1.3 电磁铁的应用学案（电生磁及其应用）（所附练习无答案）

2019浙教版八年级下——1.2电生磁及其应用



利用电磁原理搬运钢铁物品的机器。电磁起重机的主要部分是电磁铁。接通电流，电磁铁 (?http:?/??/?baike.baidu.com?/?view?/?169830.htm?)便把钢铁物 品牢牢吸住，吊运到指定的地方。切断电流，磁性消失，钢铁物品就放
下来了。电磁起重机使用十分方便，但必须有电流才可以使用，可以应 用在废钢铁回收部门和炼钢车间等。
利用电磁铁来搬运钢铁材料的装置叫做电磁起重机。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可以同样搬运。起 重机工作时，只要电磁铁线圈里电流不停，被吸起的重物就不会落下， 看不见的磁力比坚固的链条更可靠。如果因某种原因断了电，就会造成 事故，因而有的电磁起重机上装有钢爪，待运送的重物提起后，坚固的 钢爪就自动落下来紧紧地扣住它们。起重机不能搬运灼热的铁块，因为 高温的钢铁不能磁化 (?http:?/??/?baike.baidu.com?/?view?/?201619.htm?)。大的电磁起重机，一下子能提起近百吨重物，图 中的电磁铁直径约 1.5 米，可提起 16 吨的物体。
2008 年 2 月 21 日中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局颁布
的《起重机械安全技术监察规程－桥式起重机》第六十六条电磁起重机的起重电磁铁应当由专用电路供电。 电磁起重机工作时因失电，其吊运的物品坠落可能造成危害时，必须能够保证电磁吸盘供电。

一、电流的磁效应（奥斯特实验）
1820 年，丹麦的科学家奥斯特第一个发现电与磁之间的联系。
由甲、乙可知：通电导体周围存在磁场。
由甲、丙可知：通电导体的磁场方向跟电流方向有关。
二、直线电流的磁场
1. 直线电流的磁场的分布规律：
以导线上各点为圆心的一个个同心圆，离直线电流越近 磁性越强，反之越弱。
【见例 1、2】
三、通电螺线管
磁场跟条形磁体的磁场是相似的。
通电螺线管的磁极方向跟电流方向有关。
电磁线圈的匝数越多，通过线圈的电流越大，线圈的磁性越强；插入铁芯，线圈的磁性大大增强。




【见例 3】
四、右手螺旋定则（安培定则）
通电直导线：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线 (?http:?/??/?baike.baidu.com?/?view?/?151443.htm?)的环绕方向。
通电螺线管：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中的电 流方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。
【见例 4】
五、电磁铁
定义：电磁铁是一个内部插有铁芯的螺线管。
结构：
判断电磁铁磁性的强弱（转换法）：根据电磁铁吸引大头针的数目的多少来判断电磁铁磁性的强弱。
影响电磁铁磁性强弱的因素（控制变量法）：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数的多少 结论①：在电磁铁线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强。
结论②：电磁铁的磁性强弱跟有无铁芯有关，有铁芯的磁性越强。
结论③：当通过电磁铁的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。
电磁铁的优点
电磁铁磁性有无，可由电流的有无来控制。
电磁铁磁性强弱，可由电流大小和线圈匝数的多少来控制。
电磁铁的磁性可由电流方向来改变。




六、电磁铁的应用：电磁起重机、磁悬浮列车、电磁选矿机、电铃、电磁自动门等。
【见例 5】



电铃工作原理：电路闭合，电磁铁具有磁性，吸引弹性片，使铁锤向铁铃方向运动，铁锤打击铁铃而 发出声音，同时电路断开，电磁铁失去磁性，铁锤又被弹回，电路闭合。上述过程不断重复，电铃发 出了持续的铃声。
电磁选矿机工作原理：磁铁矿被吸引，其余杂质不被吸引，分开落入不同的收集装置；
磁悬浮列车：利用同名磁极相排斥托起列车，利用磁极间相互作用，使列车前进。
【见例 6】
七、电磁继电器
概念及作用：电磁继电器是由电磁铁控制的自动开关。使用电磁继电器可用低电压和弱电流来控制高电压和强电流，还可以实现远距离操纵和自动控制。
工作原理：电磁继电器的结构如图所示，它由电磁铁 A、衔铁 B



