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物理九年级全一册 人教版2024
第3节 电磁铁 电磁继电器
第二十章 电与磁
学习目标
01
02
03
04
物理观念
①知道什么是电磁铁，知道电磁铁在生产、生活中的应用
②知道影响电磁铁磁性强弱的因素
③认识电磁继电器的构造和工作原理
科学思维
运用综合分析归纳的方法，得出电磁铁的磁性强弱与线圈匝数、电流大关：匝数少磁性弱，匝数多磁性强;电流小磁性弱，电流大磁性强。
科学探究
在探究电磁铁磁性强弱影响因素实验中，能识别并控制变量，设计对比实讨论改进，并实施方案。通过对实验的分析，提高比较、分析、归纳结论的能力。
科学态度与责任
通过实验探究和观察分析，感受到物理学的魅力，培养对物理学的兴趣与热爱；通过了解电磁铁和电磁继电器的应用，认识到物理知识在生产和生活中的重要性,增强社会责任感。
重点难点
教学
重点
教学
难点
电磁铁的特性和应用、电磁继电器的构造和工作原理。
影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究方法。
课堂导入
在工地、码头，以及一些车间、货场，人们常常可以看到电磁起重机提起几十吨重的铁板、钢筋、铁管、废铁和其他各种铁质材料。
它能随意把钢铁吸住或放下呢，你知道它是如何做到的吗？
探究新知
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？
螺线管通电后，会成为一个磁体，断电后其磁性容易消失。
永磁体：条形磁体，它的周围存在着磁场，且能长期保持其磁性，这种磁体被称为永磁体。
探究新知
演示实验
【实验】增强螺线管磁性强弱的方式
　　如图所示，用导线在塑料管上绕成一个螺线管。接通电路，分别将木棒、铜棒和铁棒插入塑料管内，通过吸引小铁钉(或大头针)的数量判断螺线管磁性强弱的变化情况。
实验表明，通电螺线管内插入铁棒时，其磁性明显增强。
电磁铁
探究新知
电磁铁
1.电磁铁的概念
　　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，
会有较强的磁性，没有电流时就失去磁性，我们把这种磁体叫作电磁铁。
线圈
铁芯
探究新知
2. 工作原理
电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。
通电后，铁芯被螺线管的磁场磁化，两磁场叠加，使电磁铁的磁性增强。
螺线管的磁场 + 铁芯的磁场
螺线管的磁场
探究新知
电磁起重机
　　前面提到的电磁起重机主要部件之一是电磁铁。大型电磁起重机一次可以吊起几吨钢材。
你能制作一个简易的电磁起重机吗？
探究新知
【学习任务一】电磁铁的工作原理
下列有关电磁铁的说法中正确的是（　　）
A．电磁铁是永磁体
B．电磁铁的铁芯是用软磁性材料制成的
C．电磁铁的铁芯用钢较好，因为它被磁化后磁性不易消失
D．电磁铁中的铁芯带上了电，因此磁性很强
B
探究新知
　　把一根较长的导线绕在一枚大铁钉上，就可制成一个电磁铁。把电源、电磁铁及滑动变阻器串联起来，闭合开关，观察“起重机”吊起了多少曲别针。
想想做做
制作简易的电磁起重机
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？
影响电磁铁磁性强弱的因素有哪些呢？
自制电磁铁
探究新知
演示实验
【实验】探究影响电磁铁磁性强弱的因素
①电流的大小可能会影响电磁铁磁性的强弱。
②线圈的形状和匝数可能会影响电磁铁的磁性强弱。
猜想与假设
实验器材
利用大铁钉、漆包线、电流表、电源、开关、滑动变阻器、大头针、铁架台等。
探究新知
实验方法
控制变量法
①控制电磁铁线圈的匝数相同，改变线圈中电流的大小。
②控制电磁铁线圈的电流相同，改变线圈匝数。
转换法
判断磁性强弱方法——根据吸引大头针、曲别针等的多少来判断螺线管的磁性强弱。
探究新知
1. 电磁铁的磁性强弱跟电流大小的关系：
　　将滑动变阻器、电流表和电磁铁串联起来，闭合开关，此时电磁铁线圈匝数一定，调节滑动变阻器，改变通过线圈的电流大小，观察电磁铁吸引大头针的数目变化。
实验过程
S
a
S
a
结论一：当匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强。
探究新知
2. 电磁铁的磁性跟线圈匝数的关系：
　　把三个匝数不同的电磁铁，与滑动变阻器、电流表串联在电路中，
闭合开关，此时电路中电流大小一定，观察电磁铁吸引大头针的数目变化。
S
a
b
c
结论一：当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强。
探究新知
影响电磁铁磁性强弱的因素：
电磁铁通电时____磁性，断电时磁性______；
线圈的匝数乙丁时，通过电磁铁的电流越____，电磁铁的磁性______；
当电流一定时，电磁铁线圈的匝数______，磁性______。
总结归纳
有
消失
大
越强
越多
越强
探究新知
【学习任务二】影响电磁铁磁性强弱的因素
某同学将两个相同的铁钉绕制成电磁铁，连接如图所示的电路，使用足够数量的大头针进行探究实验。下列探究正确的是（　　）
A．闭合开关S，电磁铁A线圈的匝数更少，所以通过电磁铁A线圈的电流更大
B．闭合开关S，电磁铁B线圈的匝数更多，所以电磁铁B吸引的大头针数量更多
C．若要使电磁铁A和B的磁性增强，可向右移滑动变阻器的滑片P
D．只将两个铁钉换成同规格的两个铜钉，闭合开关S电磁铁A吸引的大头针数量增多
B
探究新知
【变式训练】探究影响带电磁铁磁性强弱的实验
在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
①当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数_____（选填“增加”或“减少”），说明电流越____，电磁铁磁性越强；
②根据图示可知，____（选填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电
流一定时，_________，电磁铁磁性越强；
