第二十章 第3节 电磁铁 电磁继电器 2024-2025学年人教版九年级全一册物理

电磁铁 电磁继电器 第二十章 电与磁 人教版九年级物理 20.3 电磁铁 电磁继电器/ 20.3 电磁铁 电磁继电器 导入新知 永磁体 电磁铁 永磁体和电磁铁都是重要的电磁元件，电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关？电磁铁又有哪些优越性？有什么重要的应用？ 20.3 电磁铁 电磁继电器 素养目标 1.知道什么是电磁铁；知道电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关；了解电磁铁在生活中的应用；知道电磁继电器及其构造和工作原理。 2.通过阅读说明书和观察电磁继电器，知道如何使用电磁继电器，提高学生的观察、分析及操作能力。 20.3 电磁铁 电磁继电器 探究新知 构造： 电磁铁是一个带有铁芯的螺线管。 线圈 铁芯 工作原理 电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。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。 知识点 1 电磁铁 20.3 电磁铁 电磁继电器 探究新知 有电流通过时有磁性，没有电流时失去磁性。 磁性有无的可控性。 有何实际意义？ 电磁铁 20.3 电磁铁 电磁继电器 探究新知 电磁铁磁性大小跟哪些因素有关呢？ 磁性强弱可能与电流的大小、线圈的匝数和形状有关。 应用电流磁效应，应该与电流大小有关。 线圈是主要部件，应该与线圈的形状、匝数有关。 问题 猜想 判断磁性强弱方法： 　　根据吸引铁钉、曲别针等的多少来判断螺线管的磁性强弱。 知识点 2 电磁铁的磁性 20.3 电磁铁 电磁继电器 探究新知 1.同一个电磁铁，流过的电流越大，磁性越强。 2.当电磁铁的线圈匝数和电流一定时，有铁芯的电磁铁磁性越强。 3.当电流一定时，外形相同的电磁铁，线圈匝数越多，磁性越强。 实验结论 探究：影响电磁铁磁性强弱的因素 20.3 电磁铁 电磁继电器 探究新知 1. 磁性有无可以通过通断电来控制。 2. 磁性强弱可以通过改变电流的大小和线圈的匝数来控制。 3. 它的磁极可以通过改变电流的方向来控制。 电磁铁的优点： 想一想：鉴于电磁铁的种种优点，电磁铁中的铁芯是用硬磁材料还是软磁材料制作？ 软磁材料 归纳总结 20.3 电磁铁 电磁继电器 探究新知 电磁起重机 电铃 电磁阀门 电磁锁 电磁选矿机示 意图 电磁铁的应用 20.3 电磁铁 电磁继电器 探究新知 接通电源后，电磁铁吸引衔铁，敲击铃碗发声，但同时衔铁与螺钉分离，通过线圈的电路断开，电磁铁失去磁性，衔铁由于弹性回到初始位置，这时衔铁与螺钉又接触，线圈的电路闭合，电磁铁又吸引衔铁，敲击铃碗发声……如此往复，电铃就不断发出声音。 20.3 电磁铁 电磁继电器 探究新知 　　磁浮列车所用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁，是靠安装在车厢和轨道上的磁体的相互作用悬浮和高速运动的，由于磁力使其悬浮在轨道上方几厘米高度，行走时不需接触轨道，因此只受来自空气的阻力。磁浮列车的最高速度可超过每小时500 km。 2003年，上海浦东机场到市区的磁浮铁路成为我国第一条正式投入运营的磁浮铁路。 磁浮列车 20.3 电磁铁 电磁继电器 探究新知 　　在生活中，我们经常看到一些大型机器在工作（如大型吊 车），而它们的电流可达几十安、上百安，直接控制或操作是 很危险的，那怎么才能控 制这些强大的电流？ 知识点 3 电磁继电器 20.3 电磁铁 电磁继电器 探究新知 S 电磁铁 衔铁 触点 弹簧 主要部分的作用： 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。 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。 