弹簧 C 和触点 D 组成。当低压电源开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁 A 产生磁性，吸引衔铁 B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通，故红灯熄灭，绿灯亮起，电动机开始工作。当低压电源开关断开时，电磁铁失去了磁性，衔铁 B 在弹簧 C 的作用下拉起，使动触点与绿灯触点分离，而与红灯触点接通，故红灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作。
应用
水位自动报警装置：工作原理——水位没有到达金属块 A 时，电磁铁不通电无磁性，绿灯亮，显示水位正常；当水位到达金属块 A 时，电磁铁通电有磁性，将衔铁吸下来，红灯亮，表示水位不正常。
温度自动报警装置：工作原理——温度升高时，水银面上升，当水银面上升到与金属丝接触时， 电磁铁线圈中有电流通过，产生磁性吸引衔铁，工作电路就形成了一个回路，电铃就响起来了。
【见例 7】


















如图所示的实验装置中，能够演示奥斯特实验的是（ ）
奥斯特实验说明了（ ）
A．电流的周围存在着磁场 B．电流在磁场中会受到力的作用
C．导线做切割磁感线运动时会产生电流 D．小磁针在没有磁场时也会转动
如图所示，给直导线通电时，其下方的小磁针发生偏转。这说明通电导体 周围存在着 ；在直导线正下方的不同位置，小磁针静止的 N 极指向相同，说明该区域相同。


某同学为了增强通电螺线管的磁性，下列做法错误的是（ ）
增加通电螺线管的匝数
在通电螺线管中插入铁芯
增大通电螺线管中的电流
改变通电螺线管中的电流方向



磁场看不见、摸不着，在探究“通电螺线管磁场”的实验中，为了研究通电螺线管周围的磁场分布情况， 我们通常选用 做实验来显示其周围的磁场分布情况，如图所示的是通电螺
线管的外部磁场分布情况，根据实验现象和你已有的知识可初步推断：通电螺线管周围的磁场分布与 磁铁的像类似。
如图所示是一个通电螺线管，闭合开关 S 后，螺线管旁的小磁针 a 的情况如图所示
（小磁针 a 涂黑的一端是 N 极），试在图中标出螺线管周围的小磁针 b、c、d 的 N
极。


判断通电螺线管磁极性的方法（安培定则）：用 手握螺线管，让四指弯向螺线管中 ，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的 极。
根据通电螺线管中电流的方向，确定小磁针静止时 N 极的指向，其中正确的是（

A B C D
在下列图中，标出各通电螺线管的电流方向。



















（1）要探究猜想 A，应选实验 和 ；
（2）要探究猜想 B，应选实验 和 ；
（3）实验 d 表明 。

探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，按如图电路进行实验，每次实验总观察到电磁铁 A 吸引大头针的数目均比 B 多。此实验说明影响电磁铁磁性强弱的因素是（ ）
A．电流的大小 B．线圈的匝数
C．电流的方向 D．电磁铁的极性
如图所示，是小王同学探究“电磁铁磁性强弱跟电流大小的关系的电路图。小王在探究过程中，你认为以下说法正确的是（ ）
滑动变阻器的滑片向 a 端滑动时，电磁铁吸引的铁钉减少
电磁铁的上端为 S 极
滑动变阻器的滑片向 b 端滑动时，电磁铁磁性增强
判断电磁铁磁性的强弱，主要是观察电磁铁匝数多少
如图所示，要使磁铁 M 的磁性最强，应将滑动变阻器滑片 P 移至 端，并将开关 S 接到 位置。







