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第二十章——电与磁
第3节 电磁铁 电磁继电器
九年级物理全一册人教版（2024新版）
3.当______的方向改变时，通电螺线管N,S极正好对调，这说明，通电螺线管两端的极性跟螺线管中的 有关。
4.安培定则内容：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中
的方向，则大拇指所指的那端即为螺线管的 极。
1.通电导线周围存在 ，这种现象叫作 。
2.实验表明，通电螺线管的外部磁场与_____磁体的磁场相似。通电螺线管的两端就相当于条形磁铁的两个____。
条形
磁极
电流
电流方向
电流
N
磁场
电流的磁效应
温故而知新
问题情境
　　如何将散落在沙土中的小铁棒快速分拣出来呢？结合本章学习的内容你能想到哪些方法？
学生活动
条形磁体磁性强，
吸起容易、放下难。
通电螺线管磁性弱，
通电吸起、断电放下。
如果要使通电螺线管的磁性增强，应该怎么办呢？
演示实验
先将小磁针放在螺线管的两端，通电后观察小磁针偏转的程度，再将铁棒插入螺线管，通电后观察小磁针偏转的程度。
交流讨论
插入铁棒后，小磁针的偏转程度增大，这表明插入铁棒后通电螺线管周围的磁性大大增强。
小磁针在哪种情况下的偏转程度最大，说明了什么？为什么插入铁棒后，磁性会变强？
铁棒被磁化，也要产生磁场，于是通电螺线管的周围既有电流产生的磁场，又有磁体产生的磁场，因而磁场大大增强了。
一根条形磁体， 它的周围存在着磁场。 这种磁体是一种永磁体 螺线管通电后， 也会成为一个磁体 这样的磁体与永磁体相比，有哪些优占？这些优点在实际中有哪些应用？
新知探究
电磁铁
一
1．电磁铁：
插入铁芯的通电螺线管称为电磁铁。
2. 工作原理：
电流的磁效应
新知探究
电磁铁
一
磁性增强的原因：通电后，铁芯被螺线管的磁场磁化，
两磁场叠加，使电磁铁的磁性大大增强。
影响电磁铁的磁性强弱的因素
新知探究
电磁铁
一
磁性有无:可用____________ 来控制；
磁性强弱:可用____________________来控制;
极性变换:可用_________来实现。
电磁铁通电时____磁性，断电时 磁性；
匝数一定时电流越____，磁性______；
电流一定时，匝数______，磁性______。
有
越强
越多
越强
大
无
电流的通断
电流大小、
电流方向
线圈匝数多少
电磁铁
新知探究
电磁铁
一
1.实验结论:
2.电磁铁的优点:
　　１）. 电磁铁的优点。
通电有磁性，断电无磁性。
磁性有无可控
电磁铁的优点和应用
电流方向改变，磁极极性改变。
磁极极性可控
＋
＋
改变电流大小或匝数多少可改变磁性强弱。
磁性强弱可控
＋
＋
（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。
磁浮列车
电磁起重机
２）电磁铁应用
电动机
发电机
洗衣机
电铃
电冰箱
电话听筒
磁悬浮列车的原理并不深奥，它是运用磁体“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁体具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车，时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁悬浮列车”，亦称为“磁垫车”。
知识延伸
磁悬浮列车的原理
　磁悬浮列车与当今的高速列车相比，具有许多无可比拟的优点：磁悬浮列车虽是在轨道上行驶，但导轨与机车之间不存在任何实际的接触，故其成为“无轮”状态，几乎没有轮、轨之间的摩擦，时速高达几百公里；磁悬浮列车可靠性大、维修简便、成本低，其能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一；噪声小，当磁悬浮列车时速达300公里以上时，噪声只有65 dB，仅相当于一个人大声地说话，比汽车驶过的声音还小；由于它以电为动力，在轨道沿线不会排放废气，无污染，是一种名副其实的绿色交通工具。
1．电磁继电器
电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
新知探究
电磁继电器
二
电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。其实质是是利用低电压、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。
电磁铁
2. 电磁继电器的结构。
A
B
C
D
E
弹簧
电磁铁
衔铁
两个
触点
触点
触点
3. 电磁继电器的工作原理。
A
B
C
绿灯
红灯
电
磁
铁
低压控制电路
高压工作电路
弹
簧
衔铁
电源 2
电源 1
A
B
C
绿灯
红灯
电
磁
铁
电源 1
电源 2
弹
簧
被
拉
长
衔铁被吸下
有
磁
性
低压控制电路
高压工作电路
开关闭合
１）通电时，电磁铁把衔铁吸下来，使触点接通，工作电路闭合，红灯亮。
A
B
C
绿灯
红灯
电
磁
铁
电源 1
电源 2
弹
簧
回
缩
衔铁被拉起
无
磁
性
低压控制电路
高压工作电路
开关断开
２）断电时，电磁铁失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断工作电路，绿灯亮。
A
B
C
绿灯
红灯
电源 1
电源 2
衔铁
低压控制电路
高压工作电路
开关控制
电磁铁通断电
3. 电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
电
磁
铁
交流讨论
４．电磁继电器的好处
利用电磁继电器，用较低的电压、较小的电流的控制电路，来控制高电压、强电流的工作电路，能实现远程遥控和自动化控制等。
1．如图所示为电磁铁的线路图。开关S闭合后，滑动变阻器的滑片P向右滑动过程中(　　)
A．电磁铁的右端为S极，磁性增强
B．电磁铁的右端为S极，磁性减弱
C．电磁铁的右端为N极，磁性增强
D．电磁铁的右端为N极，磁性减弱
D
当堂演练
2．如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，当闭合开关S1、S2时，下列说法正确的是(　　)
A．电磁铁的右端为N极
B．小磁针将顺时针旋转
C．当P向左滑动时，电磁铁的磁
性增强，指示灯变暗
D．当P向右滑动时，电磁铁的磁
性减弱，电压表的示数减小
D
3.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
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。
总 结
图3
1.图1和2表明：
2.图3表明：
线圈匝数相同时,电流大磁性强
电流相同时,线圈匝数越多磁性强
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1和2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？
(2）如图3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？
图2
图1
3.图20.3-9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，请你在图20.3-6所示的电磁继电器上把电源连在电路里，使衔铁能上下振动。
答：要让电铃锤上下振动，核心是让电磁铁的电路自动通断：通电时电磁铁吸下衔铁，同时断开电路；断电时电磁铁失磁，衔铁在弹簧作用下复位，重新接通路，如此往复。
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。
图中说明巨磁电阻特性原理的示意图,图中GMR是巨磁电阻.如果闭合开关S.S2并使滑片P向左滑动,指示灯亮度会有什么变化？
答:当闭合开关S 、S2并使滑片P向左滑动时,滑动变阻器连入电路的电阻变小，电磁铁所在电路中的电流变大,电磁铁的磁性增强,巨磁电阻的电阻急剧减小,指示灯所在电路的电:流变大,指示灯:的实际功率变大,指示灯变亮。
1.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。
课后习题
解答：如图所示。
2.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。
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。
课后任务
　　调查一下电磁铁和电磁继电器在生活中还有哪些应用，简述其工作过程，并形成调查报告。

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