目前的动车设计中均安装了烟雾报警器,一旦有烟雾产生,烟雾报警系统就会报警,列车随即自动减速甚至停车。小明在查阅资料后,自行设计了一只“烟雾报警器”(电路如图所示)。该报警器由“控制电路”和“工作电路”所组成,其中“控制电路”由光敏电阻R、电磁铁(线圈阻值R0=12Ω)、电源U=6V、开关等组成;“工作电路”由蓄电池、电铃、导线等组成。小明的设计思路是:当光敏电阻接收到的光照强度减弱到一定程度时,工作电路接通,电铃报警。已知该光敏电阻的阻值R与光照强度E之间的关系如表所示。
光照强度E/cd | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
光敏电阻R/Ω | 36 | 18 | 12 | 9 | R′ | 6 |
①温度升高使铜铁双层金属片向下弯曲,从而接通电磁铁电路
②接通触点使报警电路中有电流通过
③电磁铁具有磁性
④衔铁被吸下
⑤红灯亮、电铃响,发出警报
猜想A:电磁铁通电时有磁性,断电时没有磁性
猜想B:通过电磁铁的电流越大,它的磁性越强
猜想C:外形相同的螺线管,线圈的匝数越多,它的磁性越强
为了检验上述猜想是否正确,小明所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案:用漆包线(表面涂有绝缘漆的导线)在大铁钉上绕制若干圈,制成简单的电磁铁如图所示,从左到右a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。
根据小明的猜想和实验,完成下面填空:
猜想一:电磁铁磁性强弱与通过线圈的电流有关;
猜想二:电磁铁磁性强弱与线圈的匝数有关;
猜想三:电磁铁磁性强弱与铁芯的形状有关。
为了验证猜想,他们准备的实验器材有:新干电池2节、相同的大铁钉若干、大头针若干、长导线1根、细线若干。用其中两个大铁钉绕成电磁铁A和B,电路如图所示。请你完成下列内容。
①先将抽头o、a连入电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P到某一位置,用电磁铁的一端吸引大头针,同时观察电流表的示数I。断开开关,将o、a间的匝数和被吸引的大头针的个数记入实验数据表中;
②小华再将抽头o、b连入电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,使电流表的示数I保持不变,再用电磁铁的一端吸引大头针。断开开关,将o、b间线圈的匝数和被吸引的大头针的个数记入实验数据表中;
③仿照上一步骤,分别接入o、c和o、d,记录相关数据;
根据实验步骤可知,小华探究具体问题是:。
①如研究电磁铁的磁性强弱和线圈匝数有关时,就应控制电流相等。下列实验的研究方法和这种方法不同的是(填符号)。
A.研究电流大小和电压、电阻的关系
B.研究影响电阻大小的因素
C.用电流表测量串联电路中的电流
②本实验中还用到了其他研究方法,如电磁铁的磁性强弱用什么来显示,下列实验的研究方法和这种方法不同的是(填符号)。
A.在测量小灯泡的功率时,用电压和电流之积来表示电功率
B.研究电流通过导体产生的热量和哪些因素有关实验中,用液柱的高度差来表示电热多少
C.研究动能大小和哪些因素有关的实验中,用小木块被推开的远近来表示动能的大小
③进行了多次实验来改变电路中电流和线圈匝数,进行多次实验的目的和下列实验中进行多次实验的目的相同的是(填符号)。
A.伏安法测量定值电阻的阻值
B.探究并联电路电流规律
C.测量小石块的密度
猜想一:电磁铁磁性的有、无跟通、断电有关;
猜想二:电磁铁磁性强弱跟通过电磁铁的电流大小有关;
猜想三:电磁铁磁性强弱跟电磁铁线圈的匝数多少有关;
为了验证上述猜想是否正确,同学们设计了以下实验方案:用漆包线(表面涂有绝缘漆的导线)在相同铁钉上绕制若干圈,制成若干个简单的电磁铁。如图所示的甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。请你完成下列内容:
A.用磁感线来描述磁场
B.认识电压时,我们可以用水压来类比
C.研究焦耳定律时,利用U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化
巨磁电阻
磁电阻效应是指金属的电阻受磁场的影响而变化的一种现象。有一种材料被称为巨磁电阻,这种材料的电阻值对磁场变化巨敏感,微弱的磁性变化即能引起电阻值的急剧变化,通常是在一定的磁场下电阻急剧减小。
巨磁阻效应被发现,最初应用研究主要集中在计算机磁盘存储领域。电脑硬盘在读取数据时是利用磁头掠过盘片表面读取其磁场信号的。随着技术的发展,电脑硬盘的储存容量要求越来越大,要在相同面积的盘片上储存更多容量,就要求盘片有更多的磁道,而磁道越多越密其磁场信号就越弱,势必造成数据读取困难。如果读写磁头不能准确读取数据,硬盘的大容量就难以实现。
采用巨磁电阻技术的硬盘就能解决上述困难,巨磁电阻可以将用磁性方法存储的数据,以不同大小的电流输出,即使磁场很小,也能输出足够的电流变化,以便识别数据。这样硬盘就可以划出更多的磁道,容量也就能做得更大,从而大幅度提高了数据存储的密度。除存储领域外,巨磁阻效应还可以应用于位移、角度、速度测量方面,用来制造位移传感器、角度传感器、速度传感器等。巨磁电阻传感器具有体积小、灵敏度高、线性范围宽、响应速度快、环境适应性强、功耗低、可靠性高等优点,可以广泛应用于数控机床、汽车电子、消费电子、航空航天、国防军工等领域。
请根据上述材料,回答下列问题:
①小明是通过改变自变量的;
②请你再想出一个改变自变量的方法。