资源简介

幻灯片 1：封面
标题：20.3 电磁铁 电磁继电器
副标题：可控磁体?自动控制?安全应用
幻灯片 2：学习目标
理解电磁铁的构造和工作原理，明确电磁铁与永磁体的区别。
掌握影响电磁铁磁性强弱的因素，能通过实验探究得出结论。
认识电磁继电器的组成和工作过程，理解其 “低控高、弱控强” 的作用。
了解电磁铁和电磁继电器在生产生活中的实际应用，体会其科技价值。
培养运用物理知识分析实际问题的能力，激发对电磁技术的探究兴趣。
幻灯片 3：电磁铁的构造与原理
构造组成：电磁铁由通电螺线管和铁芯两部分组成，铁芯通常由软铁制成（软铁磁化后磁性易消失，满足 “可控” 需求）。
工作原理：利用电流的磁效应，通电螺线管产生磁场，铁芯被磁化后增强磁场，使电磁铁整体具有强磁性；断电后，螺线管磁场消失，铁芯磁性随之消失，电磁铁失去磁性。
与永磁体的对比：
特性
电磁铁
永磁体（如条形磁体）
磁性有无
通断电控制（可控）
永久存在（不可控）
磁性强弱
电流大小、匝数调节（可调）
固定不变（不可调）
磁极方向
电流方向改变（可调）
固定不变（不可调）
应用场景
需要可控磁性的设备
无需调节磁性的场景
幻灯片 4：探究电磁铁磁性强弱的影响因素
实验目的：通过控制变量法探究电流大小、线圈匝数、有无铁芯对电磁铁磁性强弱的影响。
实验器材：电磁铁（线圈匝数不同的螺线管）、电源、滑动变阻器、开关、铁钉（铁芯）、大头针若干。
实验步骤：
探究与电流大小的关系：保持线圈匝数和铁芯不变，通过滑动变阻器改变电流，观察电磁铁吸引大头针的数量（电流越大，吸引数量越多，磁性越强）。
探究与线圈匝数的关系：保持电流和铁芯不变，更换不同匝数的螺线管，观察吸引大头针数量（匝数越多，吸引数量越多，磁性越强）。
探究与铁芯的关系：保持电流和匝数不变，对比螺线管有无铁芯时吸引大头针的数量（有铁芯时磁性显著增强）。
实验结论：电磁铁的磁性强弱与电流大小、线圈匝数、有无铁芯有关：电流越大、匝数越多、有铁芯时，磁性越强。
幻灯片 5：电磁铁的优点与特点
核心优点：
磁性有无可控制：通电时有磁性，断电时无磁性（通过开关实现）。
磁性强弱可调节：通过改变电流大小（滑动变阻器）或线圈匝数（多抽头线圈）调节磁性。
磁极方向可改变：改变螺线管中的电流方向，磁极随之改变（用安培定则判断）。
应用优势：这些特点使电磁铁能灵活适应不同场景的需求，成为自动控制、机械加工等领域的关键部件。
幻灯片 6：电磁铁的实际应用
工业领域：
电磁起重机：大型电磁铁安装在起重机上，通电时吸起钢铁材料，移动到目的地后断电释放，用于钢铁厂、垃圾处理场等。
电磁选矿机：利用不同矿物磁性差异，电磁铁吸引含铁矿物，实现矿石分选。
生活领域：
电铃：电磁铁吸合衔铁带动铃锤敲击铃铛，断电后弹簧复位，反复动作发声。
电磁门锁：通电时电磁铁吸合锁舌开锁，断电时弹簧推动锁舌锁门，用于门禁系统。
科技领域：
磁悬浮列车：利用电磁铁与轨道间的排斥力实现悬浮，减小摩擦，提高速度。
核磁共振成像（MRI）：强电磁铁产生稳定磁场，用于医疗诊断成像。
幻灯片 7：电磁继电器的组成与作用
构造组成：电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、动触点、静触点五部分组成，分为控制电路和工作电路两个独立回路。
控制电路：由电磁铁、电源、开关组成（低电压、弱电流）。
工作电路：由用电器、电源、触点组成（高电压、强电流，如电动机、灯泡）。
核心作用：利用电磁铁的磁性控制工作电路的通断，实现低电压、弱电流控制高电压、强电流，或远距离控制，保障操作安全。
幻灯片 8：电磁继电器的工作原理
工作过程：
控制电路接通：闭合控制开关，电磁铁通电产生磁性，吸引衔铁向下运动，带动动触点与静触点接触，工作电路接通，用电器工作。
控制电路断开：断开控制开关，电磁铁断电失去磁性，衔铁在弹簧拉力作用下复位，动触点与静触点分离，工作电路断开，用电器停止工作。
动画演示：通过简化动画展示衔铁吸合与复位过程，直观呈现控制电路对工作电路的控制关系。
关键本质：电磁继电器是利用电磁铁实现 “电信号→磁信号→机械运动→电信号” 的转换装置，是自动控制的基础元件。
幻灯片 9：电磁继电器的应用场景
安全控制：
高压电路开关：操作人员通过低压控制电路控制高压电路通断，避免直接接触高压电。
温度自动控制：结合温度传感器（如热敏电阻），温度达到阈值时控制电路接通，电磁铁动作切断加热电路（如电熨斗、恒温箱）。
自动化生产：
机床自动停机：当工件加工到位时，触发控制电路，继电器动作停止机床运转。
流水生产线：通过继电器协调各环节设备的启停，实现自动化流水线作业。
