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20.3电磁铁 电磁继电器
第二十章 电与磁
人教版2024版物理九年级全册【精做课件】
授课教师：********
班 级：********
时 间：********
20.3 电磁铁 电磁继电器教案
一、教学目标
（一）知识与技能目标
学生能够精准阐述电磁铁的构造与工作原理，熟练说明其磁性有无、磁性强弱、磁极方向的控制方式。
深入理解影响电磁铁磁性强弱的因素（电流大小、线圈匝数、有无铁芯），并能通过实验数据和现象进行准确分析与解释。
清晰掌握电磁继电器的结构组成，透彻理解其工作过程，能够运用电磁继电器的原理分析和解释实际应用场景中的控制逻辑。
（二）过程与方法目标
通过参与探究电磁铁磁性强弱影响因素的实验，熟练掌握控制变量法的应用，显著提升实验设计、操作、观察和数据分析能力，学会从实验中归纳总结物理规律。
在分析电磁继电器工作原理的过程中，有效锻炼逻辑思维能力和知识迁移能力，能够将复杂的电路控制过程转化为清晰的物理模型进行理解。
通过实际案例分析，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，提高学生将物理知识与生活、生产实际相联系的能力。
（三）情感态度与价值观目标
充分激发学生对电磁铁和电磁继电器知识的探索热情，增强学生对物理学科的兴趣和学习主动性。
通过实验探究活动，培养学生严谨认真、实事求是的科学态度，以及勇于探索、敢于创新的精神。
引导学生关注电磁铁和电磁继电器在现代科技、日常生活中的广泛应用，让学生体会物理知识的实用价值，增强学生的科技意识和社会责任感。
二、教学重难点
（一）教学重点
深刻理解电磁铁的工作原理和特性，熟练掌握影响电磁铁磁性强弱的因素及其规律。
清晰掌握电磁继电器的结构和工作原理，能够解释其在实际电路中的控制作用。
能够运用电磁铁和电磁继电器的知识分析和解决简单的实际问题。
（二）教学难点
设计并完成探究电磁铁磁性强弱影响因素的实验，准确控制实验变量，对实验结果进行科学分析和总结。
理解电磁继电器复杂的工作过程，尤其是如何实现低电压、弱电流电路对高电压、强电流电路的间接控制，以及各部件之间的协同工作机制。
培养学生将电磁继电器原理应用于实际生活和生产中的创新思维，解决实际问题。
三、教学方法
实验探究法：组织学生进行探究电磁铁磁性强弱影响因素的实验，让学生亲身体验科学探究过程，培养学生的实践能力和科学思维。
讲授法：系统讲解电磁铁和电磁继电器的基本概念、原理和应用，帮助学生构建完整的知识体系。
直观演示法：利用实物、模型、多媒体课件、动画等直观手段，展示电磁铁和电磁继电器的结构、工作过程，将抽象知识直观化，便于学生理解。
讨论法：组织学生讨论实验方案、电磁继电器的应用案例等，促进学生之间的思想交流与碰撞，加深对知识的理解。
案例分析法：通过分析实际生活和生产中的案例，如自动售货机、电梯控制系统等，引导学生运用所学知识解决实际问题，提高学生的知识应用能力。
四、教学过程
（一）导入新课（5 分钟）
生活实例引入：播放一段电磁起重机搬运废钢铁的视频，展示电磁起重机强大的吸力，吸引学生注意力。提问学生：“电磁起重机为什么能轻松吸起大量的钢铁？它的工作原理和普通起重机有什么不同？” 引导学生思考，激发学生的学习兴趣。
复习旧知：回顾上节课所学的电流的磁效应和通电螺线管的磁场知识，提问学生：“通电螺线管的磁场有什么特点？如何判断通电螺线管的磁极方向？” 通过复习，为学习电磁铁和电磁继电器的知识做好铺垫，自然引出本节课课题。
（二）新课教学
电磁铁（20 分钟）
构造与原理讲解：展示电磁铁的实物模型，结合图片和动画，详细讲解电磁铁的构造，它主要由线圈和铁芯组成。通过回顾电流的磁效应，引导学生理解电磁铁的工作原理：当线圈通电时，铁芯被磁化，电磁铁具有磁性；断电时，磁性消失。举例说明生活中常见的电磁铁应用，如电铃、电磁门锁等，加深学生对原理的理解。
实验探究：影响电磁铁磁性强弱的因素
提出问题：引导学生思考：“电磁铁的磁性强弱可能与哪些因素有关？” 鼓励学生大胆猜想，学生可能会提出与电流大小、线圈匝数、铁芯材料等有关。
设计实验：组织学生分组讨论实验方案，确定采用控制变量法进行实验。明确实验步骤：①探究磁性强弱与电流大小的关系时，保持线圈匝数和铁芯不变，通过滑动变阻器改变电流大小，用电磁铁吸引大头针，记录吸引大头针的数量；②探究磁性强弱与线圈匝数的关系时，保持电流大小和铁芯不变，更换不同匝数的线圈，重复实验；③探究磁性强弱与有无铁芯的关系时，保持电流大小和线圈匝数不变，分别在有铁芯和无铁芯的情况下进行实验。教师对各小组的实验方案进行点评和指导，完善实验设计。
进行实验：学生分组进行实验，教师巡视指导，提醒学生注意实验安全，如正确连接电路，避免短路；合理选择电流表量程等。同时，指导学生规范操作，准确记录实验数据。
分析论证：实验结束后，各小组整理实验数据，在黑板上展示部分小组的数据。引导学生对数据进行分析，得出结论：电流越大，电磁铁磁性越强；线圈匝数越多，电磁铁磁性越强；有铁芯时电磁铁磁性比无铁芯时强。