③电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是_________________。
增加
同名磁极相互排斥
大
甲
匝数越多
探究新知
3.电磁铁的优缺点
电磁铁磁性的有无可由电流的通断来控制。
电磁铁的磁性强弱，可用电流大小、线圈匝数多少来控制。
电磁铁的极性变换，可通过改变电流方向来实现。
探究新知
4.电磁铁的应用
　　电磁铁在生活、生产和科学技术中有很广泛的应用。从家里的全自动洗衣机到电动汽车，从磁悬浮列车到三峡水库的发电站，各种大小的电磁铁无处不在。
利用电磁铁发明电报、电话，开创了现代通信技术。
在北京正负电子对撞机中，
使用了大量的电磁铁。
磁悬浮列车所用的磁体是通有强大电流的电磁铁。
探究新知
　　在生活中，驱动巨大机器的电流可能有几十安、几百安。直接控制或操作是很危险的。在工厂里，我们常常看到工人师傅利用按钮来控制机器。
这是如何做到控制这些强大的电流？
电磁继电器
探究新知
1. 电磁继电器概念
电磁继电器
　　电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高压电、强电流电路通断，来控制工作电路的一种开关的装置。
电磁继电器是电磁铁的广泛应用
探究新知
2. 电磁继电器的结构
　　由电磁铁、衔铁、弹簧、触点（动触点和静触点）等组成。
工作时的电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。
电动机
M
静触点
动触点
衔铁
电磁铁
弹簧
低压电源
高压电源
控制电路
工作电路
电磁铁: 通电时产生磁性，吸下衔铁。
衔铁: 带动动触点上下运动。
弹簧: 电磁铁无磁性时，带动衔铁离开电磁铁。
触点: 相当于被控制电路的开关。
探究新知
3. 电磁继电器的工作原理
　　控制电路中开关S闭合时，电磁铁的线圈有电流通过产生磁性，
衔铁B被吸下来，动触点D与静触点E接触，高压电路闭合，电动机M工作。
　　反之控制电路开关S断开时，线圈没有电流通过磁性消失，
衔铁B被弹簧弹起，动触点D与
静触点E脱离，高压电路断开，
电动机M停止工作。
探究新知
4. 电磁继电器的作用及实质
用控制___电压___电流电路的通断，
来间接控制___电压___电流电路的通断。
低
弱
高
强
作用
电磁继电器的实质就是一种利用______，
来控制工作电路通断的 _____。
实质
电磁铁
开关
探究新知
　　电磁继电器是一种常用的电子控制开关，在特定情况下关闭或开启，它可以避免工作人员直接操纵含有高电压、强电流的工作电路，从而确保操作安全。电磁继电器被广泛地应用于自动控制和通信领域。
5. 电磁继电器的应用
电铃
电梯超载报警系统
探究新知
【学习任务三】电磁继电器的构造与原理
如图是某仓库设计的温度报警电路。R1为热敏电阻，其阻值随温度的变化而变化，R2为可调电阻。温度正常时指示灯L发光，当温度升高到报警温度时，指示灯熄灭，蜂鸣器报警。下列判断正确的是（　　）
A．R1的阻值随温度的升高而增大
B．温度升高过程中，电磁铁磁性减弱
C．若要调低报警温度，可将R2的阻值调大
D．若控制电路电源电压降低，报警温度将升高
D
课堂小结
电磁铁
电磁继电器
电磁铁
电磁铁
磁性强弱
优点
电磁继电器
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。
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。
构成：电磁铁、衔铁、弹簧、动触点、静触点。
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。
1.关于电磁铁，几位同学有下面的一些说法，你认为其中不正确的是（　　）
A．电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性
B．电磁铁中通过的电流越大，它的磁性就越强
C．在电流一定的情况下，外形相同的螺线管线圈匝数越多，它的磁性越强
D．往通电螺线管中插入金属棒就会使通电螺线管的磁性增强
课堂练习
D
2.如图所示，在探究电磁铁磁性强弱的实验中，使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁A、B进行实验。下列说法正确的是（　　）
A．通过观察电磁铁吸引大头针的个数判断它的磁性强弱，这是运用了等效替代法
B．滑片P向左滑动，电磁铁的磁性减弱
C．电磁铁A、B的上端均为N极
D．该实验不能探究电磁铁磁性的强弱与电流强弱的关系
C
3.如图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，当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时，电铃响起发出报警信号。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，电磁铁左端是N极
C．温度降低到78℃以下，电铃响起发出报警信号
D．电铃响时，滑片P向左移动，电磁铁磁性增强
课堂练习
D
4. 小明观察了小区入口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，绿灯亮，栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路，车牌识别成功相当于图中开关S闭合。
（1）闭合开关后，线圈吸住铁柱时，电磁铁的上端为____极。
（2）若电源电压下降，栏杆不能抬起。除了更换电池外，请你再写出一种能使栏杆正常抬起的方法：_______________________________。
课堂练习
将滑动变阻器接入电路的阻值调小些
S
布置作业
1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。
2.拓展性作业：
利用所学知识设计一款酒精含量报警器，满足如下条件：
酒精含量低于设定值时，电路中的绿灯亮；含量达到设定值时，绿灯熄灭，红灯亮且电铃响
谢谢聆听
谢谢聆听
Thanks!
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