Question

4．如图所示，是某学习小组同学设计的研究电磁铁的实验电路图．
（1）当闭合开关S时，小磁针将向顺时针（选填“顺时针”或“逆时针”）方向转动．
（2）要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过滑动变阻器滑片的滑动来实现；要判断电磁铁磁性强弱，可观察吸引大头针的多少来确定．
（3）如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，磁性越强；
②比较实验1和4（或“2和5”或“3和6”），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，磁性越强．
（4）在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出了一个问题：“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你对此的猜想：电磁铁的磁性强弱可能与线圈内的铁芯大小有关；
②现有两根大小不同的铁芯，利用本题电路说出验证你猜想的方法：保证两次电路中的线圈匝数和电流相同，让两次插入的铁芯的大小不一样，看吸引的铁钉数目的多少，如果两次吸引的数目不一样，则说明磁性的强弱与铁芯的大小有关．

Answer 1

分析 （1）根据电流方向由安培定则可判定磁极方向，由磁场的分布可判断小磁针的运动；
（2）由影响电磁铁强弱的因素可判断磁性的变化．滑动变阻器的作用：通过移动滑动变阻器的滑片，改变连人电路电阻大小，来改变电路中的电流；磁性的大小是通过吸引物体的多少；
（3）电磁铁磁性强弱影响因素：电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯．在电流和铁芯一定时，线圈的匝数越多，电磁铁磁性越强；在线圈和铁芯一定时，电流越大，电磁铁磁性越强；在线圈和电流一定时，有铁芯时电磁铁磁性越强；
（4）探究电磁铁磁性强弱跟电流关系时，控制线圈匝数和铁芯一定；探究电磁铁磁性强弱跟线圈匝数关系时，控制铁芯和电流大小一定；探究电磁铁磁性强弱跟铁芯大小关系时，要控制电流和线圈匝数一定．这种方法是控制变量法．通过电磁铁吸引铁钉多少来反映，电磁铁吸引铁钉越多，电磁铁磁性越强，这种方法是转换法．

解答 解：（1）开关闭合后，由安培定则可知螺线管上方为N极，故小磁针S极会向下转动，N极向上转动，故小磁针顺时针转动；
（2）实验时，移动滑动变阻器的滑片，可以改变电路中的电流大小；要判断电磁铁磁性强弱，可观察吸引大头针的多少；
（3）①比较实验中的1、2、3（或4、5、6）可以看出，在线圈的匝数相同时，电流从0.8A增加到1.5A时，吸引铁钉的个数由5枚增大到10枚，说明在线圈的匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；
②比较实验中的1和4（或2和5或3和6）可以得出通过电磁铁的电流都为0.8A时，线圈匝数50匝的吸引5枚铁钉，线圈匝数为100匝的吸引铁钉7枚，说明在通过电磁铁的电流相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强．
（4）①电磁铁的磁性强弱可能跟铁芯大小有关．探究电磁铁磁性强弱跟铁芯大小关系时，控制电流和线圈匝数不变，改变铁芯大小．
②验证方案：保证两次电路中的线圈匝数和电流相同，让两次插入的铁芯的大小不一样，看吸引的铁钉数目的多少，如果两次吸引的数目不一样，则说明磁性的强弱与铁芯的大小有关．
故答案为：（1）顺时针；（2）滑动变阻器滑片的滑动；吸引大头针的多少；（3）①越大；②磁性越强；（4）①电磁铁的磁性强弱可能与线圈内的铁芯大小有关；②保证两次电路中的线圈匝数和电流相同，让两次插入的铁芯的大小不一样，看吸引的铁钉数目的多少，如果两次吸引的数目不一样，则说明磁性的强弱与铁芯的大小有关．

点评 掌握电磁铁磁性强弱的影响因素，利用控制变量法和转换法，探究电磁铁磁性强弱跟各因素之间的关系．