**钢保留磁性(永久磁铁),软铁很快失去磁性(暂时磁铁)。**电磁铁是绕在软铁芯上的线圈,只在电流通过时才有磁性。
这个比较出现在磁性与磁场单元,常见题型是“应该用哪种材料,为什么”。
什么决定材料是磁性“硬”还是“软”?
铁和钢都是磁性材料,都能被磁化。区别在于磁化之后的表现。
磁性软的材料,例如软铁,容易磁化,也容易退磁。磁性硬的材料,例如钢,较难磁化,但能保持磁性。你可以把它想成:磁场移走后,微小的磁区能多牢固地保持排列。“软”指的是性质,不是金属摸起来的感觉。
电磁铁与永久磁铁怎么比较?
| 特点 | 永久磁铁(钢) | 电磁铁(软铁芯线圈) |
|---|---|---|
| 电流或磁场移走后仍有磁性? | 是 | 否,只在电流通过时有 |
| 能关闭吗? | 不能 | 能 |
| 强度可以改变吗? | 不能 | 能:增加匝数、加大电流或加铁芯 |
| 磁极可以反转吗? | 不能 | 能,把电流反向即可 |
| 常见用途 | 冰箱磁铁、指南针指针、扬声器磁铁 | 废铁场起重机、继电器、电铃 |
电磁铁在匝数更多、电流更大和使用软铁芯时更强。电流反向,磁极也反向。
完整例题
废铁场的起重机要吊起铁制物体,再在新地点放下。
设计者要在钢芯线圈和软铁芯线圈之间做选择。对两个小模型做的测试得到下面的结果。(为练习而编的数据。)
| 铁芯 | 通电时吸住的回形针数 | 断电时吸住的回形针数 |
|---|---|---|
| 软铁 | 12 | 0 |
| 钢 | 9 | 4 |
**第 1 步,读表。**通电时,铁芯吸住的回形针更多(12 对 9)。断电时,软铁一枚也吸不住,钢仍然吸住 4 枚。
**第 2 步,联系用途。**起重机必须在断电时放下货物。钢会保留部分磁性,货物可能掉不下来。
第 3 步,给出结论和理由。应该用软铁芯。电流通过时它被强烈磁化,电流停止后磁性消失。
注意:这个答案同时用了表格的两列,并以与用途挂钩的理由结尾。
要小心的错误
常见的失误是说钢更好,因为它“更强”。
错误答案:“应该用钢,因为它能保持磁性。”
这是事实,但对必须放手的起重机来说,这是错误的性质。
改正的方法是先看用途需要什么,再选材料。磁性应该保持时,用永久磁铁合适,例如指南针指针。必须能开关时,用暂时磁铁合适。
第二个失误是只把线圈称为电磁铁。让它变强的其实是软铁芯。
自我检测
1. 各写出永久磁铁和电磁铁的一种用途,并说明为什么适合。
显示答案
永久磁铁:指南针指针,因为它必须在没有任何电源的情况下保持磁性。电磁铁:继电器或废铁场起重机,因为磁性必须能开和关。任何合理的搭配加上理由都可以。
2. 写出让电磁铁变强的两种方法。
显示答案
加大电流、增加线圈的匝数,或使用软铁芯。任意两种。
3. 一位学生敲打一根原本是磁铁的钢棒,之后它吸不起大头针了。用一句话解释。
显示答案
敲打把微小的磁区震得失去排列,它们指向随机方向,效果互相抵消。
接下来学什么
接着,在解读磁性测试结果中运用上面的比较。你也可以回头看看感应磁化,了解为什么在被磁化之前,这两种材料都会被吸引。
如果你能列出事实,却在“为什么”这部分丢分,就值得有人陪你一起打磨措辞。我们的老师在线上一对一物理补习中做的就是这件事。