远距离操作：
农业灌溉：远距离控制水泵的启停，无需人工到现场操作。
智能家居：通过手机 APP 发送信号控制继电器，实现灯光、电器的远程控制。
幻灯片 10：电磁继电器的电路符号与接线
电路符号：
电磁铁：用矩形框内标注 “电磁铁” 表示。
触点：动触点用 “┬” 表示，静触点用 “—○” 表示，触点闭合时用 “┴—○” 表示。
接线规则：
控制电路：电源、开关、电磁铁串联，确保电流能使电磁铁产生足够磁性。
工作电路：电源、用电器、静触点串联，动触点与衔铁连接，确保接触良好。
示例电路：绘制包含电磁继电器的控制电路和工作电路示意图，标注各元件名称和电流方向。
幻灯片 11：典例解析 1—— 电磁铁磁性强弱的判断
题目：如图所示，两个匝数不同的电磁铁串联在电路中（铁芯相同），闭合开关后，哪个电磁铁吸引的大头针更多？为什么？
解析：
串联电路中电流处处相等，两电磁铁电流大小相同，铁芯相同。
电磁铁磁性强弱与匝数有关，匝数越多磁性越强。
因此，匝数多的电磁铁吸引大头针更多。
幻灯片 12：典例解析 2—— 电磁继电器的工作分析
题目：电磁继电器控制电动机工作的电路如图，当控制开关闭合时，电动机是否工作？说明工作过程。
解析：
控制开关闭合→控制电路接通→电磁铁产生磁性→吸引衔铁→动触点与静触点接触→工作电路接通→电动机工作。
结论：电动机工作，电磁继电器通过低电压控制电路实现了对电动机的控制。
幻灯片 13：常见错误分析
错误 1：认为电磁铁的铁芯可以用钢代替。
纠正：钢是永磁材料，磁化后断电仍保留磁性，无法实现 “磁性随通断电控制”，因此铁芯必须用软铁。
错误 2：混淆电磁继电器的控制电路和工作电路。
纠正：控制电路是低电压、弱电流回路（含电磁铁），工作电路是高电压、强电流回路（含用电器），两者独立，仅通过触点连接。
错误 3：认为电磁继电器只能控制用电器启动，不能控制停止。
纠正：控制电路断开时，电磁铁失去磁性，衔铁复位使工作电路断开，可控制用电器停止，实现 “启停双向控制”。
错误 4：忽略电流方向对电磁铁磁极的影响，认为磁性强弱只与电流大小有关。
纠正：电流方向影响磁极方向，但不影响磁性强弱；磁性强弱由电流大小、匝数、铁芯决定。
幻灯片 14：知识梳理与思维导图
电磁铁：
构造：螺线管 + 软铁铁芯。
原理：电流的磁效应 + 铁芯磁化增强磁场。
特性：磁性可控（通断）、强弱可调（电流 / 匝数）、磁极可变（电流方向）。
电磁继电器：
组成：电磁铁、衔铁、弹簧、触点（控制电路 + 工作电路）。
原理：电磁铁吸合 / 释放衔铁，控制工作电路通断。
作用：低控高、弱控强，安全控制与自动化。
思维导图：以 “电磁铁” 和 “电磁继电器” 为两大核心，分支呈现构造、原理、特性、应用，标注两者的关联（继电器以电磁铁为核心部件）。
幻灯片 15：综合练习
电磁铁由______和______组成，其工作原理是利用______，磁性有无可通过______控制。
影响电磁铁磁性强弱的因素有______、和，电流越大，匝数越多，磁性越______。
电磁继电器由______、、、______和______组成，分为______电路和______电路。
电磁继电器的核心作用是用______、控制、______，保障操作安全。
下列关于电磁铁和电磁继电器的说法正确的是（ ）
A. 电磁铁断电后仍有磁性 B. 电磁继电器的工作电路电压一定高于控制电路
C. 增加线圈匝数可减弱电磁铁磁性 D. 电磁继电器不能实现远距离控制
幻灯片 16：复习建议与作业
复习建议：
动手制作简易电磁铁（用铁钉和漆包线），探究电流大小对磁性的影响。
绘制电磁继电器工作原理图，标注各部件名称和工作过程。
观察家中或学校的电器设备（如电铃、自动门），分析是否用到电磁铁或继电器。
作业：
设计一个用电磁继电器控制的防盗报警装置，说明工作原理并绘制电路图。
撰写一篇短文，介绍电磁铁在磁悬浮列车中的应用原理。
完成实验报告：探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系（记录实验数据和结论）。
2024人教版物理九年级全册
20.3电磁铁 电磁继电器
第二十章 电与磁
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
物理观念
1.了解电磁铁在生产生活中的应用。
2.知道电磁继电器的工作原理。
科学思维
通过对电磁继电器和电铃工作原理的研讨，提高分析推理能力。
科学探究
经历电磁铁的磁性强弱影响因素的探究实验，熟悉控制变量法和转换法在实验探究中的应用。
