资源简介

20.3 电磁铁　电磁继电器
【学习目标】
1．知道电磁铁的工作原理。
2．知道影响电磁铁磁性强弱的几个因素。
3．了解电磁铁在生产和生活中的应用。
4．了解电磁继电器的结构和工作原理。
【教学重难点】
重点：了解电磁铁的概念及影响电磁铁磁性强弱的因素。
难点：通过实验探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关。
【教学方法】讲解法和讨论法、探究法、观察法。
【教学过程】
（一）新课导入：
教师提问：桌上有一堆大头针(旁边有磁铁)，用什么方法能快速地把大头针捡起来放到盒子里而又不被扎到手呢？学生讨论得出解决方法。教师演示：手掌中拿着一个电磁铁，把大头针吸起来很轻松地放进盒子里。教师展示手里的电磁铁并提出问题：这是怎么回事呢？
（二）新课讲授：
(一)电磁铁
通过上节课的实验我们会发现，通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场相似，但是磁性强度却差了好多。如果要使通电螺线管的磁性增强，应该怎么办呢？
学生以小组为单位，边讨论边交流，亲手制作一个电磁铁。
教师引导实验：
分别用细漆包线在大铁钉和铅笔上顺着一个方向绕制两个匝数相同的线圈，再用棉线缠绕固定，使漆包线不松散，然后分别连入电路中，观察它们各自吸住回形针的个数。
教师利用多媒体课件出示如下问题：
1．吸引回形针的个数说明了什么？
2．哪个吸引回形针的个数多？这表明什么？
3．为什么插入铁棒后，磁性会增强呢？
学生认真观察实验现象，以小组为单位进行讨论交流并回答以上问题：
1．吸引回形针的个数多说明磁性强，吸引回形针的个数少说明磁性弱。
2．插入大铁钉的通电螺线管吸引大头针的个数多，这表明其周围的磁性强。
3．铁棒被磁化，也要产生磁场，于是通电螺线管的周围既有电流产生的磁场，又有磁铁产生的磁场，因而磁场大大增强了。
师生共同总结：我们把插入铁芯的通电螺线管称为电磁铁。
教师将学生制作好的电磁铁接入电路中，认真观察通电和断电时能否吸引回形针。
师生共同总结：电磁铁通电后有磁性，断电后无磁性。
(二)研究电磁铁
1．提出问题
电磁铁的磁性强弱以及磁极可能与哪些因素有关？
2．猜想与假设
学生提出：可能与电流大小有关，可能与线圈的匝数有关，还可能与是否有铁芯有关，还可能……
3．设计实验(制订计划)
每个同学的设计各有特色，每个学生都能发表自己的见解，互相取长补短。教师一定要参与学生的讨论，多听听学生是如何设计的，不要急于发表看法。
引导学生思考以下几个问题：
(1)电磁铁的磁性和两个因素有关，应该用什么方法进行实验？
(2)想研究电磁铁磁场的强弱与电流的大小有关，如何改变电流的大小？该如何控制匝数呢？
(3)要研究磁场与匝数的关系，如何改变线圈的匝数？该如何控制电流呢？
(4)如何判断电磁铁磁性的强弱？
根据学生的讨论，教师补充得出：(1)运用控制变量的方法；(2)用一定匝数的线圈，把滑动变阻器、电流表和线圈(内含铁钉)串联起来，调整滑动变阻器的滑片，改变电路中的电流。如图所示；(3)滑片不动，改换不同匝数的螺线管；(4)比较电磁铁吸引大头针的多少。
4．进行实验
以小组为单位制定实验步骤：
(1)把电磁铁线圈、电源、开关用导线连起来。
(2)将铁钉靠近一堆大头针，观察通电和断电时，电磁铁对大头针的作用。(如图所示)
(3)把电源、开关、滑动变阻器、电流表和线圈匝数较少的电磁铁串联起来，调节滑动变阻器，使电路中电流开始较小，后来较大，观察比较这两种情况下，电磁铁吸引大头针的多少。(如图所示)
(4)把电源、开关、滑动变阻器跟两个线圈不同的电磁铁串联起来，观察通电时，两个电磁铁吸引大头针的多少。(如图所示)
通过上述三项实验，将研究情况填入下表：
实验条件 通电 断电 电流增大 电流减小 匝数增多
电磁铁磁性及强弱情况 有磁性 无磁性 磁性增强 磁性减弱 磁性增强
教师在学生进行分组实验时巡视、指导，与学生交流心得体会。同学之间相互协作，按照自己的设计去实验。
5．分析论证
以小组为单位展示各小组的实验情况，分析讨论实验中的得失。
6．得出结论
(1)电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失；(2)通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；(3)当电流一定时，电磁铁线圈的匝数增多，磁性增强。
7．评估与交流
学生对自己的设计实验和实验过程进行交流，评估各自得出的结论，在探究学习中主动和他人合作，特别是实验过程中遇到的困难，可以相互协调解决。
请每个同学在小组内：
(1)把自己的探究的过程及结论告诉同学；
(2)相互传阅探究记录；
(3)主动征求别人意见改正自己的错误，弥补不足。
(三)电磁铁的应用
1．电磁起重机
电磁铁的实际用途很多，最直接的应用之一就是电磁起重机。
