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第二十章 电与磁
第3节 电磁铁 电磁继电器
R·九年级全一册
了解什么是电磁铁，知道电磁继电器的结构和工作原理。
01
了解影响电磁铁磁性强弱的因素。
02
了解电磁继电器在生活中的广泛应用。
03
学习
目标
1
预习
检测
2
1.插入_____的通电螺线管组成一个_______。其工作原理：_____________。
2.电磁铁磁性强弱跟_____的大小、线圈的_____有关。
铁芯
电磁铁
电流的磁效应
电流
匝数
3.电磁铁的特点：可通过电流的_____来控制磁性的有无，可通过改变电流的大小来控制其磁性的______，可通过改变电流的_____来改变其磁极的极性。
通断
强弱
方向
4.电磁继电器的结构：由 、 、 和
等组成。
5.工作原理：电磁继电器是利用电流的 。
6.电磁继电器是利用 、 电路的通断，来间接地控制 、 电路的装置。
电磁铁
衔铁
磁效应
低电压
弱电流
高电压
强电流
弹簧
触点
新课
导入
3
通电螺线管通电后，会成为一个磁体。这样的磁体与永磁体相比，有哪些优点？这些优点在实际中有哪些应用？
【点击图片观看视频】
插入铁芯时，通电螺线管的磁性会明显增强。
线圈
铁芯
内部插入铁芯的通电螺线管在有电流通过时有磁性，没电流时失去磁性，这种磁体叫作电磁铁。
由软铁制成
探究
新知
4
知识点1 电磁铁
电磁铁的工作原理
电磁铁是利用电流的磁效应和在通电螺线管中插入铁芯后磁性大大增强的原理工作的。有电流通过，电磁铁产生磁性；没有电流，电磁铁失去磁性
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绕制电磁铁
通电螺线管插人铁芯后，磁性大大增强，其原因是（ ）
A. 铁芯本身具有磁性
B. 插入铁芯后，电流增大了
C. 插入铁芯后，线圈匝数增加了
D. 螺线管的磁场与被磁化的铁芯的磁场相互叠加
针对训练
D
电磁起重机的主要部件之一是电磁铁，电磁铁安装在吊车上，通电后吸起大量钢铁，移动到另一个位置后切断电流，钢铁被放下。
知识点2 电磁起重机
制作简易的电磁起重机
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。
实际电磁起重机中的电磁铁磁性很强。如何使你制作的电磁铁磁性增强？
想想做做
应用电流磁效应，应该与电流大小有关。
线圈是主要部件，应该与线圈的匝数有关。
　　设计实验验证：电磁铁磁性强弱与电流的大小、线圈的匝数之间的关系。
猜想假设
影响电磁铁磁性大小的因素
实验探究
可能与电流的大小、线圈的匝数有关
实验器材
匝数不同的两个电磁铁、电源、开关、导线、滑动变阻器、电流表、铁钉
实验电路
S
a
R
A
设计实验
1.如何判断电磁铁磁性的强弱？
实验方法
控制变量法、转换法
吸引铁钉的多少
2.如何让匝数不同的电磁铁通过的电流相等？
将它们串联起来
影响电磁铁磁性大小的因素
实验探究
演示1
结论：匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强。
滑动变阻器的滑片改变电路中的电流大小；
现象
S
a
R
P
A
S
a
R
P
A
验证1：电磁铁磁性的大小与电流的大小有关
演示2
结论：电流一定时，外形相同的磁铁匝数越多，电磁铁的磁性越强。
串联一个不同匝数的电磁铁。
现象
S
a
R
P
b
A
验证2：电磁铁磁性的大小与线圈匝数有关
如图所示，下列做法中电磁铁不能吸引更多大头针的是（ ）
A. 只提高电源电压
B. 只将滑片 P 向左移动
C. 只增加螺线管线圈的匝数
D. 只将铁芯换成同规格的铜芯
针对训练
D
电磁铁的优点：
（1）电磁铁磁性的有无，可由通断电来控制；
（2）电磁铁磁性的强弱，可由电流的大小来控制；
（3）电磁铁的磁极，可以通过改变电流方向来改变。
知识点3 电磁铁的优点和应用
　　磁悬浮列车所用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁。靠安装在车厢和轨道上的磁体的相互作用使其悬浮在轨道上方几厘米高度，行走时不需接触轨道，因此只受来自空气的阻力。磁悬浮列车的最高速度可达每小时500 km以上。
电磁起重机
电铃
电磁阀门
电磁锁
电磁选矿机
电磁铁的应用
如图所示是直流电铃的工作原理示
意图，铃锤与衔铁的一端固定，衔
铁与弹性片相连，自然情况下弹性
片是和螺钉接触的.接通电源后，电
磁铁具有_______而吸引衔铁，铃锤敲击铃碗发声，同时弹性片与螺钉_______导致断电，电磁铁失去磁性后释放衔铁，弹性片又和螺钉 ________，使电路通电，如此往复循环.