电磁继电器构造 20.3 电磁铁 电磁继电器 探究新知 常见的电磁继电器 20.3 电磁铁 电磁继电器 探究新知 当开关闭合时，电磁铁通电，把_______吸下来使_______________接触，________电路闭合，电动机便转动起来。当开关断开时，电磁铁断电失去磁性，弹簧把________拉起来，切断______电路，电动机便停止转动。 衔铁 动触点、静触点 工作 衔铁 工作 利用电磁铁控制工作电路通断的开关。 电磁继电器的工作原理 20.3 电磁铁 电磁继电器 探究新知 （1） 用低电压、弱电流控制高电压、强电流。 （2） 实现自动控制。 （3） 实现远距离控制。 电磁继电器的应用 20.3 电磁铁 电磁继电器 探究新知 水位没有到达金属块A时，控制电路不工作，继电器线圈没有电流通过，此时继电器工作电路的上面两个触点接触，工作电路中绿灯与电源构成回路，绿灯亮；当水位到达金属块A时，继电器线圈有电流流过，电磁铁吸引衔铁，使工作电路的下面两个触点接触，红灯与电源构成回路，红灯亮。 20.3 电磁铁 电磁继电器 探究新知 温度自动报警器 温度升高时，水银面上升，当水银面上升到与金属丝接触时，电磁铁线圈中就有电流通过，产生磁性吸引触点开关使之闭合，这时工作电路形成回路，电铃就响起来了。 20.3 电磁铁 电磁继电器 巩固练习 1.（2019•嘉兴）小明在科学拓展课上制作了一个简易喇叭（原理如图）。接通信号源后，电流的方向不断改变，导致线圈的磁极不断变化，通过吸引或排斥磁铁，带动纸盆振动。为改变纸盆振动幅度以调节喇叭响度，下列方法不可行的是（　　） A．改变磁铁的磁极 B．改变电流的大小 C．改变磁铁磁性强弱 D．改变线圈的匝数 A 20.3 电磁铁 电磁继电器 巩固练习 2.（2019•黄冈）如图所示是某车间自动除尘装置的简化电路图。空气中尘埃量较少时，光源发出来的光被挡板挡住了。当空气中尘埃量达到一定值时，由于尘埃的反射，部分光越过挡板射到光 敏电阻上，光敏电阻的阻值_____， 电路中的电流增大，电磁铁的磁性 ________，在衔铁的作用下， 开启自动除尘模式。若图中a、b一个 是除尘器，一个是指示灯，则_________是除尘器。 减小 增强 b 20.3 电磁铁 电磁继电器 巩固练习 3.（2018•金华）在探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，小科设计了如图所示的电路，下列相关说法不正确的是 （　　） A．电磁铁A、B上方都是S极 B．通过电磁铁A和B的电流相等 C．电磁铁A的磁性强于电磁铁B的磁性 D．向右移动滑片P，电磁铁A、B磁性都减弱 A 电磁铁A的上方为N极，B的上方为S极 20.3 电磁铁 电磁继电器 巩固练习 4.（南京中考）如图是一个限流装置示意图，图中P是电磁铁，S是开关，Q是衔铁、可绕O点转动。当电路中电流过大时，电磁铁的磁性_________（填“增强” “减弱”或“不变”），吸引衔铁， 弹簧将开关拉起，使电路______， 起到保护作用。 增强 断开 20.3 电磁铁 电磁继电器 巩固练习 5.（2018•张家界）巨磁电阻效应是指某些材料的电阻随磁场增强而急剧减小的现象，图中GMR是巨磁电阻，闭合开关S1、S2，移动滑动变阻器的滑片，以下分析正确的是（　　） A．滑片向左移动时，电磁铁 磁性减弱，指示灯亮度变暗 B．滑片向左移动时，电磁铁 磁性增强，指示灯亮度变亮 C．滑片向右移动时，GMR电阻变小，指示灯亮度变亮 D．滑片向右移动时，GMR电阻变大，指示灯亮度变亮 B 20.3 电磁铁 电磁继电器 课堂检测 1. 如图所示，闭合开关，条形磁铁静止后，将滑动变阻器滑片P从左往右滑动的过程中，弹簧将（　　） A．缩短 B．伸长 C．静止不动 D．先伸长后缩短 B 20.3 电磁铁 电磁继电器 课堂检测 2. 许多自动控制的电路中都安装有电磁铁。有关电磁铁，下列说法中正确的是（　　） A．电磁铁的铁芯，可以用铜棒代替 B．电磁继电器中的磁体，可以使用永磁铁 C．电磁铁磁性的强弱只与电流的大小有关 D．电磁铁是根据电流的磁效应制成的 D 20.3 电磁铁 电磁继电器 课堂检测 3. 如图是抓拍机动车闯红灯装置的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违章车辆。