科学态度与责任
1.通过了解电磁铁在生活中的应用，提高学习物理的兴趣。
2.在科学探究中，学会交流与合作，形成尊重事实、探索真理的科学态度。
难点
重点
通过上节课学习，知道在其他条件相同时，通电螺线管的磁性比单根导线更强，在通电螺线管中插入一根铁芯，可进一步增大磁性，为什么插入铁芯可以增大磁性？
观看视频：由电磁起重机，了解电磁铁。
1. 概念
内部插有铁芯的螺线管，在有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性，这种磁体叫做电磁铁。如图所示。
2. 特点：有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性。
一、电磁铁
螺线管 铁芯
U形电磁铁
电磁铁
3. 工作原理
电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。在螺线管的内部插入铁芯通电后，铁芯在螺线管的磁场中被磁化，两磁场叠加，使电磁铁的磁性大大增强。
一、电磁铁
螺线管的磁场+铁芯的磁场
螺线管的磁场
4. 电磁铁磁极极性的判断
电磁铁的磁极极性与通电螺线管的磁极极性是一致的，可运用安培定则来判定。
一、电磁铁
（1）提出问题：电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关?
（2）猜想与假设
①电磁铁只有在线圈中通有电流时才有磁性，猜想电流的大小应该会影响电磁铁磁性的强弱。
②构成电磁铁的主要部件是线圈，猜想线圈的形状和匝数可能会影响电磁铁的磁性强弱。
二、电磁铁的磁性
1. 探究影响电磁铁磁性强弱的因素
（3）实验方法
①控制变量法：
控制电磁铁线圈的匝数不变，改变线圈中电流的大小。
控制电磁铁线圈的电流不变，改变线圈匝数。
②转换法：
根据电磁铁吸引铁钉或曲别针等数量
的多少来判断电磁铁的磁性强弱。
二、电磁铁的磁性
二、电磁铁的磁性
把电磁铁、电源（带开关）、滑动变阻器、电流表等组成串联电路。
S
R
A
P
（4）实验器材与电路
①按照电路图，把滑动变阻器、电流表和一定匝数的电磁铁串联起来，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。
（5）进行实验
二、电磁铁的磁性
②把三个匝数不同的电磁铁串联在电路中，观察电磁铁吸引曲别针的数目有什么变化。
C
二、电磁铁的磁性
实验①中，通过电磁铁的电流越大，吸引曲别针的数目越多，说明电磁铁的磁性越强；实验②中，线圈匝数多的c电磁铁吸引曲别针的数目最多，说明c电磁铁的磁性比a与b电磁铁的磁性强。
（6）分析论证
线圈匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强；电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
二、电磁铁的磁性
（7）实验结论
2. 电磁铁的优点
（1）可以通过电流的通断来控制其磁性的有无。
（2）可以通过改变电流的方向来改变其磁极的极性。
（3）可以通过改变电流的大小或线圈匝数的多少来控制其磁性的强弱。
二、电磁铁的磁性
3. 电磁铁的应用
（1）电磁铁可以直接对磁性物质有吸引力的作用
主要应用在电铃、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。
电磁起重机
电铃
耳麦、喇叭
二、电磁铁的磁性
（2）电磁铁的另一个应用是产生强磁场。
现代技术上很多地方需要的强磁场都是由电磁铁提供的，如磁悬浮列车、电动机、发电机、磁疗设备、测量仪器、研究微观粒子用的加速器等。
2003年，上海浦东机场磁悬浮铁路成为我国第一条正式投入运营的磁悬浮铁路，最高速度可达500km/h以上。
二、电磁铁的磁性
在生产技术中，一些大型机器在工作时的电流大，电压高，人们直接控制或操作是很危险的，那怎么才能控制这些强大的电流？
原来人们使用了电磁继电器，下面学习电磁继电器的工作原理。
1. 电磁继电器概念
三、电磁继电器
电磁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、强电流电路通断的装置。
电磁继电器实质上是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
2. 电磁继电器的构造与工作电路
主要有电磁铁、衔铁、弹簧、动触点、静触点等组成。
（1）控制电路：
电磁铁、衔铁、弹簧、低压电源、开关等.
