第3节 电磁铁 电磁继电器（教学课件）物理新教材人教版九年级全一册

该初中物理课件聚焦电磁铁和电磁继电器，从电磁起重机现象导入，对比永磁体与螺线管特性，通过插入铁芯实验引出电磁铁概念，再探究电流大小和线圈匝数对磁性强弱的影响，最终过渡到电磁继电器的构造、原理及应用，构建从现象到原理再到应用的学习支架。 其亮点在于以实验探究为核心，运用控制变量法和转换法探究磁性强弱因素，结合学习任务题和变式训练深化理解，体现科学探究与科学思维。通过制作简易电磁起重机和设计报警器作业，培养科学态度与责任，助力学生构建物理观念，教师可高效开展教学，激发学生探究兴趣。

物理九年级全一册 •人教版2024 第3节 电磁铁 电磁继电器 第二十章 电与磁 学习目标 01 02 03 04 物理观念 ①知道什么是电磁铁，知道电磁铁在生产、生活中的应用 ②知道影响电磁铁磁性强弱的因素 ③认识电磁继电器的构造和工作原理 科学思维 运用综合分析归纳的方法，得出电磁铁的磁性强弱与线圈匝数、电流大关：匝数少磁性弱，匝数多磁性强;电流小磁性弱，电流大磁性强。 科学探究 在探究电磁铁磁性强弱影响因素实验中，能识别并控制变量，设计对比实讨论改进，并实施方案。通过对实验的分析，提高比较、分析、归纳结论的能力。 科学态度与责任 通过实验探究和观察分析，感受到物理学的魅力，培养对物理学的兴趣与热爱；通过了解电磁铁和电磁继电器的应用，认识到物理知识在生产和生活中的重要性,增强社会责任感。 重点难点 教学重点 教学难点 电磁铁的特性和应用、电磁继电器的构造和工作原理。 影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究方法。 课堂导入 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提起几十吨重的铁板、钢筋、铁管、废铁和其他各种铁质材料。 　　 它能随意把钢铁吸住或放下呢，你知道它是如何做到的吗？ 探究新知 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？ 螺线管通电后，会成为一个磁体，断电后其磁性容易消失。 永磁体：条形磁体，它的周围存在着磁场，且能长期保持其磁性，这种磁体被称为永磁体。 探究新知 演示实验 【实验】增强螺线管磁性强弱的方式 　　如图所示，用导线在塑料管上绕成一个螺线管。接通电路，分别将木棒、铜棒和铁棒插入塑料管内，通过吸引小铁钉(或大头针)的数量判断螺线管磁性强弱的变化情况。 实验表明，通电螺线管内插入铁棒时，其磁性明显增强。 电磁铁 探究新知 电磁铁 1.电磁铁的概念 　　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， 会有较强的磁性，没有电流时就失去磁性，我们把这种磁体叫作电磁铁。 线圈 铁芯 探究新知 2. 工作原理 电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。 通电后，铁芯被螺线管的磁场磁化，两磁场叠加，使电磁铁的磁性增强。 螺线管的磁场 + 铁芯的磁场 螺线管的磁场 探究新知 电磁起重机 　　前面提到的电磁起重机主要部件之一是电磁铁。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？ 探究新知 【学习任务一】电磁铁的工作原理 下列有关电磁铁的说法中正确的是（　　） A．电磁铁是永磁体 B．电磁铁的铁芯是用软磁性材料制成的 C．电磁铁的铁芯用钢较好，因为它被磁化后磁性不易消失 D．电磁铁中的铁芯带上了电，因此磁性很强 解：A、电磁铁的磁性有无可以由通断电流来控制，通电时有磁性，断电时无磁性，因此它不是永磁体，故A错误； B、软铁容易被磁化，磁性也容易消失，不能长时间保持磁性，故B正确； C、钢被磁化后具有长期保持磁性的性质，可以制成永磁体，而电磁铁的铁芯不能用钢，断电后磁性不能消失，故C错误； D、铁芯被磁化后和原来通电螺线管的磁场叠加起来，使电磁铁的磁性增强，铁芯并没有带电，故D错误。故选：B。 B 探究新知 　　把一根较长的导线绕在一枚大铁钉上，就可制成一个电磁铁。把电源、电磁铁及滑动变阻器串联起来，闭合开关，观察“起重机”吊起了多少曲别针。 想想做做 制作简易的电磁起重机 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？ 影响电磁铁磁性强弱的因素有哪些呢？ 自制电磁铁 探究新知 演示实验 【实验】探究影响电磁铁磁性强弱的因素 ①电流的大小可能会影响电磁铁磁性的强弱。 ②线圈的形状和匝数可能会影响电磁铁的磁性强弱。 猜想与假设 实验器材 利用大铁钉、漆包线、电流表、电源、开关、滑动变阻器、大头针、铁架台等。 探究新知 实验方法 控制变量法 ①控制电磁铁线圈的匝数相同，改变线圈中电流的大小。 ②控制电磁铁线圈的电流相同，改变线圈匝数。 转换法 判断磁性强弱方法——根据吸引大头针、曲别针等的多少来判断螺线管的磁性强弱。 探究新知 1. 电磁铁的磁性强弱跟电流大小的关系： 　　将滑动变阻器、电流表和电磁铁串联起来，闭合开关，此时电磁铁线圈匝数一定，调节滑动变阻器，改变通过线圈的电流大小，观察电磁铁吸引大头针的数目变化。 