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第四單元《電磁鐵》單元知識清單
第15課《電磁鐵（一）》
認識電磁鐵：電磁鐵的基本結構——鐵芯和線圈。小馬達里由鐵芯和線圈構成的裝置是電磁鐵。
做個電磁鐵，試一試有什么發現？
通電時，電流通過繞在鐵芯上的線圈產生磁性，斷電后磁性消失。電磁鐵是將電能轉換為磁能的裝置。【注意：不能長時間通電】
【探究技能】根據電磁鐵和磁鐵都能吸鐵，推想電磁鐵可能具有磁鐵的其他性質，就是在進行類比推理。類比推理的結果僅僅是一種可能性，推理結果是否正確需要進一步驗證。
4.我根據磁鐵的性質推想電磁鐵可能具有這些性質：
（1）有磁性，能吸鐵。
（2）有兩個磁極（N、S），即南極和北極，磁極的吸鐵能力最強，這兩個磁極能指示南北方向。
（3）同極相斥，異極相吸。
5.用普通的鐵釘作鐵芯，制成電磁鐵，斷電后有時鐵芯磁性不會立即消失。怎樣才能讓電磁鐵斷電后鐵芯的磁性立即消失呢？
（1）為了使電磁鐵斷電立即消磁，往往采用消磁較快的的軟鐵或硅鋼材料來制做電磁鐵。
（2）一般的鐵釘或鋼釘經過煅燒后可變成軟鐵再作鐵芯用。
6.【活動名稱】制作簡易電磁鐵
【活動目標】學會制作簡易電磁鐵
【活動材料】鐵釘、導線(選擇稍微硬些容易定型的導線)、曲別針、干電池。
【活動過程】
（1）在鐵釘上按同一方向纏繞導線20圈(匝)左右或更多。
（2）將導線兩端分別連接在電池的兩極，嘗試用釘帽一端吸引曲別針。
（3）比較不同的電磁鐵吸引曲別針的個數。
（4）觀察:斷電后電磁鐵還有沒有磁性。
（5）得出結論:電磁鐵通電后產生磁性，斷電后磁性消失。
7.【拓展資料】電磁鐵是通電產生電磁的一種裝置。在鐵芯的外部纏繞與其功率相匹配的導電繞組，這種通有電流的線圈像磁鐵一樣具有磁性，它也叫做電磁鐵（electromagnet）。我們通常把它制成條形或蹄形狀，以使鐵芯更加容易磁化。另外，為了使電磁鐵斷電立即消磁，我們往往采用消磁較快的的軟鐵或硅鋼材料來制做。這樣的電磁鐵在通電時有磁性，斷電后磁就隨之消失。電磁鐵在我們的日常生活中有著極其廣泛的應用，由于它的發明也使發電機的功率得到了很大的提高。
【原理】當在通電螺線管內部插入鐵芯后，鐵芯被通電螺線管的磁場磁化。磁化后的鐵芯也變成了一個磁體，這樣由于兩個磁場互相疊加，從而使螺線管的磁性大大增強。為了使電磁鐵的磁性更強，通常將鐵芯制成蹄形。但要注意蹄形鐵芯上線圈的繞向相反，一邊順時針，另一邊必須逆時針。如果繞向相同，兩線圈對鐵芯的磁化作用將相互抵消，使鐵芯不顯磁性。另外，電磁鐵的鐵芯用軟鐵制做，而不能用鋼制做。否則鋼一旦被磁化后，將長期保持磁性而不能退磁，則其磁性的強弱就不能用電流的大小來控制，而失去電磁鐵應有的優點。
【應用】電磁鐵是可以通電流來產生磁力的器件，屬非永久磁鐵，可以很容易地將其磁性啟動或是消除。例如：大型起重機利用電磁鐵將廢棄車輛抬起。
當電流通過導線時，會在導線的周圍產生磁場。應用這性質，將電流通過螺線管時，則會在螺線管之內制成均勻磁場。假設在螺線管的中心置入鐵磁性物質，則此鐵磁性物質會被磁化，而且會大大增強磁場。
一般而言，電磁鐵所產生的磁場與電流大小、線圈圈數及中心的鐵磁體有關。在設計電磁鐵時，會注重線圈的分布和鐵磁體的選擇，并利用電流大小來控制磁場。由于線圈的材料具有電阻，這限制了電磁鐵所能產生的磁場大小，但隨著超導體的發現與應用，將有機會超越現有的限制。
第16課《電磁鐵（二）》
磁鐵有兩極，兩極是固定不變的。電磁鐵也有南極和北極兩個磁極。同極相斥，異極相吸。
改變線圈纏繞的方向或改變線圈與干電池正負極的連接方向，電磁鐵的磁極會發生改變。
判斷磁鐵N極和S極的方法：用未知極性的磁鐵的一端去靠近已知N極和S極的磁鐵（或小磁針）的一端，如果互相排斥，說明它們是同名磁極，如果相互吸引，說明它們是異名磁極，但要注意排除僅僅是磁鐵吸鐵而造成的吸引現象。因此最好用未知極性的磁鐵的一端分別去靠近已知N極和S極的磁鐵(或小磁針)的兩端，發現一端相互吸引、另一端相互排斥，方能做出最后的正確判斷。之后用自制的電磁鐵的釘尖一端分別靠近小磁針的兩端，根據互相排斥或吸引的情況判斷電磁鐵釘尖一端是N極還是S極。
