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(共30张PPT)
第十四章 电与磁
第4节 电磁铁及其应用
物理观念：理解电磁铁构成、磁性规律及应用原理；电磁继电器的工作原理；
科学思维：用控制变量法分析问题，建立电磁控制模型；
科学探究：设计并完成磁性影响因素实验，培养实证意识；
科学态度与责任：认识电磁铁的实用价值，体会科技对生活的改变。
教学重点：电磁铁磁性的影响因素；电磁继电器的工作原理；
教学难点：电磁继电器的电路区分；电磁阀的工作逻辑。
①在一个纸筒外面缠绕铜制漆包线制成螺线管，给螺线管通入电流，用它的一端靠近小磁针。
课堂活动
小磁针发生偏转
②再用通电螺线管的一端去吸引小铁钉。
课堂活动
无法吸引小铁钉
③找来一个软铁棒插入通电螺线管中，再去吸引小铁钉。
课堂活动
可以吸引小铁钉
插入软铁棒，通电螺线管的磁性显著增强。
知识点一：电磁铁
1.电磁铁：
插入了软铁棒的螺线管叫作电磁铁。
3.特点：
当线圈中通入电流时，电磁铁就会产生磁性；切断电流，磁性就会消失。
2.构造：
铁芯
线圈
4.原理
电流的磁效应
5.应用
电磁铁通电后，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。
电磁起重机
电磁选矿机
电磁继电器
电铃
插入铁芯后，为什么磁性明显增强？
应用电流磁效应，可能与电流大小有关
线圈是主要部件，可能与线圈匝数有关
电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关？
探究影响电磁铁磁性强弱的因素
实验方法：
每次只改变其中的一个因素，而控制其余几个因素不变。
控制变量法
根据电子测力计示数的大小来判断磁性强弱。
转换法
实验器材：
电磁铁M、软铁块Q、电源、开关、导线、电子测力计、滑动变阻器、电流表、铁架台
实验步骤：
控制线圈匝数一定，调节滑动变阻器，改变通过线圈的电流大小，观察电子测力计的示数变化。
探究电流大小对电磁铁磁性强弱的影响
结论一：
线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁磁性越强。
电流越大，电子测力计示数越小
控制通过电磁铁线圈的电流大小一定，改变线圈匝数，观察电子测力计示数的变化。
探究线圈匝数对电磁铁磁性强弱的影响
结论二：
电流相同时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强。
线圈匝数越多，电子测力计示数越小
电磁铁的优点：
电磁铁磁性有无，可用电流通断控制；
电磁铁磁性强弱，可用电流大小、线圈匝数来控制；
电磁铁的极性变换，可用电流方向来控制。
影响电磁铁磁性强弱的因素：
电流大小和线圈匝数
实验结论：
1.在实践活动中，同学们用一根导线和一枚铁钉制作了一个如图所示的电磁铁。在其周围放一些曲别针，通电后对有关现象分析正确的是（　　）
A．铝制的曲别针会被电磁铁吸引
B．电磁铁两端吸引的曲别针比中间吸引的少
C．改变电流方向，可改变电磁铁的磁场方向
D．减少线圈匝数，电磁铁吸引曲别针数量增加
C
2.如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是（　　）
A．通电螺线管的右端是S极
B．条形磁铁受到电磁铁的斥力
C．将滑动变阻器的滑片向右移
动，条形磁铁所受摩擦力的方向改变
D．若只改变电源的正、负极，条形磁铁所受摩擦力的方向不变
B
知识点二：电磁继电器
人们利用电磁继电器连成控制电路，就可实现用弱电流、低电压的控制电路，控制强电流、高电压的工作电路。
电磁继电器
工人师傅是通过什么装置控制大型机械的？
1.电磁继电器的构造：
电磁铁：
产生磁性，吸下衔铁
衔 铁：
带动动触点上下运动
弹 簧：
带动衔铁弹离电磁铁
触 点：
相当于被控制电路的开关
静触点
动触点
2.电磁继电器工作时的两部分
低压控制电路包括： 、 、 ；
高压工作电路包括： 、 、 ；
（低压）电源
电磁铁
开关
（高压）电源
用电器
触点
远程控制
3.工作原理（以该电路为例分析）
