沪科版九年级物理下册第17章 从指南针到磁浮列车第2课时 电磁铁和电磁继电器(同步教学设计)

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沪科版九年级物理下册第17章 从指南针到磁浮列车第2课时 电磁铁和电磁继电器(同步教学设计)

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第2课时 电磁铁和电磁继电器
多媒体课件、螺线管、小磁针、电源、铁棒。
一、情景导入
多媒体播放视频:电磁起重机吸起重物。(视频详见教学课件)
我们从视频中看到,这个电磁起重机具有强大的磁性,一次可以吸起上千吨的重物,那它又是怎么轻易地将这些重物放下来的呢?(学生回答:去掉它的磁性)带着这个问题,我们今天来学习电磁铁。
二、合作探究
 电磁铁
要使螺线管的周围产生磁场,根据我们学过的知识,可采用什么方法?如果要使通电螺线管的磁性增强,应该怎么办呢?
先将小磁针放在螺线管的两端,通电后观察小磁针偏转的程度,再将铁棒插入螺线管,通电后观察小磁针偏转的程度。
同学们交流讨论小磁针在哪种情况下的偏转程度最大,说明了什么?为什么插入铁棒后,磁性会变强?
(1)插入铁棒后,小磁针的偏转程度增大,这表明插入铁棒后通电螺线管周围的磁性大大增强。
(2)铁棒被磁化,也会产生磁场,于是通电螺线管的周围既有电流产生的磁场,又有磁体产生的磁场,因而磁场大大增强了。
(3)我们把插入铁芯的通电螺线管称为电磁铁。
电磁铁的历史
早在1820年春天,丹麦的奥斯特在一次偶然之中就发现了这一原理。1822年,法国物理学家阿拉戈和吕萨克才发现,当电流通过其中有铁块的绕线时,它能使绕线中的铁块磁化。这实际上是电磁铁原理的最初发现。1823年,斯特金也做了一次类似的实验:他在一根并非是磁铁棒的U型铁棒上绕了18圈铜裸线,当铜线与伏打电池接通时,绕在U型铁棒上的铜线圈立即产生了密集的磁场,这样就使U型铁棒变成了一块“电磁铁”。这种电磁铁上的磁能要比永磁能放大多倍,它能吸起比它重20倍的铁块,而当电源切断后,U型铁棒就什么铁块也吸不住,重新成为一根普通的铁棒。
斯特金的电磁铁发明,使人们看到了把电能转化为磁能的光明前景,这一发明很快在英国、美国以及西欧一些沿海国家传播开来。
1829年,美国电学家亨利对斯特金电磁铁装置进行了一些革新,用磁电绝缘导线代替裸铜导线,因此不必担心被铜导线过分靠近而短路。由于导线有了绝缘层,就可以将它们一圈圈地紧紧地绕在一起,由于线圈越密集,产生的磁场就越强,这样就大大提高了把电能转化为磁能的能力。到了1831年,亨利试制出了一块更新的电磁铁,虽然它的体积并不大,但它能吸起1吨重的铁块。
在奥斯特电流磁效应实验及其他一系列实验的启发下 ,安培认识到磁现象的本质是电流 ,把涉及电流 、磁体的各种相互作用归结为电流之间的相互作用,提出了寻找电流元相互作用规律的基本问题。为了克服孤立电流元无法直接测量的困难 ,安培精心设计了4个示零实验并伴以缜密的理论分析,得出了结果。但由于安培对电磁作用持超距作用观念,曾在理论分析中强加了两电流元之间作用力沿连线的假设,期望遵守牛顿第三定律,使结论有误。应按近距作用观点理解为:电流元产生磁场,磁场对其中的另一电流元施以作用力。
 电磁继电器
起重机的电磁铁能吊起50 t重的集装箱,可见它产生的磁力很强,这就要求电磁铁电路中的电流一定足够大,线圈匝数足够多。那么工人师傅该如何来控制它呢?
多媒体播放视频:电磁继电器的构造和工作原理。(视频详见教学课件)
(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构成。
(2)通电时,把衔铁吸下来使触点接触,工作电路闭合。断电时失去磁性,弹簧把衔铁拉起来,切断工作电路。
(3)电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
第二节 电流的磁场
第2课时 电磁铁和电磁继电器
完成本课时对应练习。
本节课与生活联系紧密,从生活中走进物理,让学生体验物理中的生活。导课时,我从生活中的情景导入,让学生体验到物理知识是有用的,它可以用来解决生活、生产中的问题。在讲解电磁继电器的构造和工作原理时,我充分利用视频,让学生直观地了解电磁继电器,为后面讲解它的构造和工作原理做好了铺垫,顺其自然地得出了它的构造和工作原理。
最后让学生走进生活,寻找生活中的电磁继电器,然后再利用所学的电磁继电器的工作原理来讲述它的工作过程,使得学生对知识加以巩固应用,起到画龙点睛的作用。

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