用干電池、U形鐵芯、導線做一個U形電磁鐵，找一找它的磁極。
如果按照同一個方向纏繞線圈，U形電磁鐵就是一個變形的條形磁鐵，只不過是把條形彎折成U形罷了。通電后，它的兩端就是兩極，即N極和S極，并且U形電磁鐵的磁極是可以改變的，如圖A。如果U形鐵芯兩邊纏繞線圈的方向不一致，相當于形成了兩個電磁鐵，如圖 B。
【實驗名稱】電磁鐵的極性實驗
【實驗目的】研究改變電磁鐵磁極的方法。
【實驗材料】自制電磁鐵、電池、小磁針。
【實驗過程】
（1）給電磁鐵通電后，讓其一端與小磁針接近，找出電磁鐵的兩極。
（2）改變連接電池正負極的方向，觀察電磁鐵的兩極有沒有變化。
（3）改變線圈的纏繞方向，觀察電磁鐵的兩極有沒有變化。
【實驗結論】電磁鐵的兩極會改變，改變連接電池正負極方向或改變線圈纏繞方向都會改變電磁鐵的磁極。
第17課《電磁鐵（三）》
1.電磁鐵的磁力大小是可以改變的。通過增加線圈匝數、干電池的節數等，可以增大電磁鐵的磁力。
2.電磁鐵在生產、生活中的應用：
答：電磁選礦機、音箱、耳機、磁懸浮列車、電磁起重機、電鈴等。
3.【實驗名稱】電磁鐵的磁力大小實驗
【實驗目的】探究影響電磁鐵磁力大小的因素。
【實驗材料】電池、導線、鐵釘、曲別針等。
【實驗過程】
（1）在鐵釘上纏繞一定匝數的導線。然后串聯不同數量的電池，分別觀察并記錄吸起曲別針的數量。
（2）在同一個鐵釘上先后纏繞不同匝數的導線。然后申聯相同節數的電池，分別觀察吸起曲別針的數量。
【實驗結論】
（1）影響電磁鐵磁力大小的因素有串聯電池的數量和線圈纏繞的匝數。
（2）串聯電池數量越多，電磁鐵的磁力越大;線圈纏繞匝數越多，電磁鐵的磁力越大。
4.設計并制作一個電磁起重機玩具。
【提示：電磁起重機工作原理】電磁起重機的工作原理基于電磁鐵的特性。當電流通過電磁鐵的線圈時，會產生磁場，這個磁場能夠吸引鐵質物體。鐵芯在通電螺線管內部時，會被磁化，從而增強電磁鐵的磁性。鐵芯通常制成蹄形，并且線圈的繞向需要相反，以確保磁性的增強。重要的是，電磁鐵的鐵芯通常使用軟鐵制作，而不是鋼，因為鋼一旦被磁化后，會長期保持磁性，不利于控制磁性的強弱。電磁起重機主要由電磁部分和機械部分組成。電磁部分負責產生磁力，而機械部分則將磁力轉化為機械能，以實現物體的搬運和提升。電磁起重機通過控制線圈中的電流來產生磁力，利用電磁感應原理，可以在短時間內完成更多的工作，并且可以精確地控制提升和下降的速度。
綜上所述，電磁起重機的工作原理是通過控制線圈中的電流來產生強大的磁力，從而輕松地搬運和提升重物。
【單元評價】
電磁鐵的性質：
（1）電磁鐵也具有磁鐵的性質：有磁性、有南、北兩個磁極、能指示南北方向。
（2）通電時電磁鐵有磁性，斷電后磁性消失
（3）電磁鐵的磁極會發生改變。改變線圈纏繞的方向或改變線圈與干電池正負極的連接方向，可以改變電磁鐵的磁極。
（4）電磁鐵的磁力大小可以改變。通過增加線圈匝數、干電池的節數等，可以增大電磁鐵的磁力。
2.我設計的研究電磁鐵的磁力大小是否與鐵芯有關的對比實驗：
【實驗名稱】電磁鐵的磁力大小是否與鐵芯有關的對比實驗
【實驗材料】電磁鐵套裝、粗細不同的三根鐵芯、曲別針等
【我的猜想】當電磁鐵的線圈和通過線圈的電流不變時,電磁鐵的鐵芯越粗磁力越大.
【不同條件】鐵芯的粗細,分別用三根其他條件相同而粗細不同的鐵芯.
【實驗過程】（1）對細鐵芯的電磁鐵通電，并用它來吸引曲別針，記錄可吸引的數量。
（2）對中等粗細鐵芯的電磁鐵通電,并用它來吸引曲別針，記錄可吸引的數量。
（3）對粗鐵芯的電磁鐵通電,并用它來吸引曲別針，記錄可吸引的數量。
（4）整理好實驗工具
（5）通過比較分析實驗記錄,得出結論
【實驗結論】電磁鐵的磁力與鐵芯的粗細有關。當電磁鐵的線圈和通過線圈的電流不變時,鐵芯越粗,電磁鐵磁力越大。

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