初中物理备课参考 电磁铁

第四节电磁铁

【要点精讲】

一、电磁铁释义：通电产生电磁的一种装置。在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组，这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性，它也叫做电磁铁(electromagnet)。我们通常把它制成条形或蹄形状，以使铁芯更加容易磁化。另外，为了使电磁铁断电立即消磁，我们往往采用消磁较快的的软铁或硅钢材料来制做。这样的电磁铁在通电时有磁性，断电后磁就随之消失。电磁铁在我们的日常生活中有着极其广泛的应用，由于它的发明也使发电机的功率得到了很大的提高。

二、电磁铁的分类

1.按电流分：

(1)交流电磁铁

(2)直流电磁铁

2.按用途分

(1)牵引电磁铁

(2)框架式电磁铁

(3)自保持电磁铁

(4)吸盘电磁铁

(5)管状式电磁铁[1]

三、电磁铁优点

电磁铁有许多优点：电磁铁磁性的有无可以用通、断电流控制；磁性的大小可以用电流的强弱或线圈的匝数来控制；也可改变电阻控制电流大小来控制磁性大小；它的磁极可以由改变电流的方向来控制，等等。即：磁性的强弱可以改变、磁性的有无可以控制、磁极的方向可以改变，磁性可因电流的消失而消失。

四、电磁铁应用

1.电磁铁是电流磁效应（电生磁）的一个应用，与生活联系紧密，如电磁继电器、电磁起重机、磁悬浮列车、电磁流量计等。

2.电磁铁可以分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类型。如果按照用途来划分电磁铁，主要可分成以下五种：

（1）牵引电磁铁──主要用来牵引机械装置、开启或关闭各种阀门，以执行自动控制任务。

（2）起重电磁铁──用作起重装置来吊运钢锭、钢材、铁砂等铁磁性材料。

（3）制动电磁铁──主要用于对电动机进行制动以达到准确停车的目的。

（4）自动电器的电磁系统──如电磁继电器和接触器的电磁系统、自动开关的电磁脱扣器及操作电磁铁等。

（5）其他用途的电磁铁──如磨床的电磁吸盘以及电磁振动器等。

五、奥斯特实验表明：通电导线和磁体一样，周围存在着磁场；电流的磁场方向跟电流方向有关。

那么通电螺线管也应该存在磁场，实验表明通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极。在判断通电螺线管的磁极是，用右手螺旋定则：判断螺线用安培，右手紧握螺线管。电流方向四指指，N极指向拇指端。

六、电磁铁的工作原理及应用：把螺线管紧密地套在一个铁芯上，就构成了一个电磁铁。

七、影响电磁铁磁性强弱的因素：

1. 电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性；

2. 通入电磁铁的电流越大，它的磁性越强；

3. 在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。

【相关链接】

早在1820年，丹麦的奥斯特就发现了这一原理。1822年，法国物理学家阿拉戈和吕萨克才发现，当电流通过其中有铁块的绕线时，它能使绕线中的铁块磁化。这实际上是电磁铁原理的最初发现。1823年，斯特金也做了一次类似的实验：他在一根并非是磁铁棒的U型铁棒上绕了18圈铜裸线，当铜线与伏打电池接通时，绕在U型铁棒上的铜线圈即产生了密集的磁场，这样就使U型铁棒变成了一块“电磁铁”。这种电磁铁上的磁能要比永磁能大放多倍，它能吸起比它重20倍的铁块，而当电源切断后，U型铁棒就什么铁块也吸不住，重新成为一根普通的铁棒。

斯特金的电磁铁发明，使人们看到了把电能转化为磁能的光明前景，这一发明很快在英国、美国以及西欧一些沿海国家传播开来。

1829年，美国电学家亨利对斯特金电磁铁装置进行了一些革新，临朐昌盛磁电绝缘导线代替裸铜导线，因此不必担心被铜导线过分靠近而短路。由于导线有了绝缘层，就可以将它们一圈圈地紧紧地绕在一起，由于线圈越密集，产生的磁场就越强，这样就大大提高了把电能转化为磁能的能力。到了1831年，亨利试制出了一块更新的电磁铁，虽然它的体积并不大，但它能吸起1吨重的铁块

【典型分析】

1.如图9-3-9所示，若要使滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧秤的示数变小，则变阻器接入电路的方式可以是（）

图9-3-9

A.C接E，D接F

B.C接E，B接F

C.A接E，D接F

D.Z接E，B接F

【答案】B

【解析】弹簧秤的示数大小与通电螺线管的磁极作用有关。弹簧秤的示数变大还是变小与通电螺线管的磁性强弱变化有关。当C接E、D接F时，及A接E、B接F时，电路中的电流不变化，螺线管磁性强弱不变化。当C接E、B接F，滑片P向右移动时，可判断螺线管上部是S极，且磁性增强，磁铁受到向上的斥力，且斥力增强，弹簧秤的示数减小。当A接E、

D接F，滑片P向右移动时，电阻变大，电流减小，螺线管的极性未变而强度减小，弹簧秤的示数应增大。

2.把图9-3-15中的电磁铁连入你设计的电路中（在方框内完成），要求：

图9-3-15

A.电路能改变电磁铁磁性的强弱；

B.使小磁针静止时如图所示。

【答案】如图所示

【解析】要改变电磁铁的磁性强弱，需在电路中串联一个滑动变阻器。根据小磁针的N极、S极，可确定线圈中的电流方向，从而确定电源在电路中的接法。

【中考案例】

1.(2012江苏苏州)开关S闭合后，小磁针静止时的指向如图9-3-8所示。由此可知（）

图9-3-8

A.a端是通电螺线管的N极，c端是电源正极

B.a端是通电螺线管的N极，c端是电源负极

C.b端是通电螺线管的N极，d端是电源正极

D.b端是通电螺线管的N极，d端是电源负极

【答案】D

【解析】根据磁极性质可以判断通电螺线管b端为N极，再根据安培定则判定电流方向是从c经通电螺线管回到d的。故选项D正确。

2.（2012河南通州）关于电磁铁的叙述中不正确的是（）

A.通过的电流大的那个电磁铁其磁性不一定大

B.通过的电流大、线圈匝数少的那个电磁铁其磁性一定强

C.线圈匝数多的那个电磁铁其磁性不一定强

D.铁芯相同、线圈匝数多且通过的电流大的那个电磁铁其磁性一定强

【答案】B

【解析】电磁铁的磁性强弱与插入的铁芯、所通电流的大小及线圈匝数的多少三个因素有关。