电磁铁“跨界”应用无止境

□王伦宇

电磁铁“跨界”应用无止境

□王伦宇

几种电磁现象的区别和在生活中的应用，是认识电磁现象的重点内容.其中电磁铁是“电生磁”现象在生活中的一个重大发明，若它“联姻”其他物理知识便构成了“跨界”的综合应用.

一、与电磁学其他知识“联姻”

例1（2015·乐山）如图1所示，小明自制了一个带有电磁铁的木船模型，将它放入水中漂浮，闭合开关后，船头会向北方偏转.请在图上标出螺线管的南、北极和电源的正、负极.

图1

解析：因地磁场沿南北方向，地磁的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近.闭合开关后，船头会向北方偏转，则螺线管右端为N极，左端为S极，再根据安培定则判断电源左端为正极，右端为负极.

答案：如图2所示.

图2

点拨：正确求解此题除了需要掌握安培定则外，还需要知道地球本身是一个大磁体，地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近.

二、与力学知识“联姻”

例2（2015·荆门）如图3所示，闭合开关S，弹簧测力计的示数增大.下列分析正确的是（）.

图3

A.c端是S极，a是电源的正极

B.c端是N极，a是电源的负极

C.若滑动变阻器的滑片向右滑动，弹簧测力计示数增大

D.若将电源正负极接线的位置对调，弹簧测力计示数增大

解析：闭合开关后，弹簧测力计的示数增大，根据“异名磁极相互吸引”易知通电螺线管c端是N极，又利用安培定则可知电流从通电螺线管的上端流入，显然a是电源的负极，选项A错.若滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器阻值变大，根据欧姆定律知电流减小，通电螺线管磁性减弱，它对条形磁铁的吸引力减小，进而判断测力计示数变小，选项C错.若将电源正负极接线的位置对调，则根据安培定则可知通电螺线管c端是S极，根据“同名磁极相互排斥”判断弹簧测力计示数减小，选项D错.

答案：B

点拨：正确解答此题除了需要掌握安培定则外，还需要运用力学知识分析弹簧测力计示数变化的原因.

三、与前沿科技“联姻”

例3（2015·长沙）法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于巨磁电阻（GMR）效应而荣获2007年诺贝尔物理学奖.如图4是研究巨磁电阻特性的原理示意图.实验发现，在闭合开关S1、S2且滑片P向右滑动的过程中，指示灯明显变暗，这说明（）.

图4

A.电磁铁的左端为N极

B.流过灯泡的电流增大

C.巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显减小

D.巨磁电阻的阻值与磁场的强弱没有关系

解析：根据安培定则可知，电磁铁的左端为N极；闭合开关S1、S2，滑动变阻器的滑片向右移动时，变阻器的阻值增大，由欧姆定律可知，线圈中的电流减小，则电磁铁的磁场减弱，而指示灯变暗，这表明通过灯泡的电流变小，巨磁电阻的阻值变大，可见巨磁电阻的阻值随磁场减弱而变大，易知选项B、C、D均错误.

答案：A

点拨：控制电路中，滑片的移动是分析的切入点；工作电路中，灯泡亮度变化是确定电路电流变化的一个隐含条件.通过分析控制电路和工作电路总电阻的变化，就不难找到磁性变化对巨磁电阻的阻值的影响.