20.3 电磁铁 电磁继电器-2025-2026学年人教版(2024)九年级全一册物理

本文围绕“电磁铁 电磁继电器”展开，介绍其构造、原理及应用。承接电与磁相关知识，为后续电学应用奠基。通过生活情境引入、实验探究等环节，培养学生物理观念、科学思维、科学探究及科学态度与责任等核心素养。 该设计以生活实例为切入点，采用转换法、控制变量法等特色教法。既提升学生对物理知识的理解与应用能力，又为教师提供清晰授课路径，有效突破教学难点，增强课堂互动性。

做一件事不难,难在坚持;坚持一下不难,难在坚持到底. 人是不能太闲的,闲久了,努力一下就以为是拼命. 第20章电与磁 20.3 电磁铁 电磁继电器 自习案 【学习寄语】 电磁铁因电流而拥有撬动世界的力量，继电器以精巧传递着控制的智慧。愿你在探索中，既学其“通断”之理，亦悟“借力”之道，让思维如磁般吸附真知，在科学的版图上不断拓展新的可能。 【学习情境】 同学们，如今智能家居越来越普及。当你对智能音箱说“关闭客厅灯光”，指令发出后，音箱内置的电路通过电磁继电器控制灯泡电路的通断，轻松实现远程关灯。想知道电磁继电器和电磁铁是如何协同工作的吗？让我们一起走进课堂去探索。 【学习链接】 1.家里的电铃能持续发声，是因为电磁铁通电时产生磁场吸引____，从而带动铃锤敲击铃体，断电时磁场消失，____在弹簧作用下复位，如此反复。 2.电磁起重机可以搬运废旧钢铁，通电时它的电磁铁产生____吸引钢铁，当到达指定位置，____后磁性消失，钢铁就会被放下。 3.一些自动感应门利用电磁继电器工作，当人靠近时，感应装置使控制电路接通，电磁铁产生磁性吸下____，让工作电路连通，门就会自动打开；人离开后，控制电路断开，电磁铁失去磁性，____在弹簧作用下复位，门关闭。 【学习目标】 1.能说出电磁铁的构造，知道其磁性强弱与哪些因素有关。 2.了解电磁继电器的工作原理，能说明其主要组成部分的作用。 3.会用电磁铁和电磁继电器的知识解释生活中的相关现象或应用。 【学习过程】 任务一:ID电磁铁 1. 问题:一根条形磁体，它的周围存在着磁场。这种磁体是一种____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________?这些优点在实际中有哪些________?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，它会有较强的磁性。我们把这种磁体叫作____________,在工地、码头，以及一些车间、货场，人们常常可以看到________________机在工作(图20.3-1)。电磁起重机的主要部件之一是____________，电磁铁安装在吊车上，通电后吸起大量________，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。你能制作一个简易的电磁起重机吗? 2. ▉在通电螺线管内部插人铁芯会增强磁场，原因是螺线管通电后周围空间存在磁场，当铁芯插入其中后，铁芯被通电螺线管内的磁场________，又形成了一个磁场，由于两个磁场相互________而使磁性大大增强。故铁芯必须是________材料。不能用非磁性材料铜、铝等代替。 3. 想想做做——制作简易的电磁起重机 把一根较长的导线绕在一枚____________上，就可以制成一个____________(图20.3-2)。把________、电磁铁及________________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?首先，电磁铁只有在线圈中通有________时才有磁性，那么电流的________应该会影响电磁铁磁性的________。怎样改变线圈中电流的________?需要什么器材?其次，构成电磁铁的主要部件是________，线圈的形状和________可能也会影响电磁铁的磁性强弱。对于________相同的线圈，电磁铁磁性的强弱跟线圈的________会有怎样的关系?思考上述问题并提出改进措施，让你的“起重机”能吸引更多的曲别针。 4. ▉转换法和控制变量法(1)转换法:电磁铁的磁性________看不见、摸不着，实验中利用电磁铁吸引____________的数目来显示磁性的强弱，能吸引的曲别针越____表示磁性越强,相反，能吸引的曲别针越____，磁性则越弱，这种表示磁性强弱的方法称为________法。(2）控制变量法:在探究线圈________对电磁铁磁性强弱的影响时，必须保持线圈中电流不变，铁芯相同；在探究________________对电磁铁磁性强弱的影响时，应保持线圈匝数相同，铁芯相同，这里采用了________________法。 