当低压控制电路的开关闭合时，电磁铁通电有磁性，衔铁被向下吸引，使电动机 ，指示灯 ;当开关断开时，电磁铁断电失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，电动机 ，指示灯 。
工作
不亮
不工作
亮
3.如图所示是某学校路灯的智能照明电路。S为光敏开关，天暗时S自动断开，天亮时S自动闭合；R为滑动变阻器。下列说法正确的是（ ）
A．天亮时，电磁铁的上端是北极
B．天亮时，将R的滑片P向上滑动，电磁铁磁性变强
C．天暗时，衔铁被电磁铁吸引，触点c与a接触
D．天亮时，电磁铁外部磁感线从上端出发回到下端
B
4.如图为“智能照明灯电路，其控制电路中，电源电压恒定，R1为可变电阻，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度而变化。白天光照强，衔铁被吸下，受控电路断开。天逐渐变暗，R2阻值随光照强度变小而 （选填“增大”或“减小”），衔铁被释放，灯L发光。若使灯L工作时间变短，可以 （选填“增大”或“减小”）R1。
增大
减小
知识点三：电磁阀
1.场景：
公共汽车利用压缩空气开关控制车门的过程就利用了电磁阀。
阀体
2.结构：
滑阀
两块衔铁
两个电磁铁
3.工作原理：
打开车门时，开关S与触点1接通，右侧电磁铁 ，右侧的衔铁吸入电磁铁中，滑阀被推到左端，滑阀下面的空间与 管路连通，储气筒中储存的压缩空气经进气管和气管1进入气缸 ，推动活塞向 运动，使车门打开。
接通
左部
左端
右
关闭车门时电磁阀怎样工作呢？
电磁阀控制车门
（示意图）
3.应用：
全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间感应冲水器的阀门，也都是利用类似的电磁阀来控制的。
观察你的身边还有哪些地方使用了电磁阀
制作简易自动水位报警器
1.构成：
控制电路：电源、电磁继电器的电磁铁、食盐水、导线
工作电路：电磁继电器一组触点、电源、小灯泡、电铃、导线
2.工作原理：
当食盐水水位上升到设定的水位线时，导线与食盐水 ，控制电路 ，电磁继电器该组触点接通，小灯泡 ，同时电铃 。
工作
接通
发光
响起来
磁悬浮列车
1.原理：
磁场实现支撑、导向、牵引（悬浮电磁铁+轨道电磁铁→向上托力；导向电磁铁→保持侧向距离），车厢与轨道间距约10mm。
吸引型磁悬浮列车原理（示意图）
2.优势：
无接触→零摩擦（振动小、噪声低、能耗少）
流线型车身→减空气阻力，时速可达600km/h（上海磁悬浮列车：30km路程，耗时＜8min。设计时速430km/h）
上海磁悬浮列车
3.类型：
吸引型→异名磁极相互吸引→向上托举；
排斥型→同名磁极相互排斥→悬浮
4.探索任务：
查→我国开通磁悬浮的城市（如上海）、所属类型
思→磁悬浮的争议（成本、技术、生态......)，分享你的观点。
上海磁悬浮列车
电磁铁
定义：带铁芯的螺线管
工作原理：电流的磁效应
影响电磁铁强弱的因素
电流大小
线圈匝数多少
构造：电磁铁、衔铁、弹簧、触点
工作原理：电流的磁效应
工作电路
低压控制电路
高压工作电路
电磁继电器
电磁铁
及其应用
电磁阀
结构：阀体、滑阀、两块衔铁、两个电磁铁
应用
1. 如图所示，一个空心小铁球放在盛水的烧杯中，将烧杯置于铁棒AB的上方，绕在铁棒上的线圈连接如图所示的电路，开关S闭合后，空心小铁球始终漂浮在水面上，下列说法正确的是（ ）
A．此时B端为电磁铁的S极
B．小铁球漂浮，受到的重力和浮力是一对平衡力
C．滑片P向左滑动，小铁球所受浮力不变
D．滑片P向右滑动，容器底部受到水的压强变小
D
2.海鲜保存常要求温度低于-18℃。小东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保持3V不变，电磁铁线圈电阻忽略不计，冷库温度等于或高于-18℃时，工作电路报警。乙图为热敏电阻R随温度变化的图像，冷库温度降低时，热敏电阻R的阻值变 ；当控制电路开关闭合后，衔铁被吸下，铃响灯不亮，则控制电路中电流高于 A。
大
0.03

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