电磁铁特性总结：根据实验结论，总结电磁铁的特性：磁性有无可以通过通断电控制；磁性强弱可以通过改变电流大小和线圈匝数来调节；磁极方向可以通过改变电流方向来改变。与永磁体进行对比，让学生更清晰地认识电磁铁的优势。
电磁继电器（25 分钟）
结构展示与讲解：展示电磁继电器的实物和内部结构图片，详细介绍电磁继电器的组成部分，包括电磁铁、衔铁、弹簧、触点（动触点和静触点）等。通过提问引导学生思考各部件的作用，如 “电磁铁在电磁继电器中起什么作用？”“弹簧的作用是什么？” 等，帮助学生理解各部件的功能。
工作原理分析：利用多媒体动画演示电磁继电器的工作过程，教师同步讲解：当控制电路接通时，电磁铁通电产生磁性，吸引衔铁，使动触点与静触点接触，工作电路接通；当控制电路断开时，电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧的作用下被拉起，动触点与静触点分离，工作电路断开。强调电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接控制高电压、强电流电路通断的装置，实现了远程控制和自动控制。为了帮助学生理解，可将电磁继电器的工作过程类比为 “小电流控制大电流的开关”。
应用实例分析
自动报警装置：展示火灾自动报警装置的电路图，结合电磁继电器的工作原理，分析当发生火灾时，温度升高使控制电路中的热敏电阻阻值变化，导致控制电路接通，电磁继电器工作，从而使报警电路接通，发出警报声的过程。引导学生思考还有哪些传感器可以应用于类似的自动控制装置中，如烟雾传感器等。
水位自动控制装置：讲解水位自动控制装置的工作原理，当水位上升到一定高度时，控制电路中的浮球开关接通，电磁继电器工作，启动排水泵排水；当水位下降到一定程度时，控制电路断开，排水泵停止工作。让学生分组讨论设计一个简单的水位自动控制装置，画出电路图，然后进行小组展示和交流，教师进行点评和总结。
（三）课堂小结（5 分钟）
知识梳理：引导学生回顾本节课的主要内容，包括电磁铁的构造、工作原理、磁性强弱的影响因素，电磁继电器的结构、工作原理和应用等，形成知识框架图，帮助学生梳理知识脉络。
重点强调：强调本节课的重点知识，如影响电磁铁磁性强弱的因素、电磁继电器的工作过程和控制作用，加深学生对重点内容的理解和记忆。
（四）课堂练习（10 分钟）
基础练习：
填空题：电磁铁是由______和______组成的；电磁继电器是利用______电路的通断，来间接控制______电路通断的装置。
选择题：下列方法中，不能增强电磁铁磁性的是（ ）
A. 增加线圈匝数 B. 增大电流 C. 插入铁芯 D. 减小电流
综合练习：给出一个简单的电磁继电器控制电路，如利用电磁继电器控制楼道灯的电路，已知控制电路电源电压、电磁铁的参数等条件，让学生分析当开关闭合和断开时，工作电路的状态，并计算控制电路中的电流大小等相关物理量。
（五）布置作业（5 分钟）
基础作业：完成课本课后练习题中与电磁铁和电磁继电器相关的题目，巩固课堂所学的基础知识和技能。
实践作业：让学生观察生活中还有哪些地方应用了电磁铁或电磁继电器，如冰箱的门封条、汽车的启动装置等，记录下来，并尝试分析其工作原理，下节课进行分享和交流。
这份教案围绕电磁铁和电磁继电器知识展开教学。你可以说说对教学环节安排、实验设计等方面的看法，若有修改需求，我会进一步完善。
5
课堂检测
4
新知讲解
6
变式训练
7
中考考法
8
小结梳理
学习目录
1
复习引入
2
新知讲解
3
典例讲解
永磁体
电磁铁
永磁体和电磁铁都是重要的电磁元件，电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关？电磁铁又有哪些优越性？有什么重要的应用？
1.知道什么是电磁铁；知道电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关；了解电磁铁在生活中的应用；知道电磁继电器及其构造和工作原理。
2.通过阅读说明书和观察电磁继电器，知道如何使用电磁继电器，提高学生的观察、分析及操作能力。
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。
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
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2. 下面四幅图中，其工作原理不涉及电磁铁应
用的是( )
A
A. 指南针
B. 电铃
C. 磁悬浮列车
D. 电磁起重机
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3. 如图所示是某科技小组设
计的一种温度自动控制报警装
置的电路图，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
【点拨】当温度低于 时，
左侧控制电路断路，电磁继电