（2）受控电路：
高压电源、电动机、动、静触点.
三、电磁继电器
3. 电磁继电器的工作原理
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脱开，受控电路断开，电动机停止工作.
三、电磁继电器
4. 电磁继电器的应用
（1）利用电磁继电器可以通过控制低电压、弱电流电路的通断来间接地控制高电压、强电流工作电路的通断，使人远离高压环境；
（2）利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等环境，实现远距离控制；
（3）在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件操纵控制电路的通断，可以实现对温度、压力或光的自动控制，如电铃、防盗报警、防汛报警、温度自动控制、空气开关自动控制等。
三、电磁继电器
应用实例——（1）温度自动报警器
电磁铁
衔铁
触点
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。
三、电磁继电器
工作原理：
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。
三、电磁继电器
右图是直流电铃的原理图。衔铁B与弹性片A相连，电源断开时，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。
弄懂原理后，请你在右图所示的继电器上把电源连在电路里，使它成为一个电铃。
应用实例——（2）机械电铃工作原理
三、电磁继电器
解析：如图所示。
三、电磁继电器
三、电磁继电器
应用实例——（3）水位自动报警器原理
当水位上涨时，水与金属A接触，由于水（不纯净）是导体，使控制电路接通，电磁铁吸引衔铁，使动触点与下面的静触点接触，工作电路接通，则红灯发光；
当水位下降时，使控制电路断开，电磁铁失去磁性，弹簧拉着衔铁使动触点与上面的静触点接触，工作电路接通，则绿灯亮。
知识点1 电磁铁
1.许多自动控制的电路中都安装有电磁铁，有关电磁铁，下列说法正确
的是( )
A
A.铁芯使通电电磁铁的磁性增强
B.电磁铁断电后，仍然有很强的磁性
C.电磁铁的铁芯可以用铜棒代替
D.电磁铁是根据电流的热效应制成的
知识点2 电磁铁的磁性
2.为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，小海用电池（电压一定）、滑
动变阻器、数量较多的大头针以及较长导线为主要器材，进行如图所示
的简易实验。
（1）小海将导线绕在铁钉上制成简易电磁铁，并巧妙地通过吸引大头
针的数量来判断电磁铁磁性的强弱，这种常用的实验方法是________
（填“控制变量法”或“转换法”）。
转换法
（2）连接好电路，使变阻器连入电路的阻值较大，闭合开关，观察到
如图 A所示的情景；接着，移动变阻器滑片，使其连入电路的阻值变小，
观察到图B所示的情景，比较图 A和B，可知___图中的电流较小，从而
发现，通过电磁铁的电流越____（填“大”或“小”），磁性越强。
A
大
（3）比较图C中甲和乙得出的结论是：当通过线圈的电流相等时，线圈
匝数越多，磁性越____。
强
（4）下面选项中，其工作原理不涉及电磁铁应用的是____（填序号）。
①指南针 ②电铃 ③磁悬浮列车
④电磁起重机
①
知识点3 电磁继电器
3.2024年12月27日，全球首款搭设电磁弹射轨道的两栖攻击舰——“四
川舰”顺利下水。其搭设的电磁弹射轨道实质是电磁铁矩阵，电磁铁是
利用电流的____效应工作的。电磁继电器也是利用电磁铁来工作的，它
是用来控制工作电路的一种______。
磁
开关
4.如图所示是某科技小组设计的一
种温度自动控制报警装置电路图，
关于它的说法正确的是( )
C
A.当温度低于?????????℃ 时，报警装置就会响铃，同时绿灯亮
B.当温度低于?????????℃ 时，报警装置就会响铃，同时红灯亮
C.当温度达到?????????℃ 时，报警装置就会响铃，同时红灯亮
D.当温度达到?????????℃ 时，报警装置就会响铃，同时绿灯亮
?