针对训练
磁性
分离
接触
在生活中，我们经常看到一些大型机器在工作（如大型吊车），而它们的电流可达几十安、上百安，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呢？
知识点4 电磁继电器的结构
电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
电磁继电器
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。
电磁继电器的实质
电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、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。
作用：
（1）实现远距离控制
（2）实现自动控制
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如图所示，电磁继电器能通过低压控制电路，间接地控制高压工作电路。下列说法正确的是（ ）
A.连有电动机的电路是低压控制电路
B.电磁继电器实际上是一个由电磁铁控制电路通断的开关
C.利用电磁继电器主要是
为了节约用电
D.利用电磁继电器主要是
为了操作方便
B
针对训练
当较低的电压加在
接线柱D、E两端，
较小的电流流过线圈时，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个接线柱所连的触点接通，较大的电流就可以通过B、C带动机器工作。
低压电源
低压控制电路
高压电源
高压工作电路
知识点5 电磁继电器的原理及应用
防汛报警器：
当水面超过警戒水位时，浮子将上升，使点开关接通，电流通过线圈使铁芯磁化而吸住衔铁，使右边工作电路接通，报警红灯亮，报警电铃响而报警。
温度自动报警器：
当温度升高到一定值时，水银温度计中水银面上升到金属丝处，水银是导体。因此将电磁铁电路接通，电磁铁吸引弹簧片，使电铃电路闭合，电铃开始报警，当温度下降后，水银面离开金属丝，电磁铁电路断开，弹簧片弹回原状，电铃电路断开，电铃停止报警。
如图所示，下列说法正确的是（ ）
A.当S1断开、S2闭合时，红灯亮
B.当S1断开、S2闭合时，绿灯亮
C.当S1闭合、S2断开时，绿灯亮
D.当S1、S2均闭合时，绿灯亮
B
针对训练
1.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
【教材P159 练习与应用 第1题】
随堂
演练
5
滑片逐渐向右移动的过程中，观察到铁钉吸附大头针的数量逐渐减少。说明在线圈匝数相同时，通过电磁铁的电流越大，其磁性越强。
（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
说明通过电磁铁的电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
2.右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。
【教材P160 练习与应用 第2题】
解答：水位没有达到金属块A时，控制电路未接通，电磁铁没有磁性，在弹簧的作用下衔铁被弹起，绿灯电路接通，绿灯亮。水位到达金属块A时，控制电路接通，电磁铁具有磁性，吸下衔铁，红灯电路接通，红灯亮。
3.如图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，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
电磁继电器上把电源连在电路里，使
衔铁能上下震动。
【教材P160 练习与应用 第3题】
解答：如图所示。
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在磁场中急剧减小的现象，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。
【教材P160 练习与应用 第4题】
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？
解答：当闭合S1和S2，滑片P向左滑动时，左边电路中电流增大，电磁铁磁性会增强，右边电路中的巨磁电阻的阻值会减小，右边电路中电流增大，指示灯变亮。
电磁铁的定义：插有铁芯的螺线管
电磁铁和电磁继电器
电磁继电器
课堂
小结
6
电磁铁的工作原理：电流的磁效应
影响电磁铁强弱的因素
工作原理：电流的磁效应
构造：电磁铁、衔铁、弹簧、触电
电磁铁
电流大小
线圈匝数多少
工作电路
低压控制电路
高压工作电路
1.从课后习题中选取；
2.完成练习册本课时的习题。
课后
作业
7

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