器不工作，动触点接触上面静
触点，所以只有绿灯发光；当
温度达到 时，左侧控制电路连通，电磁继电器工作，动
触点接触下面静触点，红灯与电铃接通，此时红灯亮，电铃响。
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4.为了探究电磁铁的磁性强弱
跟哪些因素有关，小红同学用
漆包线（表面涂有绝缘漆的导
线）在大铁钉上绕若干匝，制
成简单的电磁铁，如图甲、乙、
丙、丁所示为实验中观察到的
四种情况。
（1）可通过观察____________________________来判断电
磁铁磁性的强弱。
电磁铁吸引大头针数目的多少
（2）比较________两图可知：
电磁铁通电时有磁性，断电时
没有磁性。
甲、乙
（3）比较乙、丙两图可知：线圈匝数相同时，通过电磁铁
线圈的电流越____，电磁铁磁性越________________。
大
强（或小；弱）
【点拨】比较乙、丙两图，图丙滑
动变阻器接入电路的阻值较小，电
路总电阻较小，电源电压不变，根
据欧姆定律可知，电路中电流较大，
且电磁铁吸引的大头针数目较多，
可知：线圈匝数相同时，通过电磁
铁绕圈的电流越大，电磁铁磁性越强。
（4）利用图丁可探究电磁铁磁性强弱与线
圈匝数的关系，将两电磁铁串联的目的是
__________________________________。
控制通过两个电磁铁线圈的电流相同
【点拨】探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数
的关系，应控制通过电磁铁绕圈的电流相同，线圈匝数不同。
将两电磁铁串联的目的是控制通过两个电磁铁绕圈的电流相同。
（5）利用上述结论分析图戊，下列措施
中能使图中电磁铁磁性增强的是___。
B
A. 滑片向右移动，其他条件不变
B. 滑片向左移动，其他条件不变
C. 开关 由1扳到2，其他条件不变
D. 电源的正、负极对调，其他条件不变
返回
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
返回
6. ［2024·山西］海鲜保存
常要求温度低于 。小
明为海鲜市场的冷库设计了
温度自动报警器，其原理如
图甲所示。控制电路和工作
电路的电源电压均为 保持不变，电磁铁线圈电阻忽略不计，
图乙为热敏电阻 随温度变化的图像。冷库温度等于或高于
时，工作电路报警。下列说法正确的是( )
A. 冷库温度升高时，热敏
电阻 的阻值变大
B. 工作电路报警时，衔铁
被吸下，灯亮铃不响
C. 冷库温度为 时，
控制电路中电流为
D. 冷库温度降低时，控制
电路消耗的电功率变大
√
返回
（第7题）
7. ［多选］在中
国航天的辉煌历程中，神舟系列飞船
如同璀璨的星辰，一次次划破苍穹，
书写着人类探索太空的壮丽篇章。载
人飞船在发射前，检测飞船舱体的气
密性至关重要。某小组在项目式学习
中设计了一个检测容器气密性的装置，
如图所示，该装置由控制电路和工作
电路两部分构成。控制电路的电源电
压不变， 为定值电阻，力敏电阻
置于容器中，工作电路中的、
处分别为绿灯或电铃。先将容器内部
抽成真空，若容器不漏气，绿灯一直
亮；若容器漏气，一段时间后达到临
（第7题）
界气压时电铃就发声报警。已知力敏电阻 的阻值随气体压
强的增大而减小。下列说法正确的是 ( )
BCD
A. 控制电路工作时图中电磁铁的上
端为 极
B. 检测过程中若容器发生漏气，控
制电路中电流增大
C. 按照设计要求，图中 处应为绿
灯， 处应为电铃
D. 只减小 的阻值，电铃会在漏气
更少时发声报警
（第7题）
返回
（第8题）
8.如图所示，在电磁铁正上方用弹簧挂一
条形磁体，当开关 闭合后，电磁铁的上端
是___（填“”或“”）极，当滑片从 端
向 端滑动的过程中，小灯泡的亮度_____
（填“变亮”或“变暗”），弹簧长度______
（填“变长”或“变短”）。
变亮
变短
返回
9.如图是简单的火警自动报警装置的部分电路，温控开关在
常温时断开，绿灯亮；在温度升高到一定值时自动闭合，红
灯亮、电铃响，发出报警信号。请你按上述要求，将电路图
补充完整。、、为三个接线柱
【解】如图所示。
返回
优点
电磁继电器
磁性强弱
电磁铁
内部带铁芯的通电螺线管称为电磁铁.
利用电流的磁效应来工作的.
电磁铁线圈的匝数越多、电流越大，
电磁铁的磁性就越强.
①可通过电流的通断来控制其磁性的有无.
②可通过改变电流方向来改变其磁极的极性.
③可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.
①概念：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.
②构成：电磁铁、衔铁、弹簧、动触点、静触点.
③工作原理：电磁继电器靠电磁铁和弹簧的
共同作用实现工作电路状态的转换.
电磁铁
电磁铁
电磁继电器
四、课堂总结（1）
谢谢观看！

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