电磁铁的磁力大小主要与缠绕在铁芯上的线圈的圈数、线圈中电流强度的大小有关

题目

电磁铁的磁力大小主要与缠绕在铁芯上的线圈的圈数、线圈中电流强度的大小有关
请设计一个实验来研究电磁铁的磁力大小与缠绕在铁芯上线圈的圈数的关系

答案

选取两个同样线圈匝数的电磁铁线圈.
第一个实验:
将两线圈串联,再与滑动变阻器,安培表,开关,电源(电池组)串联.
闭合开关,调节滑动变阻器,眼观察安培表,使电流达到某一值并记录这个值.
然后用电磁铁吸引大头针,直到吸不上为止.断开开关.数所吸大头针的个数,记录这个个数值.
第二个实验:
仅将一个线圈串入原来两个线圈的位置.闭合开关,调节滑动变阻器,使电流值达到开始记录的值.然后用电磁铁吸引大头针,直到吸不上为止.断开开关.数所吸大头针的个数,记录这个个数值.
将两个数值比较,得出结论:
当流过线圈的电流强度一定时,电磁铁线圈的匝数越多,电磁铁的磁性越强.
本实验用到的基本思想方法:控制变量法
细节探究:
为什么先做两个线圈串入电路的试验而不做先一个线圈串入电路的试验?
答:因为线圈是有电阻的,两个线圈的电阻比一个线圈的电阻大,故电路中的电流是较小的.做第二个实验时可以通过调节滑动变阻器达到这个较小的电流值.但如果开始就使用了一个线圈串入电路,而没有适当的调节滑动变阻器限流(例如实际接入电路的滑动变阻器阻值为零)那么,即便是做两个线圈串入电路的试验时短接滑动变阻器,电流也达不到仅一个线圈串入电路时的电流值了,于是就无法控制变量,实验失败.为了避免失败的发生,所以先做两个线圈串入电路的试验而不先做一个线圈串入电路的试验.