目前许多国家都在研制磁悬浮列车，如图所示。我国拥有全部自主知识产权的第一条磁悬浮列车试验线已建成，且实现了 2000 千米无故障运行。一种磁悬浮列车的车厢和铁轨上分别安放着磁体，车厢用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁。现有下列说法：
①磁悬浮列车利用了同名磁极互相排斥
②磁悬浮列车利用了异名磁极互相排斥
③磁悬浮列车消除了车体与轨道之间的摩擦
④磁悬浮列车增大了车体与轨道之间的摩擦正确的组合是（ ）
A．①和③ B．①和④ C．②和③ D．②和④
下列设备或电器中，其主要工作原理与电磁铁无关的是（ ）



如图是电磁继电器的构造和工作电路示意图，要使电磁铁对衔铁的 吸引力变大，以下做法可行的是（ ）
去掉电磁铁线圈中的铁芯
减少电磁铁线圈的匝数
增大电源 A 的电压
增大电源 B 的电压
如图所示是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路 图，关于它的说法正确的是（ ）
当温度低于 90℃时，报警装置就会响铃，同时绿灯亮
当温度低于 90℃时，报警装置就会响铃，同时红灯亮
当温度达到 90℃时，报警装置就会响铃，同时红灯亮
当温度达到 90℃时，报警装置就会响铃，同时绿灯亮



电梯为居民出入很大的便利，出于安全考虑，电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图所示，R1 为保护电阻，R2 为压敏电阻， 其阻值随压力增大而减小。下列说法正确的是（ ）
电磁铁是根据电磁感应原理制成的
工作时，电磁铁的上端为 S 极
超载时，电磁铁的磁性减小
正常情况下（未超载时），K 与 B 接触









题组训练 A 组
研究“通电导体周围存在磁场”的实验如图所示，以下观点正确的是（ ）
断电时，静止的小磁针 N 极指向地理南极附近
通电时，导线周围真实存在着磁感线
法拉第通过此实验首先发现电与磁之间存在联系
要使小磁针偏转方向相反，将电池正负极对调即可
世界上第一个发现电与磁之间有联系的科学家是（ ）
A．奥斯特 B．奥斯特 C．牛顿 D．焦耳
以下的器材中，没有应用磁性材料的是（ ）
A．录音带 B．银行储蓄卡 C．VCD 光碟 D．电冰箱门上的密封条
如图所示当闭合开关 S ，且将滑动变阻器滑片 P 向右移动时，图中的电磁铁（
A．a 端是 N 极，磁性增强极 B．a 端是 S 极，磁性增强
C．b 端是 N 极，磁性减弱 D．b 端是 S 极，磁性减弱
下列装置中，没有用到电磁铁的是（ ）
A．电磁起重机 B．电磁继电器
C．电铃 D．电热毯
如图所示，甲乙两线圈宽松地套在光滑的玻璃棒上，并可以自由滑动，当电路闭合时，两螺线管将（ ）
A．互相吸引距离变近 B．互相排斥距离变远
C．先向中间吸引，然后向两边排斥 D．没有相互作用
通电螺线管两端的极性取决于（ ）
A．线圈的匝数 B．电流方向
C．电流强度 D．内部是否有铁心
如下图所示，通电螺线管周围放着能自由转动的小磁针 a、b、c、d，其中小磁针 N 极指向错误的是（ ）
A．小磁针 a B．小磁针 b
C．小磁针 c D．小磁针 d



如图所示，哪一幅图描述的磁场的磁感线是正确的（ ）
A B C D
根据通电螺线管周围存在磁场的实验事实，某同学对地磁场产生的原因提出了一个假说：地磁场是由绕 地球的环形电流引起的，下图中符合他假说的模型是（ ）

A B C D
如图是用电磁继电器控制电路的实验电路图。下列说法中正确的是（ ）
当开关 S 断开时，甲、乙电动机都不动
当开关 S 断开时，甲电动机启动，乙不动
当开关 S 闭合时，甲、乙电动机都不动
当开关 S 闭合时，甲、乙电动机都启动
如下图所示，在电磁铁上方用弹簧悬挂一条形磁体，当开关 S 闭合后，弹簧的长度将
，如果变阻器的滑片 P 向右移动，弹簧的长度又将 。（填“变长”、“变短”或“不变”）
作图题：
在图 1 中，根据小磁针静止时的指向（小磁针黑端是 N 极），标出通电螺线管的 N、
S 极、电流方向和电源的正、负极。
在图 2 中根据小磁针静止时的指向标出磁感线的方向和电源的正负极。

