文档内容
专题 12 初中物理探究实验（7）
——电磁学中的三个探究实验梳理
探究实验一、探究通电螺线管外部的磁场分布
【猜想】
通电螺线管周围的磁场可能与条形磁体周围的磁场相似；磁场的方向可能与电流的方向有关。
【设计实验】
（1）如图所示，用铜导线穿过一块硬板绕成螺线管，将小磁针放在硬板的不同位置，然后给螺线管
通电，分别记录下小磁针在各个位置静止时N极的指向.
（2）在前面的装置中，改变电流的方向，对照上次实验中的现象，观察小磁针的N极指向是否与原
来相同.
【进行实验与收集证据】
1. 如图（a）所示，接通电路，将小磁针放在螺线管周围的不同位置，记录螺线管周围各点的磁场方
向，画出通电螺线管外部的磁感线。
2. 如图（b）所示，把电池的正负极对调（改变电流的方向），再重复上述步骤. 画出通电螺线管外
部的磁感线。
条形磁体
【分析与论证】
1. 比较所画的两幅图，它们有哪些相同和不同之处?
2. 通电螺线管外部的磁场方向与电流方向有关吗?
3. 实验结论
通电螺线管外部的磁场与条形磁体周围的磁场相似；通电螺线管外部的磁场方向与电流方向有关。【例题1】在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中：
（1）小明将小磁针放在螺线管周围不同的位置如图（a）所示，放小磁针的目的是__________；
（2）闭合开关后观察到如图（b）所示的现象，说明通电螺线管周围存在_____________；
（3）通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关，你怎样验证，方法是______________。
探究实验二、探究影响电磁铁磁性强弱的因素
【猜想与假设】
电磁铁磁性的强弱可能与电流的大小、线圈的匝数有关。
【设计实验】
1. 实验器材
三个匝数不同的电磁铁、学生电源、电流表、开关、导线、大头针、滑动变阻器等。
2. 实验电路
把电磁铁、学生电源（带开关）、滑动变阻器、电流表等组成串联电路。
【进行实验】
1. 研究电磁铁的磁性强弱跟电流的关系。
C
甲 乙
按照电路图甲，把滑动变阻器、电流表和一定匝数的电磁铁串联起来，移动变阻器的滑片P，改变电
路中的电流。观察电流大小不同时，电磁铁吸引铁钉的数目有什么变化。实验现象：电流越大，电磁铁能吸引的铁钉数越多。
2. 研究电磁铁的磁性跟线圈匝数的关系
如图乙所示，把三个匝数不同的电磁铁串联在电路中，可以控制通过的电流相等，通过比较吸引的
铁钉的数量比较磁性的强弱。
实验现象：电流相等时，匝数越多，吸引的铁钉越多。
【分析和论证】
1. 图甲所示实验中，线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，吸引铁钉的数目越多，说明电磁铁的
磁性越强；
2. 图乙所示实验中，电流大小相同时，线圈匝数多的电磁铁吸引铁钉的数目多，说明线圈匝数越多，
磁性越强。
【实验结论】
电磁铁的磁性强弱与通过的电流和线圈的匝数有关：
①线圈匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强；
②电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
【交流与评估】
1. 电磁铁的优点：
电磁铁磁性有无，可用电流的通断来控制；电磁铁磁性强弱，可用改变电流的大小来控制；电磁铁
的极性变换，可用改变电流的方向来实现。
2. 实验涉及到的方法：控制变量法、转换法。
3. 电磁铁是一个带有铁芯的通电螺线管。
4. 该实验过程中改变电流的大小是通过改变滑动变阻器的阻值实现的.
