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第3节
第二十章　电与磁
电磁铁　电磁继电器
人教版九年级全一册
1
能说明电磁铁的特点和工作原理。
2
能通过实验，得出电磁铁磁性强弱与哪些因素有关。
3
能说明电磁继电器的结构及工作原理，了解电磁继电器在生产、生活中的应用。
学习目标
1.通电螺线管的磁场
通电螺线管外部的磁场和_____________的磁场一样，它的两端磁性最强，相当于条形磁体的两个磁极。
通电螺线管两端的极性与___________有关。
2. 根据图中磁感线的方向，标出通电螺线管的N极和S极，并在括号内用“+”或“-”标出电源的正极或负极。
条形磁体
电流的方向
N
S
+
温故知新
在生活中我们经常看到一些大型机器在工作，而它们的电流可达几十、上百安，直接来控制或操作是很危险的，那怎么才能控制这些强大的电流？
情景引入
1.阅读教材第157页，了解电磁铁的概念及特点。
(1)内部插有 的螺线管，当有电流通过时有较强的 ，这种磁体叫作电磁铁。
(2)电磁铁的特点：有电流通过时 磁性，没有电流时就 磁性。
铁芯
磁性
有
失去
螺线管 铁芯
U形电磁铁
电磁铁
一、电磁铁
合作探究
2.活动：制作简易的电磁起重机
阅读教材第158页，了解制作原理与方法，小组合作进行制作，并思考下面的问题。
把一根较长的导线绕在一枚大铁钉上，就可以制成一个电磁铁(如图)。把电源、电磁铁及滑动变阻器串联起来，闭合开关，观察你的“起重机”吊起了多少曲别针。
问题：如何增强电磁铁的磁性？你猜测影响的因素有哪些呢？
3.请你根据你自己的猜想，完成下面的实验。
实验：探究影响电磁铁磁性强弱的因素。
(1)实验方法：
①控制变量法：
控制电磁铁线圈的 不变，改变线圈中 。
控制电磁铁线圈的 不变，改变线圈 。
②转换法：
根据电磁铁吸引 等数量的多少来判断电磁铁的磁性强弱。
匝数
电流的大小
电流
匝数
铁钉或曲别针
(2)实验器材与电路：
把电磁铁、电源、开关、滑动变阻器、电流表等组成串联电路。
(3)探究过程：
①画出电路图：
答案　
②根据电路图连接电路。
③闭合开关，移动变阻器的滑片P，改变电路中的电流。观察电磁铁吸引曲别针的数目有什么变化。
④把三个匝数不同的电磁铁串联在电路中，闭合开关，观察电磁铁吸引曲别针的数目有什么变化。
(4)实验结论：线圈匝数一定时，通入的电流越 ，电磁铁的磁性越 ；电流一定时，外形相同的螺线管，线圈 越多，电磁铁的磁性越 。
4.电磁铁的优点：可以通过电流的_____来控制其磁性的有无；可以通过改变____________来改变其磁极的极性；可以通过改变___________或_______________来控制其磁性的强弱。
大
强
匝数
强
通断
电流的方向
电流的大小
线圈匝数的多少
答案　电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上。全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里感应式冲水器的阀门，也都是由电磁铁控制的，磁悬浮列车、磁疗设备、测量仪器、研究微观粒子用的加速器等。
电铃
耳麦、喇叭
电磁起重机
思考：你知道生活中电磁铁有哪些应用？
二、电磁继电器
1.电磁继电器是利用________、_______控制电路的通断，来间接地控制_______、_______工作电路通断的装置。
2.电磁继电器实质上是利用电磁铁来控制工作电路的一种______。
低电压
弱电流
高电压
强电流
开关
合作探究
A
B
C
E
D
衔铁
触点
弹簧
电磁铁
3.请标注电磁继电器各部件的名称：
4.请阅读教材第159页关于电磁继电器的工作原理，并尝试自己描述低压控制电路控制高压工作电路的原理。
D
E