图 2 图 3
根据电磁铁间磁感线的方向完成以下要求：①标出小磁针的 N 极；②判断甲电磁铁电源的正负；
③画出乙电磁铁导线的缠绕方法。（图 3）





题组训练B 组
如图所示是火警自动报警原理图。发现火警时，将会发生下列变化：①温度升高使双层金属片弯曲；② 接通触点使工作电路中有电流通过；③电磁铁有磁性；④衔铁被吸下；⑤
接通触点使控制电路中有电流通过；⑥红灯亮、电铃响，发出警报。这些变化的正确顺序是（ ）
A．① ② ③ ④ ⑤ ⑥
B．① ⑤ ③ ④ ② ⑥
C．① ② ④ ③ ⑤ ⑥
D．① ⑤ ④ ③ ② ⑥
法国科学家阿尔贝? 费尔和德国彼得? 格林贝格尔由于发现了巨磁电阻
（GMR）效应，荣获了 2007 年诺贝尔物理学奖，如图是研究巨磁电阻特性的原理示意图，实验发现，闭合 S1、S2 后，当滑片 P 向左滑动的过程中， 指示灯明显变亮，则下列说法正确的是（ ）
A．电磁铁的右端为 S 极 B．电磁铁的磁性减弱
C．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而增大 D．以上说法都不正确
如图所示，当开关 S 闭合后，滑动变阻器的滑片向左移动时，下列说法正确的是（ ）
A．螺线管磁性减弱，弹簧变长 B．螺线管磁性减弱，弹簧变短
C．螺线管磁性增强，弹簧变长 D．螺线管磁性增强，弹簧变短
在研究电磁铁时，小华连接了如图所示的电路。若闭合开关，将滑动变阻器的滑片向左移动，可 能出现的情况是（ ）
电磁铁 A 端为 S 极
电磁铁的磁性减弱
小磁针 S 极指向上方
小磁针 N 极指向 B 端
某同学设计了如图所示的装置，为的是工作电路发生故障而断开时，红灯亮同时电铃报警。故障排除后，绿灯亮，则（ ）
A．A 是绿灯
B．B 是绿灯
C．C 是绿灯
D．C 是电铃
小金设计了一个如图所示的线圈指南针，将它放入盛有食盐水的水槽中（铜片和锌片分别与线圈两端相连后放入食盐水构成了化学电池，铜片为正极，锌片为负极），浮在液面上的线圈就能指示方向了。关于该装置的分析错误的是（ ）
线圈周围的磁场与条形磁铁的磁场相似
线圈能够指示方向是因为存在地磁场
利用该装置可以判断磁铁的南北极
交换铜片和锌片位置不会改变线圈的磁极
如图是汽车启动装置原理图对于这一装置及其工作特点，下列说法中不正确的是（ ）
旋转钥匙能使电磁铁所在电路工作





电磁铁的工作电压比电动机的工作电压低
电磁铁通电时，上端是 S 极下端是 N 极
电磁铁通电时，吸引上方的衔铁，使触点 A 向右与 B 接触
如图所示为一台非铁性物质制成的天平。天平左盘中的 A 是一铁块，B 是电磁铁。未通电时天平平衡， 给 B 通以图示方向的电流（a 端接电源正极，b 端接电源负极），调节线圈中电流的大小，使电磁铁对铁块 A 的吸引力大于铁块受到的重力，铁块 A 被吸起。当铁块 A 向上加速运动的过程中，下列判断正确的是 （ ）
电磁铁 B 的上端为 S 极，天平仍保持平衡
电磁铁 B 的上端为 S 极，天平右盘下降
电磁铁 B 的下端为 N 极，天平左盘下降
电磁铁 B 的下端为 N 极，无法判断天平的平衡状态
玩具小船装有电池和螺线管（有铁芯）组成的闭合电路，如图把小船按图示的方向静止在水面上，放开小船，闭合开关，船头最后的指向是（ ）
向东
向南
向西
向北
如图，甲是铜片，乙是小磁铁，当开关 S 闭合后（ ）
甲将受到向左的排斥力
甲将受到向右的吸引力
乙将受到向右的排斥力
乙将受到向左的吸引力
如图所示，在一圆环形导线的中央放置一个小磁针，通入如图所示的电流时，下列说法中正确的是（ ）
小磁针的 N 极转向纸内
小磁针的 N 极转向纸外
小磁针保持不动
小磁针的 N 极在纸面内沿顺时间方向转动
如图所示，是某小组同学研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图。