5. 从以上实践活动中可以看出，________一定时，通入的电流越____，电磁铁的磁性越强；________一定时，________相同的螺线管，匝数越____，电磁铁的磁性越强。 6. 电磁铁的优点是：它磁性的________可由________电来控制，磁性的________可由电流的________来控制，它的磁极可以通过改变电流________来改变。电磁铁的实际用途还有很多。在________机、________机里会用到电磁铁。全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里感应式冲水器的阀门，也都是由____________控制的。磁悬浮列车(图20.3-3)所用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁。电磁铁通过磁体间的________________使列车悬浮在轨道上，避免了来自车轮与轨道之间的________，突破了以往列车的速度极限。 任务二:ID电磁继电器 7. 驱动巨大机器的电流可能有________安、________安。在工厂里，我们常常看到工人师傅利用________来控制机器(图20.3-4),难道强大的电流就在按钮下面流过?不，用手直接控制强大的电流或操作高压电路是很危险的。我们能否利用电磁铁的吸引力来控制____________、____________电路的________呢?电磁____________就是利用____________来控制这类电路的一种________(图20.3-5)。 8. 电磁继电器的结构如图20.3-6所示，它由____________、________、________、________等组成。工作时的电路由________控制电路和________工作电路两部分构成。当较低的电压加在接线柱____、____两端，较小的电流通过________时，电磁铁把________吸下，使____、____两个接线柱所连的触点________，较大的电流就可以通过____、____带动机器工作了。工人师傅所按的________只控制电磁铁________的通断，而____________、____________电路的通断则由____、____两个接线柱所连的________控制，这样人们就可以安全、方便地操纵大型机械了。 任务三:ID 【基础检测】 1.下列说法中不正确的是 (　　) A.电磁继电器、电铃都应用了电磁铁 B.磁体外部磁感线从N极出来,回到S极 C.磁场和磁感线都是真实存在的 D.磁极间的相互作用是通过磁场发生的 2.如图所示是具有报警功能的文物展示台,该展示台由木板、弹簧、金属片A、B、C和报警电路组成.当小偷把物品搬离展示台时,金属片B在弹力作用下与金属片A、C分开.关于这个展示台,下列说法正确的是 (　　) A.物品在展示台上时,灯不亮,电铃不响 B.物品在展示台上时,灯不亮,电铃响 C.物品不在展示台上时,灯亮,电铃不响 D.物品不在展示台上时,灯亮,电铃响 3.如图是一种水位自动报警器的原理图,当水位到达金属块A时(一般的水能导电),电路中 (　　) A.仅绿灯亮　　　　 B.仅红灯亮 C.红灯和绿灯都亮　　　　D.红灯和绿灯都不亮 4.如图所示,电磁铁的B端附近有一个可自由转动的小磁针,闭合开关,小磁针静止时N极水平向右.则下列说法正确的是 (　　) A.电磁铁的A端为N极 B.利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机 C.电源的右端是正极 D.当滑动变阻器的滑片P向右端移动时,电磁铁磁性增强 5.如图所示是研究电磁铁实验,下列说法正确的是 (　　) A.比较图中甲、乙吸引大头针的数量可知磁性强弱与电流大小的关系 B.乙铁钉的上端是N极 C.大头针的下端散开是因为同名磁极相互排斥 D.该实验不能探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系 6.如图所示是某同学连接的电铃电路,开关闭合后,电铃只响一声就不再响了.原因是 (　　) A.电磁铁始终没有磁性 B.衔铁没有向下运动 C.电池正、负极接反了 D.衔铁一直被吸住 7.如图所示是某保密室的防盗报警电路,当有人闯入保密室时会使开关S闭合.下列说法正确的是 (　　) A.电磁继电器与电动机工作原理相同 B.电磁铁工作时,上端为S极 C.当有人闯入保密室时,b灯亮 D.当滑片向右移动时,电磁铁的磁性增强 8.