资源简介

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20.3 电磁铁、电磁继电器
人教版九年级全册 第二十章 电和磁
01
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
02
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
03
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
04
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
学习目标
新课导入
问题
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，有哪些优点 这些优点在实际中有哪些应用
电磁起重机
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在工作。电磁起重机的主要部件之一是电磁铁，电磁铁安装在吊车上，通电后吸起大量钢铁，移动到另一个位置后切断电流，钢铁被放下。大型电磁起重机一次可以吊起几吨钢材。
一、电磁铁
电磁铁
如果把一根导线绕成螺线管，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。我们把这种磁体叫做电磁铁。
螺线管
铁芯
电磁铁
蹄形电磁铁
一、电磁铁
电磁铁的工作原理
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
螺线管的磁场+铁芯的磁场
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，可用安培定则来判定。
一、电磁铁
安培定则
想想做做
制作简易电磁起重机
把一根较长的导线绕在一枚大铁钉上，就可以制成一个电磁铁(图20.3-2)。把电源、电磁铁及滑动变阻器串联起来,闭合开关,观察你的“起重机”吊起了多少曲别针。
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
1.电磁铁只有在线圈中通电时才有磁性，那么电磁铁磁性的强弱应该跟电流的大小有关。
2.构成电磁铁的主要部件是线圈，那么电磁铁磁性的强弱应该跟线圈的形状和匝数有关。
一、电磁铁
从以上实践活动中可以看出，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，匝数越多，电磁铁的磁性越强。
电磁铁的优点
它磁性的有无可由通断电来控制；
一、电磁铁
磁性的强弱可由电流的大小（或线圈的匝数）来控制；
它的磁极可以通过改变电流方向来改变。
电磁铁的应用
可以直接对磁性物质有力的作用
电磁起重机
电铃
电磁吸铁
电磁锁
电磁刹车
感应式冲水器阀门
空气开关
电磁继电器
一、电磁铁
产生强磁场
磁悬浮列车与磁悬浮原理
电动机转子
发电机的转子
磁疗设备
粒子加速器
什么是电磁继电器
工人师傅按下的只是继电器的开关，而电源的接通和断开是由继电器控制的。
驱动巨大机器的电流可能达到几十安、几百安。在工厂里，我们常常看到工人师傅利用按钮来控制机器，难道强大的电流就在按钮下面流过？
二、电磁继电器
电磁继电器的结构
A
B
C
电磁铁：通电时产生磁性，吸下衔铁。
衔铁：和动触点组成一个绕支点转动的杠杆，带动动触点上下运动。
复位弹簧：电磁铁磁性消失时，带动衔铁弹离电磁铁。
触点：相当于被控制电路的开关(A、C静触点，B：动触点)
二、电磁继电器
（1）低压控制电路：
电磁铁、衔铁、弹簧、低压电源、开关等。
（2）高压工作电路：
高压电源、电动机、动、静触点。
电磁继电器工作时的电路
电磁继电器的工作原理
工作原理：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。
二、电磁继电器
工作过程的解释步骤：
控制电路工作情况
电磁铁磁性变化
衔铁动作方向
触点接触状况
工作电路工作情况
实质：就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
电磁继电器的具体应用
利用电磁继电器可以通过控制低压电路的通断间接的控制高压电路的通断，使人避免高压触电的危险（远离高压）；
二、电磁继电器
控制高压电路
水位自动报警
温度自动报警
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（远离有害环境）；
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，还可以根据温度、压力或光实现自动控制（实现自动控制），如电铃、防盗报警、防汛报警、温度自动控制、空气开关等。
课堂小结
1.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
达标检测
C
2.全自动洗衣机的进水阀门是由电磁铁控制的，其构造示意图如图所示。线圈通电后产生磁场，对衔铁施加力的作用，使衔铁移动，阀孔打开，水流进洗衣机。下列关于线圈通电后的分析正确的是（　　）
A．电磁铁的上端为N极
B．衔铁的材料可能为铜
C．电磁铁的工作原理为电流的磁效应
D．线圈周围不仅产生磁场，
同时也产生磁感线
C
达标检测
3.连接下面的电路，要求闭合低压控制开关，高压电路中电动机工作。
电动机
高压电源
达标检测
5．海鲜保存常要求温度低于-18℃。小枫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为3V保持不变，电磁铁线圈电阻忽略不计，乙图为热敏电阻R的阻值随温度变化的图像。冷库温度等于或高于-18℃时，工作电路报警。
（1）电磁铁线圈下端为______ 极；
（2）工作电路报警时， ___________ （选填“灯亮铃不响”或“铃响灯不亮”）；
（3）冷库温度降低时，控制电路消耗的电功率______ （选填“变大”“不变”或“变小”），冷库温度为-18℃时，控制电路中电流为______ A。
S
铃响灯不亮
变小
0.03
达标检测
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20.3-7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
练习与应用-----------------------------------------
解析：
现象:滑动变阻器的滑片逐渐向右移动时，会观察到电磁铁吸引的大头针数量减少。
说明:滑动变阻器滑片向右移动，其接入电路的电阻增大，根据欧姆定律 I=,在电源电压不变的情况下,电路中的电流减小。由于电磁铁线圈匝数和铁芯不变，电流减小导致电磁铁磁性减弱，所以吸引的大头针数量减少。这说明在线圈匝数和铁芯一定时，通过电磁铁的电流越小，电磁铁的磁性越弱
(2)如图20.3-7乙所示，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
练习与应用-----------------------------------------
解析：
图乙中两个电磁铁串联在电路中，通过它们的电流大小相等，且铁芯相同。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，说明电磁铁B的磁性更强。根据控制变量法可知,在电流和铁芯相同的情况下，电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关，线圈匝数越多，磁性越强。所以可得出结论:当电流大小和铁芯相同时，电磁铁线圈匝数越多，其磁性越强。
2、图20.3-8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。
练习与应用-----------------------------------------
解析：
水位没有到达金属块A时，电磁继电器线圈中没有电流，电磁铁没有磁性，衔铁被弹簧拉起，衔铁上的触点和与绿灯相连的触点接触,绿灯所在电路接通，绿灯亮;当水位到达金属块A时，电磁继电器线圈中有电流，电磁铁具有磁性而吸引衔铁，使衔铁上的触点和与红灯相连的触点接触，红灯所在电路接通，红灯亮。
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。
练习与应用-----------------------------------------
解析：
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20.3-10是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR是巨磁电阻。如果闭合开关S1、S2并使滑片P向左滑动，指示灯亮度会有什么变化
练习与应用-----------------------------------------
解析：
指示灯变亮。解析:当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强。巨磁电阻处于磁场越强的位置其电阻越小，在右边电路中，巨磁电阻与灯泡串联，串联电路的总电阻减小，故电流会增大，指示灯会变亮
Thanks!
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