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16.4
第十六章　磁场　电磁铁
电磁继电器与自动控制
沪粤版九年级下册
2
能用电磁继电器设计简单、实用的控制电路。
1
了解电磁继电器的结构和工作原理。
学习目标
在生活中我们经常看到一些大型机器在工作，而它们的电流可达几十、上百安，直接来控制或操作是很危险的，那怎么才能控制这些强大的电流？
情景引入
活动1　观察电磁继电器
1.电磁继电器是利用低电压、弱电流控制电路的通断，来间接地控制高电压、强电流工作电路通断的装置。
2.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。
一、电磁继电器
合作探究
复位弹簧
衔铁
电磁铁
动触点
3.请在图中标注出电磁继电器各部件的名称。
1.活动2　学习使用电磁继电器
如图是一个利用电磁继电器的控制系统，右侧为工作电路，左侧为控制电路。
(1)连接控制电路
①根据继电器标出的“线圈额定电压”，将电源、开关S1与线圈连接起来。
②闭合开关S1，注意观察衔铁是如何动作的，A、B触点(常闭)及B、C触点(常开)的状态是如何转换的。断开开关S1，情况又怎样？
合作探究
二、用电磁继电器进行自动控制
(2)连接工作电路
根据用电器(小灯泡)的额定电压，将电源、开关S2、小灯泡接入电路。闭合开关S2，观察S1断开和闭合时两灯的发光情况。
答案　闭合控制电路中的开关S1，电流通过电磁铁的线圈产生磁性，把衔铁吸下来，B、C 触点接通，红灯亮。断开开关S1，线圈中的电流消失，电磁铁的磁性消失，衔铁在弹簧的作用下与电磁铁分离，使触点B、C分开，A、B触点接通，绿灯亮。
控制电路是如何控制工作电路的？
思考
2.在生产和生活中，有些实际工作电路是高压电路，直接使用高压开关是很危险的。在一些危险性较高的场所，如爆破现场、X射线透视室等，都可用电磁继电器进行安全操作。电磁继电器还常用于 中。
自动化设备
(a)机器人足球赛
(b)可执行爆炸物处理、侦察及营救等任务的机器人
3.机器人一般由感知系统、机械系统、控制系统和驱动系统四部分组成。它能根据事先设计的程序或在操作者的控制下，从事各种复杂或危险的工作。控制系统中就有电磁继电器。
1.如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)
答案　当水位没有到达金属块A时，A、B之间断路，电磁继电器中没有电流，衔铁被弹簧拉起与上面的触点接通，绿灯所在电路构成通路，绿灯亮；当水位到达金属块A时，由于水能导电，A、B之间形成通路，电磁继电器中有电流经过，衔铁被电磁铁吸下与下面的触点接通，红灯所在电路构成通路，红灯亮。
学以致用
2.右图是温度自动报警器的原理图。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，电铃就会响起来，发出报警信号。请说明它的工作原理。
答案　温度升高时，水银柱上升，与上方金属丝连通，使左侧电路形成通路，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。
电磁继电器工作原理
电磁继电器
生活与物理
1.(2025·岳阳模拟)如图是一种防汛报警器的原理图，K是触点开关，B是一个漏斗形的竹片圆筒，里面有个浮筒A，当水面上涨到警戒水位时(　　)
A.甲灯亮 B.乙灯亮
C.两灯都亮 D.两灯都不亮
B
解析　当水位在安全水位时，触点K断开，电磁继电器中无电流，衔铁被弹簧顶起，甲灯亮；当水位上升到警戒水位时，浮筒A上升，触点开关被接通，电磁铁具有磁性，将衔铁吸下，乙灯亮，故选B。
课堂练习
2.(2025·新余分宜县一模)小李观察学校楼道里的消防应急灯，发现平时灯是熄灭的，一旦停电，灯就会发光。某消防应急灯的电路图如图所示(图中少连了一根导线)，其工作原理是：外部电路为220 V的交流电，当其正常工作时，电磁铁　　(选填“有”或“无”)磁性，两盏额定电压为6 V的应急灯均不发光；当外部电路停电时，两灯泡均正常发光，则电路中C点应该和　　(选填“A”或“B”)点相连。
有
A
解析　根据题图可知，电磁铁接在电路中，家庭电路正常工作时，电路中有电流，电磁铁具有磁性，两盏额定电压为6 V的应急灯均不发光；当外部电路停电时，电磁铁不具有磁性，衔铁在弹簧的作用下被顶起，此时两灯泡均正常发光，则电路中C点应该和A点相连。
3.(2025·济南槐荫区一模)如图所示是某种“闯红灯违规证据采集器”的工作原理图。光控开关接收到红光时会自动闭合，压敏电阻受到车辆的压力时其阻值将变小，电磁铁的磁性将变　　，于是　　 　　(选填“指示灯”或“电控照相机”)开始工作。
强
电控照相机
解析　只有在红灯亮的期间，光控开关才闭合，若此时车辆违规闯红灯行驶，会压上压敏电阻，从而使压敏电阻的阻值减小，在电源电压一定的情况下，电阻越小，电流就越大。电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，并且电流越大磁性越强，所以电磁铁的磁性会增强。当电流增大到一定程度时，电磁铁会将衔铁吸下，使其与触点2接触，电控照相机所在的电路接通，照相机会对违规车辆进行拍照。
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会随着周围磁场的增大而急剧减小的现象，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。
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？
答案　闭合S1、S2，并使滑片向左滑动，左侧控制电路中的电阻减小，根据欧姆定律可知，左侧电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强。巨磁电阻(GMR)的阻值随磁场的增强而急剧减小，故GMR的电阻变小，所以工作电路中的电流变大，指示灯变亮。
5．如图所示是自动扶梯的原理图．当电梯上无人时，压敏电阻R的阻值较大，电磁铁的磁性_____（填“较强”或“较弱”），电磁继电器的动触点与_____（填“上面”或“下面”）的静触点接触，电梯运行缓慢．当人走上电梯时，电磁继电器的动触点与另一个静触点接触，电梯运行速度变大。图中画出了某一时刻线圈中的电流方向；可以判断电磁铁的上端是_____（填“N”或“S”）极。
【答案】较弱 上面 N
6．如图所示是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝。电池的两极分别与金属丝相连，当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号下列说法正确的是（ ）
A．温度计中的水银是绝缘体
B．电铃响时，电磁铁右端是N极
C．温度降低到74℃以下，电铃响
D．电铃响且滑片P向左移动时，
电磁铁磁性减弱
【答案】B
课堂小结
谢谢

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