電磁鐵磁性強(qiáng)弱的探究

王書玲

電磁鐵具有接通電流產(chǎn)生磁性、斷開電流磁性消失的基本性質(zhì)，其磁性大小和磁極方向都可以控制，因此具有廣泛的應(yīng)用，如電磁起重機(jī)、電鈴、電磁繼電器、磁懸浮列車等。那么電磁鐵的磁性大小與哪些因素有關(guān)呢？下面我們通過一道例題來探究一下。

例 如圖所示是某學(xué)習(xí)小組同學(xué)設(shè)計(jì)的研究“影響通電螺線管磁性強(qiáng)弱的因素”的實(shí)驗(yàn)電路圖。

（1）增大通電螺線管的電流，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)向_______________（選填“左”或“右”）移動(dòng)。

（2）下表是該組同學(xué)所做實(shí)驗(yàn)的記錄：

同學(xué)們發(fā)現(xiàn)無鐵芯組實(shí)驗(yàn)中沒有吸引起大頭針，那么通電螺線管到底有沒有磁性呢？他們通過其他方法驗(yàn)證了這幾次都是有磁性的。他們采用的方法可能是_________________。（寫出一種即可）

（3）在與同學(xué)們交流討論時(shí)，另一組的同學(xué)提出一個(gè)新問題：“當(dāng)線圈中的電流和匝數(shù)一定時(shí)，通電螺線管的磁性強(qiáng)弱是否還與線圈內(nèi)的鐵芯大小（粗細(xì)）有關(guān)？”現(xiàn)有大小不同的兩根鐵芯，請(qǐng)根據(jù)你的猜想并利用本題電路，寫出你驗(yàn)證猜想的簡(jiǎn)要操作方案：_________________。

解析：（1）分析電路圖可知，電磁鐵與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，要增大通電螺線管中的電流，應(yīng)減小電路中的電阻值大小，所以應(yīng)將滑片向左移動(dòng)。

（2）當(dāng)螺線管中的電流較小，線圈匝數(shù)較少，且沒有鐵芯時(shí)，螺線管的磁性較弱，可能吸引不動(dòng)大頭針。在磁性很弱的情況下，要驗(yàn)證磁場(chǎng)的存在，應(yīng)該選用更加輕小的物體來做實(shí)驗(yàn)，如可取一個(gè)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針，利用磁極間的相互作用，觀察小磁針是否偏轉(zhuǎn)來判斷。

（3）要探究通電螺線管的磁性強(qiáng)弱是否與線圈內(nèi)的鐵芯大小有關(guān)，必須采用控制變量法，即控制線圈中的電流和匝數(shù)相同，改變線圈內(nèi)部鐵芯的大小，觀察螺線管吸引大頭針的數(shù)目多少進(jìn)行比較，得出結(jié)論。

答案：（1）左;（2）將大頭針換成小磁針（或者用細(xì)鐵屑）;（3）按本題電路圖接好電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片于一定的位置，首先放入大的鐵芯，觀察被吸引的數(shù)目，記錄數(shù)據(jù)，再放入小的鐵芯，觀察被吸引的數(shù)目，記錄數(shù)據(jù)，兩者進(jìn)行比較

點(diǎn)評(píng)：在探究電磁鐵的磁性強(qiáng)弱跟哪些因素有關(guān)時(shí)，采用了兩個(gè)重要的探究方法：（1）轉(zhuǎn)換法，即由于電磁鐵磁性的強(qiáng)弱無法直接觀察，實(shí)驗(yàn)中通過觀察電磁鐵吸引大頭針數(shù)目的多少來加以判斷;（2）控制變量法，即探究電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與某一個(gè)影響因素的關(guān)系時(shí)，必須控制其他因素相同。