要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过 来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察 来确定。
下表是该组同学所做实验的记录：

电磁铁(线圈) 50 匝 100 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
吸引铁钉的最多数目 / （枚） 5 8 10 7 11 14



①比较实验中的 1、2、3（或 4、5、6），可得出的结论是：电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越大，电磁铁的磁性 。
②比较实验中的 ，可得出的结论是：电磁铁线圈中的电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。
在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出一个问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关？”
①你对此猜想是： ；
②现有大小不同的两根铁芯，利用本题电路说出你验证猜想的方法：

在下图中，标出通电螺线管的 N 极、S 极，并标上磁感线的方向。

如图，当电路闭合时，欲使小磁针保持图示状态，请你在图中右边线圈画

电磁起重机

特别提醒：
直线电流的磁场方向总与导线相互垂直。通电螺线管内部的磁场方向是从南极指向北极。

特别提醒：
研究影响通电螺线管的磁性强弱的因素的方法为控制变量法。在实验设计时要注意控制实验条件。分别研究电磁铁磁性强弱与其中某一个因素的关系，最后进行归纳得出实验结论。

特别提醒：
信息记录的过程就是磁化的过程，所以计算机软盘与硬盘不能靠近具有强磁场的磁体。

）

【例 1】如图所示的奥斯特实验说明了（
电流的周围存在着磁场
电流在磁场中会受到力的作用
导线做切割磁感线运动时会产生电流
小磁针在没有磁场时也会转动

【例 2】关于通电直导线周围磁场的磁感线分布，下列示意图中正确的是（ ）

小明对调电源正负极重新实验，发现小磁针静止时 N 极指向都与原来相反，这说明通电螺线管的磁场
方向与 有关；
（2）如果要探究“通电螺线管磁场强弱与电流大小的关系”，应在图（a）所示电路的基础上做怎样的改 进？ 。

磁体的磁场十分相似，后来，

（1）观察图（a）和（b）发现，通电螺线管外部的磁场分布与

【例 3】如图（a）所示是“探究通电螺线管外部磁场特点”的实验，小明将许多小磁针放在螺线管周围
的不同位置，接通电路后观察各小磁针静止时的指向（小磁针上涂黑的是 N 极），然后根据小磁针指向，画出了螺线管周围的磁感线，如图（b）所示：

【例 4】如图所示，通电螺线管内有一在磁场力作用下面处于静止的小磁针，磁针 N 极指向螺线管 P 端， 则（ ）
螺线管的 P 端为 N 极，a 接电源的正极
螺线管的 P 端为 N 极，a 接电源的负极
螺线管的 P 端为 S 极，a 接电源的正极
螺线管的 P 端为 S 极，a 接电源的负极

【例 5】如图所示，是一个实验小组在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”时所设计的实验电路及实验过程，实验前，他们做了如下猜想：
电磁铁磁性的有无可能跟有无电流有关；
电磁铁磁性的强弱可能跟电流大小有关；
电磁铁磁性的强弱还可能跟线圈匝数有关；

）

【例 6】如图是直流电铃的原理图，关于电铃工作时的说法不正确的是（
电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且 A 端为 N 极
电磁铁吸引衔铁，弹性片发生形变具有弹性势能
小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动
小锤击打铃碗时，电磁铁仍具有磁性

）

【例 7】如图是一种水位自动报警器的原理示意图，当水位升高到金属块 A 时（
红灯灭、绿灯亮
红灯亮、绿灯灭
红灯亮、绿灯亮
红灯灭、绿灯灭