在学习了电生磁知识后,小明制作了一个简易的电磁铁,如图,他制作完成后发现可以吸引大头针,他想使电磁铁的吸引能力更强些,下列方法不可行的是 (　　) A.钢钉上增加线圈匝数 B.电池正负极对调 C.滑动变阻器滑片向右移 D.串联一节干电池 9.如图所示,在电磁铁正上方用弹簧挂着一个条形磁铁,开关闭合后,当滑片P从a端向b端滑动的过程中,电流表示数将__________(选填“变大”“变小”或“不变”),弹簧将__________(选填“伸长”或“缩短”). 10.学校安装的应急照明灯内部结构如图所示,分电器的作用是把220 V的交流电转化为12 V的直流低电压,并且分两路输出,220 V的供电线路有电时,蓄电池相当于__________(选填“电源”或“用电器”);供电线路停电时,灯泡__________(选填“亮”或“不亮”). 11.如图所示是电铃的工作原理图,当闭合开关后,电磁铁产生__________,吸引__________(选填“螺钉A”或“衔铁B”),带动小球敲击铃碗发声,但同时螺钉A和衔铁B又会__________(选填“接通”或“分离”),电路断开,电磁铁失去磁性,衔铁B复位又将电路接通,如此反复,电铃持续发声. 12.如图所示是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图,当温度达到90 ℃时,报警装置就会响铃,同时红灯亮,当温度低于90 ℃时,绿灯亮,电铃不响. (1)请你根据科技小组的设计要求完成电路图. (2)当图中左方电源正负极不小心被对调后,报警装置__________(选填“能”或“不能”)正常工作. 【能力提升】 1.下图为实验室常用电流表的内部结构图。多匝金属线圈悬置在磁体的两极间，线圈与一根指针相连。当线圈中有电流通过时，它受力转动带动指针偏转，便可显示出电流的大小。下列设备与此工作原理相同的是 A. B. C. D. 2.如图甲为恒温箱控制电路，热敏电阻和加热电阻未画出都处于恒温箱内。已知，电源电压，继电器线圈的电阻为。图乙为热敏电阻的阻值随温度的变化图像在范围内，热敏电阻的阻值与其温度的乘积为定值，是可变电阻。当线圈中的电流达到时，继电器的衔铁被吸合，此时，恒温箱的温度为。下列说法正确的是(    ) A. 恒温箱的加热器应接在、端 B. 若电阻的阻值调为，恒温箱内的温度会保持在 C. 恒温箱保持时，热敏电阻两端的电压为 D. 恒温箱的加热器加热，消耗的电能为 3.如图甲，电磁继电器和热敏电阻等组成了恒温箱控制电路，都处于恒温箱内，电源电压，继电器线圈的电阻可不计。图乙为热敏电阻的图象，且已知在范围内，热敏电阻的阻值随温度的变化规律是：常数，当线圈中的电流达到时，继电器的衔铁被吸合。已知可变电阻时，恒温箱可保持恒温，应该把恒温箱的加热器接在___端填“”或“”，若要把恒温箱的温度控制在，的阻值应调为___。 1. 图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示。它通过电热丝来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。求： 将的空气从加热到需要吸收的热量。取 工作电路中电热丝与指示灯支路并联。已知的额定电压为，额定功率为。正常工作时，工作电路的总电流为，此时指示灯支路的功率。 控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器接入电路的阻值来设置加热温度，电阻置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为，的阻值调为时，闭合开关，电磁继电器不计线圈的电阻的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到时，衔铁向上弹起，停止加热。则当的阻值调为时，对应的加热温度设定为多少？ 参考答案 基础检测 1.　C　2.　D　3.　B　4.　C　5.　C　6.　D　7.　C　8.　B　 9.　变大　缩短 10.　用电器　亮 11.　磁性　衔铁B　分离 12.　(1)如图所示　(2)能 能力提升 【答案】B  【答案】BD  【答案】；  【解】将的空气从加热到需要吸收的热量； 的额定电流； 指示灯支路的电流； 指示灯支路消耗的功率； 的阻值调为，加热温度设定为，的阻值是，衔铁向上弹起，停止加热。此时的总电阻； 当的阻值调为时，由于衔铁被吸下时的电流不变，电源电压也不变，则总电阻不变。 所以此时； 由图丙可知，温度为； 答：将的空气从加热到需要吸收的热量是； 指示灯支路消耗的功率是； 当的阻值调为时，对应的加热温度设定为。 第 1 页 共 81 页 学科网（北京）股份有限公司 $$