電磁鐵“跨界”應(yīng)用無(wú)止境

□王倫宇

電磁鐵“跨界”應(yīng)用無(wú)止境

□王倫宇

幾種電磁現(xiàn)象的區(qū)別和在生活中的應(yīng)用，是認(rèn)識(shí)電磁現(xiàn)象的重點(diǎn)內(nèi)容.其中電磁鐵是“電生磁”現(xiàn)象在生活中的一個(gè)重大發(fā)明，若它“聯(lián)姻”其他物理知識(shí)便構(gòu)成了“跨界”的綜合應(yīng)用.

一、與電磁學(xué)其他知識(shí)“聯(lián)姻”

例1（2015·樂(lè)山）如圖1所示，小明自制了一個(gè)帶有電磁鐵的木船模型，將它放入水中漂浮，閉合開(kāi)關(guān)后，船頭會(huì)向北方偏轉(zhuǎn).請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)出螺線管的南、北極和電源的正、負(fù)極.

圖1

解析：因地磁場(chǎng)沿南北方向，地磁的N極在地理南極附近，地磁場(chǎng)的S極在地理北極附近.閉合開(kāi)關(guān)后，船頭會(huì)向北方偏轉(zhuǎn)，則螺線管右端為N極，左端為S極，再根據(jù)安培定則判斷電源左端為正極，右端為負(fù)極.

答案：如圖2所示.

圖2

點(diǎn)撥：正確求解此題除了需要掌握安培定則外，還需要知道地球本身是一個(gè)大磁體，地磁場(chǎng)的N極在地理南極附近，地磁場(chǎng)的S極在地理北極附近.

二、與力學(xué)知識(shí)“聯(lián)姻”

例2（2015·荊門(mén)）如圖3所示，閉合開(kāi)關(guān)S，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)增大.下列分析正確的是（）.

圖3

A.c端是S極，a是電源的正極

B.c端是N極，a是電源的負(fù)極

C.若滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)增大

D.若將電源正負(fù)極接線的位置對(duì)調(diào)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)增大

解析：閉合開(kāi)關(guān)后，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)增大，根據(jù)“異名磁極相互吸引”易知通電螺線管c端是N極，又利用安培定則可知電流從通電螺線管的上端流入，顯然a是電源的負(fù)極，選項(xiàng)A錯(cuò).若滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器阻值變大，根據(jù)歐姆定律知電流減小，通電螺線管磁性減弱，它對(duì)條形磁鐵的吸引力減小，進(jìn)而判斷測(cè)力計(jì)示數(shù)變小，選項(xiàng)C錯(cuò).若將電源正負(fù)極接線的位置對(duì)調(diào)，則根據(jù)安培定則可知通電螺線管c端是S極，根據(jù)“同名磁極相互排斥”判斷彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)減小，選項(xiàng)D錯(cuò).

答案：B

點(diǎn)撥：正確解答此題除了需要掌握安培定則外，還需要運(yùn)用力學(xué)知識(shí)分析彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變化的原因.

三、與前沿科技“聯(lián)姻”

例3（2015·長(zhǎng)沙）法國(guó)科學(xué)家阿爾貝·費(fèi)爾和德國(guó)科學(xué)家彼得·格林貝格爾由于巨磁電阻（GMR）效應(yīng)而榮獲2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).如圖4是研究巨磁電阻特性的原理示意圖.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在閉合開(kāi)關(guān)S1、S2且滑片P向右滑動(dòng)的過(guò)程中，指示燈明顯變暗，這說(shuō)明（）.

圖4

A.電磁鐵的左端為N極

B.流過(guò)燈泡的電流增大

C.巨磁電阻的阻值隨磁場(chǎng)的減弱而明顯減小

D.巨磁電阻的阻值與磁場(chǎng)的強(qiáng)弱沒(méi)有關(guān)系

解析：根據(jù)安培定則可知，電磁鐵的左端為N極；閉合開(kāi)關(guān)S1、S2，滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，變阻器的阻值增大，由歐姆定律可知，線圈中的電流減小，則電磁鐵的磁場(chǎng)減弱，而指示燈變暗，這表明通過(guò)燈泡的電流變小，巨磁電阻的阻值變大，可見(jiàn)巨磁電阻的阻值隨磁場(chǎng)減弱而變大，易知選項(xiàng)B、C、D均錯(cuò)誤.

答案：A

點(diǎn)撥：控制電路中，滑片的移動(dòng)是分析的切入點(diǎn)；工作電路中，燈泡亮度變化是確定電路電流變化的一個(gè)隱含條件.通過(guò)分析控制電路和工作電路總電阻的變化，就不難找到磁性變化對(duì)巨磁電阻的阻值的影響.