5. 小红用一根导线和一枚铁钉制作了如图所示
的电磁铁。她给线圈通电后，钉尖处可以吸引曲别针。
关于此实验，下列说法正确的是( )
D
A.给线圈通电后，钉尖一端为电磁铁的???? 极
B.改变线圈中的电流方向，则钉尖处不能吸引曲别针
C.若减少线圈的匝数，则钉尖处吸引曲别针的数量一定减少
D.若线圈匝数不变，增大电流，钉尖处吸引曲别针的数量会增加
?
（第6题）
6.［2024广东江门期末］如图所示，给电磁铁通电，
铁块及弹簧在图中位置静止。当滑动变阻器的滑片
向???? 端滑动时，则( )
?
D
A.电磁铁的上端为???? 极，弹簧的长度增加
B.电磁铁的上端为???? 极，弹簧的长度减小
C.电流表的示数减小，弹簧的长度减小
D.电流表的示数增大，弹簧的长度增加
?
（第7题）
7.酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为
了方便操作。设计了一个杠杆和电磁铁组合
系统来升降密封罩，如图所示。若密封罩被
提起并悬挂于空中、不计衔铁、杠杆的质量，
左侧电磁铁对衔铁的吸力应______
（填“大于”“等于”或“小于”）密封罩的重力；
大于
左
若提不起，则应将滑动变阻器滑片向____（填“左”或“右”）滑动。
8.［2024河南开封一模］如图所示是小明研究“影响电磁铁磁性强弱因
素”的装置图，它是由电源、滑动变阻器、开关、电磁铁和自制的针式
刻度板等组成。通过观察指针???? 偏转角度的大小来判断电磁铁磁性的强
弱。在指针下方固定一物体????，当用导线???? 与接线柱2相连，闭合开关后，
指针???? 发生偏转。
?
（1）用笔画线代替导线将实物电路连接完整。
（2）指针下方的物体???? 应由___材料制成。
?
A.铜 B.铁 C.铝 D.塑料
B
（3）实验发现：①当滑动变阻器的滑片???? 向____
?
右
变大
（填“左”或“右”）滑动时，指针???? 偏转的角度将会变小；
②保持滑片????的位置不变，当导线???? 由与接线柱2改为与接线柱1相连，
闭合开关后，可发现指针???? 偏转的角度将会______（填“变大”或“变
小”）。
?
（5）经过对电磁铁的研究，可得出结论：当线圈匝数一定时，通过电
磁铁的电流越大，电磁铁的磁性______；当通过电磁铁的电流一定时，
电磁铁线圈的匝数越____，磁性越强。
越强
多
9. 梅雨季节，湿衣服久晾不干，令人烦恼。小黄同学设计了
一款自动控制“干衣神器”，其部分电路如图甲所示。器材：开关、电源
转换器（将?????????????????交流电压转换为?????????直流电压）、定值电阻???????? 、热敏
电阻???????? （电阻随温度的变化关系如图乙所示）、电磁继电器（线圈电阻
不计，当线圈中电流大于或等于????.????????? 时衔铁被吸下）、电风扇、电热
丝（电阻不变）。
?
功能：①闭合开关????，当温度????≤?????????℃时，机器吹热风；当????>?????????℃ 时，
机器吹冷风；②受控电路（?????????????????工作电路）吹热风时功率为????????????????? ，
吹冷风时功率为????????????? 。
?
（1）请以笔画线代替导线完成图甲电路连接。
（2）定值电阻????????的阻值为____???? 。
（3）电热丝的阻值为_____???? 。
?
60
484
电磁铁
构造
磁性
在螺线管中间插入铁芯
磁性强弱跟电流大小和线圈匝数有关
电磁继电器
工作原理
作用
电流的磁效应
自动控制电路
应用
谢谢观看！

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