下列有关说法正确的是（　　） A．摄像系统拍摄的图象是正立缩小的虚像 B．当红灯损坏不能发光时，该装置仍能正常工作 C．若将光控开关和压力开关 并联，也能起到相同的作用 D．只要光控开关和压力开关 有一个不闭合，摄像系统都不 会自动拍摄 D 20.3 电磁铁 电磁继电器 课堂检测 4. 图是汽车启动装置电路简图，当钥匙插入钥匙 孔并转动时，电磁铁得到磁性， 此时电磁铁上端为_______极， 触点B与C_________（填“接通” 或“断开”），汽车启动。 N 接通 20.3 电磁铁 电磁继电器 课堂检测 在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，电源电压恒定，大、小铁钉各自完全相同，进行如图所示的甲、乙、丙三次实验。甲图中大铁钉的N极是______（选填“钉尖”或“钉帽”）。通过观察甲、乙两次实验现象，得出的结论是_________________________________________；通过观察丙图实验现象得出的结论是__________________________________________。将甲图中的小铁钉换成小钢钉进行 实验，断开开关后，发现有趣的实 验现象是_____________________。 在线圈匝数相同时，电流越大，磁性越强 在电流一定时，线圈的匝数越多，磁性越强 小钢钉不会掉下来 钉帽 20.3 电磁铁 电磁继电器 课堂小结 结构：内部插有铁芯的螺线管。 工作原理：利用电流的磁效应来工作。 电磁铁的优点 电磁铁 影响电磁铁磁性大小的因素 磁性有无可以通过通断电来控制。 磁性强弱可以通过改变电流的大小和线圈的匝数来控制。 它的磁极可以通过改变电流的方向来控制。 应用 电流大小 线圈匝数 20.3 电磁铁 电磁继电器 课堂小结 实质：利用电磁铁来控制工作电路的开关。 应用 电磁继电器 （1） 用低电压、弱电流控制高电压、强电流。 （2） 实现自动控制。 （3） 实现远距离控制。 20.3 电磁铁 电磁继电器 课后作业 作业 内容 教材作业 完成课后“动手动脑学物理”练习 自主安排 配套练习册练习 1. 图20.3-7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。 1. 水位没有到达金属A时，电磁继电器左边的控制电路无法构成闭合回路，线圈中没有电流通过，此时衔铁与上面的触点接触，工作电路中绿灯和电源构成闭合回路，故绿灯亮；当水位到达金属块A时，电磁继电器左边的控制电路中金属块A和B、电磁铁以及电源构成闭合回路，线圈中有电流通过，电磁铁具有磁性，吸引衔铁，此时衔铁就与下面的触点接触，红灯和电源就构成闭合回路，故红灯亮。 动手动脑学物理 2. 图20.3-8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中封入一段金属丝，电源的两极分别与水银和金属丝相连。当温度达到金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号。说明它的工作原理。 2.当温度达到金属丝下端所指的温度时，水银面上升，与金属丝接触，此时左边的控制电路为闭合回路，线圈中有电流通过，电磁铁具有磁性，吸引右边衔铁，使衔铁与其左端的触点接触，这样电铃和电源就构成了闭合回路，电铃就会响起来，发出报警信号。 动手动脑学物理 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，但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20.3-5所示的继电器上把电源连在电路里，使它成为一个电铃。这样的电铃没有铃碗，通常叫做蜂鸣器。 动手动脑学物理 4.指示灯的亮度会明显变亮。 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S 1 、S 2 并使滑片P向左 滑动，指示灯亮度会有什么变化？ 再 见 Lavf57.77.100 $$