过电磁铁的电流一定时，电磁铁线圈的匝数越 ______，磁性越强。
变大
越强
多
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方法点拨：
本实验给电磁铁通电后，通电螺线管吸引指针上的物体A，从而带动指针偏转，磁性越强，指针偏转角度越大。因此将磁性的强弱转化为指针偏转角度的大小。利用转换法的实验，归纳总结实验结论时，切忌将结论写成实验现象(如写成“电流越大，指针偏转角度越大”；采用控制变量法 )的实验，归纳总结实验结论时先写明控制相同的量(当……相同时)，再写结论。
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综合应用
例
[ 中考·牡丹江 ] 巨磁电阻( GMR)效应是指某些材料的电阻在磁场中随磁场强度的增大而急剧减小的现象。如图 10 是研究巨磁电阻特性的原理示意图。
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综合应用
(1)在图中标出闭合 S1 后电磁铁左端的磁极。
(2)当闭合 S1、 S2 时，滑片 P 向左滑动过程中， GMR 的阻值变_____ ，指示灯变______ 。
(3)要使 GMR 所处的磁场更强，除移动滑片，还可以采取的方法是：_______________________________________ 。
解： 如图 11 所示。
小
亮
增大电源电压、增加电磁铁的线圈匝数等
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综合应用
解题技巧：
巨磁电阻(GMR)的阻值随磁场强度的增大而急剧减小。闭合S1、S2时，滑片P向左滑动过程中，电路中电流增大，电磁铁磁性增强，巨磁电阻阻值减小，通过指示灯的电流变大，指示灯变亮。要使GMR所处的磁场更强，即使电磁铁的磁性增强，则可增大通过电磁铁的电流或增加电磁铁线圈的匝数。而增大电流的方法除了调节滑动变阻器外，还可以增大电磁铁所在电路电源电压。
课堂小结
电磁铁
应用
磁性强弱
电磁铁
定义
线圈匝数
电流大小
有无铁芯