探索电磁铁的秘密
广州市滨江西路第一小学 卢宇浩、林瑛杰 指导教师：植伟君
一、兴趣的产生：
我们从小就喜欢玩四驱车，更把它当成我们心中的宝贝。而我们觉得，在四驱车比赛中马达的优劣是取胜的关键。因此，我们就自己用漆包线绕马达，以求是马达有更高的速度。可是不知道是什么原因，总是绕不出一个像样的马达。
这学期，上自然课时我们学到《电磁铁（一）》一课时。我们才知道马达线圈应用的就是电磁铁原理。有电磁铁的结构我们不难看出，要想马达转得快就必须增大马达中三组电磁铁的磁力。使之有更大的推动力让马达产生高速的旋转。为了使我们的“爱车”能跑得更快，于是我们就在学校里学到知识的基础上对电磁铁作了一番研究。
二、我们的猜想：
首先，电磁铁既然是一种利用电流使铁芯产生磁性的装置。那么，它磁性的强弱肯定与电流有关。
其次，漆包线绕在铁芯通上电才能使铁芯产生磁性。因此磁性强弱与漆包线也应有一定的关系。
再次，能否用其他物质代替漆包线制作电磁铁呢？其他物质是否会比漆包线的效果更好呢？这也成为了我们的疑问。
三、实验的设计
为了验证我们的猜想并找出电磁铁磁性变化的规律，我们设计了几个小实验（均为对比试验）对其进行验证。（具体数据和表格见实验数据）
实验一：验证电流对电磁铁的影响
用同一个电磁铁，在不同的通电电流下工作。看一看每次电磁铁所能吸附的回形针个数是否一样，记录在记录表中。并从中找出回形针的个数变化规律是什么。
实验二：验证电磁铁的线圈匝数对电磁铁磁性的影响
动手用相同种类的漆包线绕几个线圈匝数不同的电磁铁。然后通相同的电流，观察每次电磁铁所能吸附的回形针个数是否一样，记录在记录表中。并从中找出回形针的个数变化规律是什么。
实验三：验证电磁铁的漆包线粗细对电磁铁磁性的影响
动手用相同种类但不同粗细的漆包线绕几个线圈匝数相同的电磁铁。然后通相同的电流，观察每次电磁铁所能吸附的回形针个数是否一样，记录在记录表中。并从中找出回形针的个数变化规律是什么。
实验四：验证电磁铁的漆包线的材料对电磁铁磁性的影响
动手用不同种类但粗细相同的漆包线绕几个线圈匝数相同的电磁铁。然后通相同的电流，观察每次电磁铁所能吸附的回形针个数是否一样，记录在记录表中。并从中找出回形针的个数变化规律是什么。
为了得到更准确的数字我们每个试验还做了三次，把得到的数据取平均值。用平均值作为比较的数据。
四、预计所需材料
稳压电源一个、电池若干、铁钉、各种漆包线若干、小刀、钳子、回形针若干、电线若干。
五、实验过程及数据
于是在学校的支持和老师的指导下，我们就按照原来设定的试验计划开始的我们的研究。对应文中第三大点，以下就是我们的在实验中得到的数据。
实验一（以下各表中得到的数据均为回形针的个数）：
|
电压（伏） 实验次数 |
1.5 |
2.0 |
4.0 |
6.0 |
8.0 |
|
第一次 |
23 |
22 |
30 |
37 |
52 |
|
第二次 |
24 |
24 |
26 |
37 |
50 |
|
第三次 |
25 |
25 |
28 |
35 |
43 |
|
平均值 |
24 |
24 |
28 |
36 |
48 |
实验二：
|
线圈匝数（圈） 实验次数 |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
|
第一次 |
5 |
10 |
23 |
31 |
46 |
63 |
|
第二次 |
7 |
13 |
24 |
33 |
48 |
69 |
|
第三次 |
4 |
12 |
25 |
35 |
45 |
72 |
|
平均值 |
5 |
12 |
24 |
33 |
46 |
68 |
|
实验三：
实验四：
六、结论 根据以上的实验数据，我们不难看出电磁铁的磁性大小的改变会受以下因素所影响： 1、相同的电磁铁安装在电路中，电流越大，电磁铁的磁性越大。 2、相同电流下电磁铁的线圈匝数越多，电磁铁的磁性越大。 3、线圈所用的漆包线越粗，电磁铁产生的磁性也越大。（但越粗的漆包线所需的启动电流也越大）。 4、不同的材料用在电磁铁上，所产生的磁性也不一样。 七、应用 我们的最终的愿望，当然是把我们的研究成果应用到四驱车里面去，使我们的四驱车可以跑得更快。于是，我们就开始分析上面实验的结果，并且联系我们玩四驱车的实际经验。 我们觉得如果要绕一个理想的马达，必须符合以下条件： 1、在一定的电流（3V）下可以产生最大的磁性。 2、由于四驱车马达的大小是一定的，所以电磁铁的线圈厚度必须一定。 于是我们猜想应用紫铜做材料，绕１５匝左右的线圈，做出来的马达应该是最快的。 于是我们就选用了0.5㎜的紫铜绕１５匝线圈，绕了1号马达；用了0.3㎜的黄铜绕１５匝线圈，绕了2号马达；用了0.3㎜的红铜绕１５匝线圈，绕了3号马达(这是我原有的马达)；用了0.5㎜的黄铜绕１５匝线圈，绕了4号马达；用了0.3㎜的紫铜绕１５匝线圈，绕了5号马达。用同一辆四驱车，相同的电池，在同一条跑道上各跑了五圈对马达进行测试。数据如下：
最后我们发现选用0.5㎜的紫铜做材料，绕出来的马达能完成最快的圈速。与我们原来的猜想基本相同。并且比我们原来的马达最高的圈速，有了很大的提高。 八、收获 卢宇浩： “处处留心皆学问”，通过这次研究，我知道了，在我们身边的事物，有很多事情都是可以用学过的自然知识去解释的。只要我们对不明白的事情用科学的方法进行深入地研究，就能明白其中的道理并会大有收获。 在以前，我从没想过，一个小小马达竟然可以通过科学的实验分析，并用科学的方法对它进行改进。另外，学知识不能抱着书本不放。书本讲什么，我们就只知道什么。学习必须与生活联系在一起，这才能学以致用，真正把知识掌握。
林瑛杰： 科学是严谨的，来不得半点虚假。只有通过合理的科学实验，得到确实的数据，再进行分析才能得到正确的结论。通过这一次的探究活动我才真正的体会到这一点。 在这一次探究活动中，我还学会了如何合理地设计实验。在本次探究活动中，为了使实验的得出的数据能更准确，我们在实验过程中不断地修改试验的设计。例如：在最后的应用阶段，为了寻找出一种更好的绕线方法，我们就对实验的设计进行了多次的修改，是设计能更合理。只有合理的实验设计才能得到准确的数据，这是我这一次活动中得到的最大体会。 |
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