探究影响电磁铁磁性强弱的因素_实验设计-查字典物理网

提出问题：电冰箱、吸尘器等家用电器里都有电磁铁，它们在工作时吸引能力较小；而大型电磁起重机一次却可以吊起几吨钢材，可见不同的电磁铁磁性强弱也不同，那么电磁铁磁性强弱与哪些因素有关呢？

进行猜想：猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没磁性。

猜想B：电磁铁中一般都插入铁芯，磁性强弱可能与铁芯有无有关

猜想C：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强

猜想D：外形相同的螺线管，线圈匝数越多，它的磁性越强。

实验方法：本实验采用控制变量法，即在研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系时，要保证线圈匝数等其他条件不变，只通过移动变阻器的滑片来改变线圈中的电流大小。在研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系时，要保证电流的大小、两个螺线管外形等因素相同，通过更换线圈匝数不同的螺线管来分析比较。

实验器材：电源、电磁铁、100匝、50匝铁芯各一个，滑动变阻器、电流表、开关、导线、大头针。

设计实验：用漆包线在大铁钉上绕若干圈，制成简单的电磁铁，来吸引大头针。

1．怎样判断电磁铁磁性强弱？

电磁铁吸引大头针的数目

2．怎样改变通过电磁铁线圈中电流？用什么方法来显示？

串联滑动变阻器来改变线圈中电流，用电流表来显示

3．样改变线圈匝数？

用外形相同匝数不同的电磁铁成品做实验

进行实验：如图为实验中所设计的电路图

1．验证猜想A：按a、b两图连好电路，当开关闭合后，发现大头针被吸起，当开关断开后，大头针落下。

2．验证猜想B：按b电路图连结好电路，闭合开关，观察电磁铁吸引大头针的多少，并记录吸引数量。再次抽去铁钉闭合开关，观察电磁铁吸引大头针的多少

3．验证猜想C：按b、c电路图连结好电路，闭合开关，滑动变阻器移到适当位置，观察电磁铁吸引大头针的多少，改变滑动变阻器的阻值（阻值改变较大），观察电磁铁吸引大头针数量，并记录结果。

4．验证猜想D：按d电路图连结好电路，闭合开关，观察两电磁铁吸引大头针的多少，并记录吸引数量。

将实验结果填入表格中：

步骤	保持不变的因素	变化的因素	实验现象	判断
观察	匝数、电流、铁钉	开关断开、闭合
实验	匝数、电流	铁钉有、无
实验	匝数、铁钉	电流
实验	电流、铁钉	匝数

分析论证：

由1现象可知：电磁铁通电时有磁性，断电时没磁性。

由2现象可知：电磁铁磁性强弱与铁芯有无有关。其它条件一定时，电磁铁有铁芯时磁性要强。

由3现象可知：电磁铁磁性强弱与电流大小有关。其它条件一定时，通入电磁铁的电流越大电磁铁的磁性越强。

由4现象可知：电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关。其它条件一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。

综上所述，电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关；与铁芯有无有关；与线圈中电流大小有关。

实验点评：因为这个实验是用控制变量法去探究的，在操作上可能存在不妥之处，有的同学认为电磁铁吸引大头针数目差别不大，因为使用滑动变阻器去改变电流，变化不是很大，导致结果不是很明显。为了避免这种现象发生，我在实验的过程中经常提醒学生们注意：当改变线圈匝数的时候，要确实做到了线圈中电流保持不变，由于线圈的电阻很小因而在改变线圈匝数时，电流变化很小需要细心调节；在吸引大头针时，盒子内放置的大头针的量和电磁铁铁芯露出的多少也是要注意的。同时让学生们思考，除了用吸引大头针数目来显示电磁钱磁性强弱，还有没有其它方法。学生们都涌跃回答，还可以用来吸细铁末、吸曲别针等等。在分析实验结果时，让学生根据实验数据大胆发言，自己去总结、去交流。学生们自己动手实验并总结结论，印象非常深刻，很快就掌握了知识要点，同时也加深了对控制变量法的理解，为以后的运用作了很好的铺垫。

练习：

1．小丽要研究电磁铁的磁性强弱跟什么因素有关．现有线圈匝数分别为50匝和100匝的外形相同的电磁铁，她先后将这两个电磁铁接入下图1的电路中。闭合开关S后用电磁铁吸引大头针，并移动滑动变阻器的滑片P。重复了多次实验，记录如下：