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第152期  总第5498期  2017年10月24日  星期二
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电磁铁里的奥秘
来源:本站原创 作者:admin 发布日期:2017-10-24 09:54:02

电磁铁是可以通过电流来产生磁力的器件。空气开关、普通电熨斗、电话听筒、电热水壶,同学们猜猜,以上四个物品中,哪些利用到了电磁铁的工作原理?小编来揭秘:空气开关、电话听筒都利用了电流的磁效应;而普通电熨斗、电热水壶是把电能转化为内能,是利用电流的热效应。同学们答对了吗?本期,我们就来探探电磁铁里的奥秘。

实验目的
了解电磁铁的原理,动手制作电磁铁吸铁石,培养同学们的实践动手能力和科学探究精神。
实验材料
铜线、铁钉、铁珠、1号电池和手套。
注意事项
给电磁铁通电时,请戴上厚手套。整个实验请在家长的陪同下完成。
实验步骤
1.实验所需铜线可以从五金店购买,或者从家中废旧的小马达上拆。拆线时需要用到一些工具,所以这一步最好由家长来操作,以免误伤同学们。

2.准备一个常用规格的铁钉,将铜线一圈圈地缠绕在铁钉上。这一步需要耐心,缠绕时注意每一圈之间不能有空隙,否则会影响实验效果哦。

3.以下是我们缠绕好的效果。如果两头铜线有弯曲,可以小心地用泡沫纸拉平,同学们注意不要划伤手指。

4.将铁珠倒入碗中,我们先尝试将制作好的线圈放入装有铁珠的碗里,看看会发生什么。很遗憾,什么也没有发生。看来,仅仅用铜线和铁钉,并不能产生磁力。


5.如果将整个装置通上电,会不会有不同的效果呢?先不急,接下来的步骤我们戴上手套后再进行操作。手套戴好后,我们将铜线的两端分别贴在1号电池的正负极上,然后将这一装置放入碗内。哇!小铁珠们乖乖地被吸住了!但铜线一旦离开电池,小铁珠们又立马回到碗里了。

 

实验原理
电磁铁属于非永久磁铁,可以很容易地将其磁性启动或是消除。我们通常把它制成条形或马蹄形状,以使铁芯更加容易磁化。神奇的是,这样的电磁铁在通电时有磁性,但断电后磁性就随之消失了。需要特别注意的是,电磁铁的铁芯用软铁制作,而不能用钢制作。因为钢一旦被磁化后,将长期保持磁性而不能退磁,其磁性的强弱就不能用电流的大小来控制,失去了电磁铁应有的优点。
谁发现了电磁铁原理
早在1820年的春天,丹麦人奥斯特在一次偶然中发现了这一原理。1822年,法国物理学家阿拉戈和吕萨克发现,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。这就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形铁棒上绕了18圈铜裸线,当铜线与伏打电池接通时,绕在U形铁棒上的铜线圈即产生了密集的磁场,这样就使U形铁棒变成了一块电磁铁。这种电磁铁上的磁性很大,竟能吸起比它重20倍的铁块。
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,用磁电绝缘导线代替裸铜导线。到了1831年,亨利试制出了一块更厉害的电磁铁,虽然它的体积并不大,但它能吸起1吨重的铁块。磁力大小与什么有关
同学们知道吗,电磁铁磁力的强弱主要由四个因素决定:一是磁芯的材料,熟铁芯磁场最强,而空气芯磁场最弱;二是缠绕在铁芯上线圈的匝数;三是线圈中电流的强度;四是缠绕的导线与铁芯的距离。
形状相同的电磁铁,电流越大、匝数越多,磁性就越强。铁芯的情况要复杂一些,铁芯的长短粗细要与线圈多少、电流大小相匹配。也就是说,不是铁芯越粗越好,也不是铁芯越细越好。
另外,马蹄形铁芯比条形铁芯磁力强,因为它把南北极的磁力集中在了一起。

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