教师播放视频：电磁铁的应用。
教师提问：看了电磁铁的应用，大家猜想一下，电磁起重机内部的构造是怎样的？它的工作过程是怎样的？
师生共同总结：(1)构造：电磁铁、起吊臂、开关、电源等。
(2)工作过程：把电磁铁安装到吊车上，通电后它就具有了磁性，能吸引大量的铁制品，然后将其移动到另外一个地方，断电，电磁铁失去磁性，铁制品就卸了下来。
2．磁悬浮列车
教师介绍磁悬浮列车，告诉学生磁浮列车上所有的磁体大多是通有强大电流的电磁铁。
学生讨论回答，电磁铁还有哪些应用？
在电动机、发电机、电铃和电磁继电器里也用到电磁铁。
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。
(四)电磁继电器
教师播放动画展示人直接操作高压电路开关，发生了危险，以警示人们不要直接操作高压电路。
教师播放录像：工厂里有很多机器都是由强电流驱动的，可工人师傅利用按钮来控制机器。
教师提问：这是为什么？难道工人师傅不怕危险？其实工人师傅按下的只是继电器的开关，而电源的接通和断开是由继电器控制的。
学生认真观看、思考交流，共同总结：继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路的装置。
1．电磁继电器的结构和工作原理
教师利用课件展示：电磁继电器的结构和工作原理并出示如下几个问题：
(1)电磁继电器的结构是什么？
(2)电磁继电器的工作原理是什么？
学生认真观察电磁继电器的构造，了解电磁继电器的工作原理，并认真回答老师提出的问题：
(1)电磁继电器由电磁铁、弹簧、衔铁、触点组成。其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分组成。
(2)低压控制电路接通，较小的电流通过线圈时，电磁铁吸下衔铁，高压工作电路接通。
师生共同归纳总结：电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
2．电磁继电器的应用
教师顺势提问：用电磁继电器有什么好处呢？
学生认真交流讨论得出答案：
(1)用低电压、弱电流控制高电压、强电流。
(2)实现远程遥控、自动化控制等。
教师利用多媒体演示电磁继电器的应用：水位自动报警器、温度自动报警器、电铃、卫生间感应式冲水器的阀门等。请同学们上网查询了解，电磁铁在生活中还有哪些应用。学生以小组为单位，自主分析。
（三）课堂练习：
1．探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，按如图电路进行实验，每次实验总观察到电磁铁A吸引大头针的数目均比B多。此实验说明影响电磁铁磁性强弱的因素是(　　)
A．电流的大小
B．线圈的匝数
C．电流的方向
D．电磁铁的极性
2．如下图所示，开关闭合后，以下操作可使通电螺线管磁性增强的是(　　)
A．减少电池个数
B．增加通电时间
C．滑动变阻器滑片P向右移
D．滑动变阻器滑片P向左移
3．如图所示，开关闭合后，铁钉的上端是________(选填“N”或“S”)极，当滑片向左移动时，铁钉吸引大头针的数目将________(选填“增加”或“减少”)。
4．如图所示是温度自动报警器，当温度达到________℃时，电铃发声报警，此时电磁铁的左端是________极。
5．如图是汽车启动装置电路简图，当钥匙插入钥匙孔并转动时，电磁铁得到磁性，此时电磁铁上端为__________极，触点B与C________(选填“接通”或“断开”)，汽车启动。
【答案】1.B　2.D　3.N　增加
4. 98　S　5.N　接通
（四）课堂小结：
这节课我们学习了电磁铁的有关知识，了解到影响电磁铁磁性大小的因素，知道插有铁芯的螺线管就是电磁铁，它的磁场强弱与电流大小、线圈匝数有关，电流越大，线圈匝数越多，则电磁铁的磁场就越强。所以电磁铁比永久性磁铁有无可比拟的优势，一是它的磁性有无可以由通电的有无来控制，它的磁性强弱可以由电流的大小来控制，这大大地方便了人们对不同磁性的需求。电磁铁、电磁继电器都是人们认识电流的效应后发明创造的，这说明了理论知识在指导生产中的重要作用。
（五）作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
第3节　电磁铁　电磁继电器
(一)电磁铁
1．构造
2．原理
(二)研究电磁铁
实验探究：影响电磁铁磁性强弱的因素
(一)电磁铁的应用
(二)电磁继电器
1．构造
2．原理
3．应用
【课后反思】
这节课的教学中，体现了以学生为主体的教学理念，多留给学生学习活动的时间和空间，多引导启发学生参与课堂教学，让学生多动手、动脑、动口，提高学生的实验能力和探索精神，使学生的综合素质得到一定的提高。

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