電磁鐵“跨界”應用無止境

□王倫宇

電磁鐵“跨界”應用無止境

□王倫宇

幾種電磁現象的區別和在生活中的應用，是認識電磁現象的重點內容.其中電磁鐵是“電生磁”現象在生活中的一個重大發明，若它“聯姻”其他物理知識便構成了“跨界”的綜合應用.

一、與電磁學其他知識“聯姻”

例1（2015·樂山）如圖1所示，小明自制了一個帶有電磁鐵的木船模型，將它放入水中漂浮，閉合開關后，船頭會向北方偏轉.請在圖上標出螺線管的南、北極和電源的正、負極.

圖1

解析：因地磁場沿南北方向，地磁的N極在地理南極附近，地磁場的S極在地理北極附近.閉合開關后，船頭會向北方偏轉，則螺線管右端為N極，左端為S極，再根據安培定則判斷電源左端為正極，右端為負極.

答案：如圖2所示.

圖2

點撥：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大磁體，地磁場的N極在地理南極附近，地磁場的S極在地理北極附近.

二、與力學知識“聯姻”

例2（2015·荊門）如圖3所示，閉合開關S，彈簧測力計的示數增大.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是電源的負極

C.若滑動變阻器的滑片向右滑動，彈簧測力計示數增大

D.若將電源正負極接線的位置對調，彈簧測力計示數增大

解析：閉合開關后，彈簧測力計的示數增大，根據“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是電源的負極，選項A錯.若滑動變阻器的滑片向右滑動時，滑動變阻器阻值變大，根據歐姆定律知電流減小，通電螺線管磁性減弱，它對條形磁鐵的吸引力減小，進而判斷測力計示數變小，選項C錯.若將電源正負極接線的位置對調，則根據安培定則可知通電螺線管c端是S極，根據“同名磁極相互排斥”判斷彈簧測力計示數減小，選項D錯.

答案：B

點撥：正確解答此題除了需要掌握安培定則外，還需要運用力學知識分析彈簧測力計示數變化的原因.

三、與前沿科技“聯姻”

例3（2015·長沙）法國科學家阿爾貝·費爾和德國科學家彼得·格林貝格爾由于巨磁電阻（GMR）效應而榮獲2007年諾貝爾物理學獎.如圖4是研究巨磁電阻特性的原理示意圖.實驗發現，在閉合開關S1、S2且滑片P向右滑動的過程中，指示燈明顯變暗，這說明（）.

圖4

A.電磁鐵的左端為N極

B.流過燈泡的電流增大

C.巨磁電阻的阻值隨磁場的減弱而明顯減小

D.巨磁電阻的阻值與磁場的強弱沒有關系

解析：根據安培定則可知，電磁鐵的左端為N極；閉合開關S1、S2，滑動變阻器的滑片向右移動時，變阻器的阻值增大，由歐姆定律可知，線圈中的電流減小，則電磁鐵的磁場減弱，而指示燈變暗，這表明通過燈泡的電流變小，巨磁電阻的阻值變大，可見巨磁電阻的阻值隨磁場減弱而變大，易知選項B、C、D均錯誤.

答案：A

點撥：控制電路中，滑片的移動是分析的切入點；工作電路中，燈泡亮度變化是確定電路電流變化的一個隱含條件.通過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巨磁電阻的阻值的影響.