6. 该实验中滑动变阻器的作用是：保护电路、改变电流大小。
7. 在实验中可以使用电流表测量电流，从而探究电流对通电螺线管磁性的强弱的影响。
8. 实验中用铁棒而不用钢棒的原因：钢棒被磁化后成为永磁铁，断电后仍有磁性，大头针不会掉下来。
【例题2】小薛和小程同学在做“探究影响电磁铁磁性强弱因素”的实验时，提出以下猜想：
猜想一：电磁铁磁性强弱与通过线圈的电流有关；
猜想二：电磁铁磁性强弱与线圈的匝数有关；
猜想三：电磁铁磁性强弱与铁芯的形状有关。
为了验证猜想，他们准备的实验器材有：新干电池2节、相同的大铁钉若干、大头针若干、长导线1
根、细线若干。用其中两个大铁钉绕成电磁铁A和B，电路如图所示。请你完成下列内容。（1）实验中要通过观察电磁铁吸引大头针的___________，来判断电磁铁磁性的强弱；
（2）如图，将两个电磁铁的线圈串联，是为了验证猜想____（选填“一”、“二”或“三”）；
（3）如图，把电磁铁A和B串联，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片P，发现电磁铁A总能吸
引更多的大头针，由此得出的结论是：当___________、__________相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的
磁性越______（选填“强”或“弱”）；
（4）为了验证猜想三，小程用细线分别把2个、3个铁钉捆绑在一起，再用长导线分别缠绕铁钉6
圈，制成电磁铁C和D，连成电路如图所示，通过比较得出，电磁铁磁性强弱与铁芯的形状_______（选
填“有关”或“无关”）。
探究实验三、探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
【设计与进行实验】
1. 实验器材
磁性不同的蹄形磁体、导线、金属棒、灵敏电流计、开关等.
2. 实验装置如图所示.
3. 实验步骤
（1）探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件.
①让导体AB静止在磁场中，闭合开关，观察回路中是否有感应电流产生.
②在电路闭合时，让导体AB分别沿磁场方向运动和做切割磁感线运动，观察回路中是否有感应电流
产生。
③实验现象记录表
实验序号 电路部分导体AB在磁场中 电流的有无
1 电路断开 无
2 静止 无
3 向上、向下运动 无4 向前、向后运动 无
5 向左、向右运动（切割磁感线） 有
6 斜着运动（切割磁感线） 有
（2）探究导体在磁场中运动时产生感应电流的方向.
①保持磁场的方向不变，改变导体水平运动的方向（向左或向右），观察电流表指针偏转的方向。
②保持导体运动的方向不变，改变磁场的方向（磁极对调），观察电流表指针偏转的方向。
【分析与论证】
（1）在电路闭合时，导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流。
（2）保持磁场的方向不变，改变导体水平运动的方向（向左或向右），电流表指针偏转的方向相反，表
明感应电流的方向与导体运动的方向有关。
（3）保持导体运动的方向不变，改变磁场的方向（磁极对调），电流表指针偏转的方向相反，表明
感应电流的方向与磁场的方向有关。
实验结论：
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就会产生感应电流，这种现象叫做电
磁感应。感应电流的方向与导体运动的方向和磁场方向有关。
【交流与评估】
（1）本实验通过灵敏电流计指针的偏转情况，说明电路中是否产生感应电流和产生的感应电流的方
向. 实验过程中灵敏电流计的指针偏转不明显，可以采取的改善方法：增大金属棒切割磁感线的速度或换
用磁性更强的磁体或增加切割磁感线的导线的长度等.
（2）闭合开关，金属棒做切割磁感线运动时，将机械能转化为电能，这是电磁感应现象，这一原理
在生活中的应用有动圈式话筒、发电机等.
（3）实验中，若金属棒无论怎样移动，发现灵敏电流计指针都不偏转，出现这种情况的原因可能是
开关未闭合.
（4）实验中，闭合开关后，若金属棒不动，左右移动磁体，金属棒切割了磁感线，电路中会产生感
应电流.
（5）金属棒的材料不能是铁、钴、镍，避免因磁化而影响实验结论.
