自做电磁铁_物理知识

3．自做电磁铁

电磁铁在日常生活中有极其广泛的应用，它有很多优点，我们也可以自己制作。大家快动手啊！

Tools　材料和工具

●直径8毫米的膨胀螺栓两根

●漆包线（或0.6毫米单股导线）

●大头钉

●两节1号电池

●磁铁

●透明胶带

●剪刀

●小刀

Physics　物理原理

（1）分别在两个膨胀螺栓上包一层胶带，将漆包线留出约10厘米的线头，然后按同一方向均匀地在螺栓上绕100圈，留出约10厘米线头后用胶带将线头固定住；将3米左右的漆包线对折后同样均匀地绕在螺栓上，留出约10厘米线头后用胶带将线头固定好；用小刀把漆包线上的绝缘漆刮掉（如果绕的是导线则将导线头上的绝缘皮去掉）。

（2）将单线绕制的螺栓放在水平桌面（或木板）上，均匀地向螺栓洒大头钉，然后将螺栓提起，你看到了什么？把两节电池串接起来，将螺栓上线圈的两个线头分别接在电池两端使线圈内有电流通过；再将大头钉均匀地洒在螺栓上，然后将螺栓提起，你又看到了什么？

（3）只用一只电池给线圈通电然后向螺栓上均匀地洒大头钉，提起通电的螺栓；观察这次能够吸起来的大头钉数量和前次相比有什么变化？把电池的方向掉换一下，再试试看看用一节电池但电流方向不同吸起的大头钉数量变化。

（4）给绕双线螺栓的线圈通电，同样均匀地向上洒大头钉，然后将它提起，你发现了什么？用剪刀将双线起始端剪开，并用小刀将剪开的两根线头绝缘层去掉，试着分别将两线头与电池的一个极相连，从双线尾选取一线头与电池另一极相连，同样在螺栓上均匀地洒上大头钉，你发现了什么？如果将双线头和双线尾同时分别接到电池两端会怎么样呢？

Physics　物理原理

现象1：在没有给线圈通电时，螺栓不吸引大头钉；通电后螺栓能够吸起一些大头钉。说明通电后，螺栓具有磁性使它变成了一块磁铁。通电导线周围存在场，将导线绕在铁磁性物体上，该物体就变成了电磁铁，给线圈通电时，该物体就具有磁性，能够吸引其他轻小的铁磁性物体。电磁起重机就是利用这一原理制成的；除此之外，现代控制装置中的电磁继电器和我们常见的电铃中都有电磁铁。

现象2：只用一只电池给电磁铁通电时，能够吸起的大头钉数量比用两节电池时吸起的大头钉数量少，说明电磁铁磁性的强弱跟通电时电流的强弱有关，电流大时电磁铁的磁性强。将电池方向掉换后螺栓仍然能够吸引大头钉且数量基本没有变化，说明电磁铁磁性的强弱跟电流方向没有关系。

现象3：给绕双线的螺栓通电它不能吸引大头钉，说明此时它不具有磁性，这是为什么呢？分析一下，你就可以发现双线绕时在同一段双线内电流在线圈中流动的方向刚好相反，也就是说虽然电磁铁磁性的强弱跟电流方向无关，但如果电流方向相反则可能会使磁性削弱。从更深一层次来讲，我们知道磁铁都有南、北两个磁极，通过这个实验我们能够分析得出电磁铁的磁极随电流方向的变化而发生改变。在几种连接方法中总能找到使螺栓具有磁性的连接方式；按最后一种连接方式，通电的螺栓能够吸起大头钉，说明只要两个线圈中电流方向一致螺栓就有磁性。

想一想

你能总结一下电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关吗？

超级链接

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很多倍，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

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，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。

电磁铁的发明也使发电机的功率得到了很大的提高。