Question

实验桌上有如下器材：满足实验要求的电源、用大铁钉和漆包线自制的匝数为100匝的电磁铁、电流表、滑动变阻器和开关各一个、导线与大头针若干；小明想利用实验桌上的器材，设计一个实验探究：“电磁铁吸引大头针的个数与电流的关系”．请根据上述要求帮助小明在图所示的虚线框内画出实验电路图，并写出实验步骤．

Answer 1

解：（1）电磁铁通电后具有磁性，磁性的大小通过吸引大头针的个数来体现，电磁铁的磁性与电流大小、线圈匝数、有无铁芯有关，要研究磁性强弱与电流的关系必须控制线圈匝数和铁芯不变，只改变电流的大小，因此需要串联滑动变阻器来改变电路中的电流，故电路图如下：

（2）实验步骤：①将电源、电磁铁、滑动变阻器、电流表和开关串联，组成串联电路；
②闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表的示数为I₁，用电磁铁吸引大头针，记录电磁铁吸引的大头针数目n₁；
③闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表的示数为I₂，用电磁铁吸引大头针，记录电磁铁吸引的大头针的个数n₂；
④仿照步骤③，继续调节滑动变阻器，使电流表的示数分别为I₃、I₄、I₅、I₆，用电磁铁吸引大头针，分别记录电磁铁吸引的大头针的个数n₃、n₄、n₅、n₆．
分析：（1）用电磁铁吸引大头针的多少来反映电磁铁磁性的强弱，这种方法是转换法，用控制变量法研究电磁铁磁性强弱跟匝数、电流大小的关系．
（2）电磁铁磁性的强弱跟电流大小、线圈匝数、有无铁芯有关，电流越大，匝数越多，有铁芯时，电磁铁的磁性越强；
点评：知道电磁铁磁性强弱的影响因素，并能用控制变量的思维去分析是解决该题的关键．