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第二节 探究：通电螺线管外部磁场的方向2
第十八章 磁及其相互作用
沪科版2024
物理观念 了解电磁铁的结构及其在生产生活中的应用，能利用电磁铁的知识解决生活中的实际问题。
科学思维 经历分析电磁铁、电磁继电器的结构及其工作原理的过程，发展分析推理能力。
科学探究 通过制作简易的电磁起重机，培养提出和解决问题、总结归纳的科学探究能力。
科学态度 与责任 结合电磁铁在生产生活中的应用，体会物理学的应用价值，关注科学技术对社会发展的影响。
核心素养
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？
问题导入
电磁铁：把导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时，它会有较强的磁性。我们把这种磁体叫作电磁铁。
螺线管 铁芯
U形电磁铁
电磁铁
电磁铁在生产生活中的应用
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。
螺线管的磁场+铁芯的磁场
螺线管的磁场
电磁铁在生产生活中的应用
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。
电磁铁在生产生活中的应用
（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。
1.探究影响电磁铁磁性强弱的因素
电磁铁在生产生活中的应用
（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。
电磁铁在生产生活中的应用
把电磁铁、电源（带开关）、滑动变阻器、电流表等组成串联电路。
（4）实验器材与电路
电磁铁在生产生活中的应用
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
电磁铁在生产生活中的应用
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
电磁铁在生产生活中的应用
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
（7）实验结论
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。
电磁铁在生产生活中的应用
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
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。
电磁铁在生产生活中的应用
（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。
电磁铁在生产生活中的应用
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。
电磁继电器概念
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。
电磁继电器
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.
电磁继电器
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.
电磁继电器的工作原理
电磁继电器
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。
电磁继电器
应用实例——（1）温度自动报警器
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。
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——机械电铃工作原理
电磁继电器
解析：如图所示。
电磁继电器
应用实例——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。
电磁继电器
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：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
优点
课堂总结
课堂总结
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