【例题3】小聪用如图所示的装置探究什么情况下磁可以生电。
（1）比较1、2（或1、3）实验想象可知，闭合电路的一部分导体在磁场中做_______运动时，导体
中就产生电流；序号 实验操作 电流表指针偏转情况
1 保持导体与磁体静止 不偏转
2 保持磁体静止，导体水平向左切割磁感线 向右偏转
3 保持磁体静止，导体水平向右切割磁感线 向左偏转
…
（2）要使感应电流方向发生改变，可采取的具体措施是：_______（选填字母）；
A．使用磁性更强的磁体
B．保持磁体静止，只改变导体水平运动的方向
C．上下调换磁极，同时改变导体水平运动的方向
（3）从能量的角度来分析，感应电流的产生过程是_______能转化为电能；
（4）上述实验中，若导体AB不动，采用_______的方法，也可以产生感应电流；
（5）实验时，将导体棒AB换成多根直导线并在一起的线圈，相当于多个通电导线并联后进行切割
磁感线运动，在相同条件下，电流表指针偏转幅度比上面实验_______（选填“大”或“小”），所以实
验时尽量选用________（选填“线圈”或“直导线”），效果才会更明显。
综合练习
1．如图所示，在电磁铁的正上方用弹簧悬挂一条形磁铁，闭合开关后，将滑动变阻器的滑片P从a
端移到b端的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．小灯泡变亮，弹簧伸长 B．小灯泡变暗，弹簧伸长
C．电流表示数变大，弹簧收缩 D．电流表示数变小，弹簧收缩
2．为探究“电磁铁磁性强弱与哪些因素有关”，实验小组连接了如图所示的实验电路，开关S闭合。下列说法正确的是（ ）
A．比较甲、乙铁钉吸引大头针的数量可得出电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系
B．乙铁钉的下端是N极
C．大头针的下端散开是因为异名磁极相互排斥
D．向左移动滑动变阻器的滑片P，甲、乙吸引大头针的个数均会增多
3．九年级的同学们做“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验，他们用相同的铁钉和漆包线制成
了甲、乙两电磁铁，并设计了如图1所示的电路。请你回答下列问题。
（1）图1所示的电路主要研究的是电磁铁磁性强弱与______的关系；
（2）将甲、乙两电磁铁串联起来的目的是：______；
（3）由图1中的实验现象可知，电磁铁______（选填“甲”或“乙”）的磁性强；
（4）将图1中甲电磁铁放大为图2，钉尖是磁铁的______极；若让钉尖再多吸一些大头针，滑动变
阻器的滑片P应向______（选填“左”或“右”）端移动。
（5）实验过程中小明发现电磁铁吸引的大头针下端是分散开的，原因是______。
4．在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中：
（1）将小磁针放在螺线管周围不同的位置如图甲所示，闭合开关后观察到的现象是______，此实验
说明______；
（2）在穿过螺线管的平板上撒上铁屑，当有电流通过，铁屑的分布情况如图乙所示，此实验说明
______周围的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布相似。
（3）将图甲中的电源正、负极对调，闭合开关，会发现小磁针的偏转方向______（选填“不改变”或“发生改变”），说明______两端的极性和电流方向有关。
4．如图是探究“通电螺线管外部的磁场方向”的实验装置。实验中，用小磁针的_______极指向来
判断通电螺线管外部某点的磁场方向；断开开关，将电源的正负极对调，再闭合开关，将观察到小磁针
________。
5．在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中：
（1）小明将小磁针放在螺线管周围不同的位置如图（a）所示，放小磁针的目的是___________，闭
合开关后观察到如图（b）所示的现象，说明通电螺线管周围存在___________；
（2）如图（c）所示是通电螺线管周围的有机玻璃板上的小磁针分布状态，观察可知通电螺线管的
外部磁场与________的磁场相似；
（3）通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关，你怎样验证，方法是___________；
（4）小明猜想通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小都有关。为此他又设计了如图（d）