答案　闭合低压控制电路中的开关S，电流通过电磁铁的线圈产生磁性，把衔铁B吸下来，使动触点D与静触点E接触，受控的高压电路闭合，电动机M工作。断开开关S，线圈中的电流消失，电磁铁的磁性消失，衔铁B在弹簧的作用下与电磁铁分离，使触点D、E分开，受控电路断开，电动机停止工作。
1.如图是一种水位自动报警器的原理图。水位没有到达金属块A时，绿灯亮；水位到达金属块A时，红灯亮。请说明它的工作原理。(注意：虽然纯净的水是不导电的，但一般的水都能导电。)
学以致用
答案　当水位没有到达金属块A时，A、B之间断路，电磁继电器中没有电流，衔铁被弹簧拉起与上面的触点接通，绿灯所在电路构成通路，绿灯亮；当水位到达金属块A时，由于水能导电，A、B之间形成通路，电磁继电器中有电流经过，衔铁被电磁铁吸下与下面的触点接通，红灯所在电路构成通路，红灯亮。
2.如图是温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号。说明它的工作原理。
答案　温度升高时，水银柱上升，与上方金属丝连通，使左侧形成通路，电磁铁中有电流通过，电磁铁吸引衔铁，使触点接触，右侧电路接通，电铃发出报警信号。
电磁铁 电磁继电器
1.关于电磁铁，下列说法中正确的是(　　)
A.电磁铁内部的铁芯最好用钢材料制成
B.电磁铁的磁极不能改变
C.电磁铁磁性的强弱与通入的电流方向有关
D.电磁铁磁性的强弱与通入电流的大小有关
D
当堂检测
2.如图甲是直流电铃的原理图。衔铁B与弹性片A相连，自然情况下弹性片是和螺钉接触的。接通电源后电磁铁吸引衔铁，敲击铃碗发声，但同时弹性片与螺钉分离导致断电，电磁铁失去磁性后弹性片又和螺钉接触而通电，如此往复。
理解原理后，请你在图乙所示的继电器上把电源连在电路里，使它成为一个电铃。
答案
3.为探究影响电磁铁磁性强弱的因素，用相同的细导线和铁钉绕制成两个电磁铁A、B，铁钉下方的盒子内有足够多的大头针。
(1)如图甲所示，把铁钉下端插入大头针盒中，闭合开关，提起铁钉，铁钉下端将吸附很多大头针。把滑动变阻器的滑片逐渐向右移动，能观察到什么现象？说明了什么？
答案　滑动变阻器的滑片向右移动，观察到吸附大头针数量减少。说明在匝数一定时，电流的大小影响电磁铁磁性的强弱，电流越小，电磁铁磁性越弱。
(2)如图乙所示，闭合开关后移动滑动变阻器的滑片，无论滑片移到哪个位置，电磁铁B总能比电磁铁A吸附更多的大头针。这说明了什么？
答案　说明电流相同时，电磁铁的匝数越多，磁性越强。
4.法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得 · 格林贝格尔由于发现了巨磁电阻(GMR)效应，荣获了2007年诺贝尔物理学奖。巨磁电阻效应是指某些材料的电阻会随着周围磁场的增大而急剧减小的现象，这一发现大大提高了磁、电之间信号转换的灵敏度，从而引发了现代硬盘生产的一场革命。
如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR是巨磁电阻。如果闭合S1、S2并使滑片P向左滑动，指示灯亮度会有什么变化？
答案　闭合S1、S2，并使滑片向左滑动，左侧控制电路中的电阻减小，根据欧姆定律可知，左侧电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强。巨磁电阻(GMR)与周围的磁场有关，且巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小，故GMR的电阻变小，所以工作电路中的电流变大，指示灯变亮。
电磁铁
电磁铁的定义：带铁芯的螺线管
电磁铁的工作原理：电流的磁效应
影响电磁铁强弱的因素
电流大小
线圈匝数多少
构造：电磁铁、衔铁、弹簧、触点
工作原理：电流的磁效应
工作电路
低压控制电路
高压工作电路
电磁继电器
电磁铁
电磁继电器
课堂小结
谢谢

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