所示的实验。实验中，他将开关S从l换到2上时，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数及吸引的
大头针数目，此时调节滑动变阻器是为了_________，来研究通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。
6．小明在探究“怎样产生感应电流”的实验中，用导线将金属棒、开关、灵敏电流计连接成如图所
示的电路．请你参与探究并回答下列问题：
（1）悬挂金属棒静置于U形磁铁的磁场中，此时两极正对区域磁感线的箭头方向是竖直向____（选
填：“上”或“下”）．（2）灵敏电流计的作用是用来检测_______的．若闭合开关后并未发现电流计指针偏转，经检查器
材均完好，各器材间连接无误，那么接下来你认为最应该关注的器材是________．
（3）小明认为是原来磁铁的磁性太弱所致，他提出更换磁性更强的磁铁，就在他移动原磁铁时，你
发现电流计的指针出现了晃动，你认为接下来最应该做什么来找到让电流计指针偏转的原因____．（仅
写出最应该进行的一步操作）
（4）就根据上述探究过程，小明就说：“我们找到产生感应电流的秘密了!”此时你对小明的“成
果发布”作何评价_______？
7．如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置。
次
AB棒在磁场中的运动情况 是否有感应电流
数
1 静止 无
沿磁场方向运动（不切割磁感
2 无
线运动）
3 切割磁感线运动 有
（1）实验中，AB棒的材料可能是______ （填“塑料”或“铝”）；
（2）我们可以通过灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生；还可以通过指针偏
转的方向判断______；
（3）闭合开关，实验探究过程记录如表所示：
根据实验现象，初步得出电路中产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做______
运动，在该运动过程中，主要将机械能转化为电能；
（4）保持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验，是为了探究感应电流方向与
______的关系；
（5）若将此装置中灵敏电流计换成______，可进一步探究电动机的工作原理。
8．小雪设计了以下探究实验，请回答下列问题。（1）图甲中，闭合开关，给铜棒ab通电，ab向右运动，表明ab在磁场中受到 ______的作用；
（2）图甲中，磁场方向不变，对调电源正负极，连接电路，闭合开关，发现铜棒ab向左运动，这
表明 ___________；
（3）图乙中，当开关闭合，导体棒AB向右运动时，电流表指针 ___________；
（4）通过图乙实验可得：闭合电路的部分导体在磁场中做 ________运动，导体中会产生感应电流；
（5）请列举一个利用乙图实验结论的生活实例 __________。
9．发电机是如何发电的呢，同学们用如图所示的装置进行探究；
（1）当导体ab静止悬挂起来后，闭合开关，灵敏电流计G指针不偏转，说明电路中________(填
“有”或“无”)电流产生；
（2）小芳无意间碰到导体ab，导体ab晃动起来，小明发现电流表指针发生了偏转，就说：“让导
体在磁场中运动就可产生电流。”但小芳说：“不一定，还要看导体怎样运动。”为验证猜想，它们继
续探究，并把观察到的现象记录如下
序号 磁体摆放方向 ab运动方向 电流计指针偏转情况
1 竖直上下运动 不偏转
2 N极在上 水平向左运动 向右偏转
3 水平向右运动 向左偏转
4 竖直上下运动 不偏转
5 N极在下 水平向左运动 向左偏转
6 水平向右运动 向右偏转
分析实验现象后，同学们一致认为小芳的观点是______(填“正确”或“错误”)的，比较第2、3次
实验现象发现，产生的电流的方向跟_____有关；比较第3、6次实验现象发现，产生的电流的方向还跟_____有关。
（3）在整理器材时，小明未断开开关，先撤去蹄形磁铁，有同学发现指针又偏转了，他们再重复刚
才的操作，发现电流表的指针都偏转，请教老师后得知，不论是导体运动还是磁体运动，只要闭合电路
的一部分导体在________中做________________运动，电路中就会产生感应电流，这就是发电机发电的
原理，此原理最早由英国物理学家________发现。