实验过程 S a S a 结论一：当匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强。 探究新知 2. 电磁铁的磁性跟线圈匝数的关系： 　　把三个匝数不同的电磁铁，与滑动变阻器、电流表串联在电路中， 闭合开关，此时电路中电流大小一定，观察电磁铁吸引大头针的数目变化。 S a b c 结论一：当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强。 探究新知 影响电磁铁磁性强弱的因素： 电磁铁通电时____磁性，断电时磁性______； 线圈的匝数乙丁时，通过电磁铁的电流越____，电磁铁的磁性______； 当电流一定时，电磁铁线圈的匝数______，磁性______。 总结归纳 有 消失 大 越强 越多 越强 探究新知 【学习任务二】影响电磁铁磁性强弱的因素 某同学将两个相同的铁钉绕制成电磁铁，连接如图所示的电路，使用足够数量的大头针进行探究实验。下列探究正确的是（　　） A．闭合开关S，电磁铁A线圈的匝数更少，所以通过电磁铁A线圈的电流更大 B．闭合开关S，电磁铁B线圈的匝数更多，所以电磁铁B吸引的大头针数量更多 C．若要使电磁铁A和B的磁性增强，可向右移滑动变阻器的滑片P D．只将两个铁钉换成同规格的两个铜钉，闭合开关S电磁铁A吸引的大头针数量增多 B 探究新知 解：A、由于两个线圈串联在电路中，故通过两个电磁铁的电流大小相等，故A错误； B、电流大小相同，铁芯相同，线圈的匝数越多，电磁铁吸引的大头针越多，电磁铁的磁性越强，故B正确； C、当滑片向右移动时，电阻增大，根据欧姆定律　　可知电路中的电流减小，故电磁铁的磁性减弱，故C错误； D、铁钉会被磁化，使电磁铁磁性增强，铜钉不会磁化，将两个铁钉换成同规格的两个铜钉，磁性减弱，电磁铁A吸引的大头针数量减少，故D错误。 故选：B。 探究新知 【变式训练】探究影响带电磁铁磁性强弱的实验 在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。 ①当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数_____（选填“增加”或“减少”），说明电流越____，电磁铁磁性越强； ②根据图示可知，____（选填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电 流一定时，_________，电磁铁磁性越强； ③电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是_________________。 增加 同名磁极相互排斥 大 甲 匝数越多 探究新知 解：①当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器的阻值减小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，吸引大头针的个数增加； ②由图知，甲吸引大头针的个数较多，说明甲的磁性较强，甲乙串联，电流相等，甲的线圈匝数大于乙的线圈匝数，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强； ③大头针被磁化，同一端的磁性相同，互相排斥，所以下端分散。 故答案为：①增加；大；②甲；线圈匝数越多；③同名磁极相互排斥。 探究新知 3.电磁铁的优缺点 电磁铁磁性的有无可由电流的通断来控制。 电磁铁的磁性强弱，可用电流大小、线圈匝数多少来控制。 电磁铁的极性变换，可通过改变电流方向来实现。 探究新知 4.电磁铁的应用 　　电磁铁在生活、生产和科学技术中有很广泛的应用。从家里的全自动洗衣机到电动汽车，从磁悬浮列车到三峡水库的发电站，各种大小的电磁铁无处不在。 利用电磁铁发明电报、电话，开创了现代通信技术。 在北京正负电子对撞机中， 使用了大量的电磁铁。 磁悬浮列车所用的磁体是通有强大电流的电磁铁。 探究新知 　　在生活中，驱动巨大机器的电流可能有几十安、几百安。直接控制或操作是很危险的。在工厂里，我们常常看到工人师傅利用按钮来控制机器。 这是如何做到控制这些强大的电流？ 电磁继电器 探究新知 1. 电磁继电器概念 电磁继电器 　　电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高压电、强电流电路通断，来控制工作电路的一种开关的装置。 电磁继电器是电磁铁的广泛应用 探究新知 2. 电磁继电器的结构 　　由电磁铁、衔铁、弹簧、触点（动触点和静触点）等组成。 工作时的电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。 电动机 M 静触点 动触点 衔铁 电磁铁 弹簧 低压电源 高压电源 控制电路 工作电路 电磁铁: 通电时产生磁性，吸下衔铁。 衔铁: 带动动触点上下运动。 弹簧: 电磁铁无磁性时，带动衔铁离开电磁铁。 触点: 相当于被控制电路的开关。 探究新知 3. 电磁继电器的工作原理 　　控制电路中开关S闭合时，电磁铁的线圈有电流通过产生磁性， 衔铁B被吸下来，动触点D与静触点E接触，高压电路闭合，电动机M工作。 　　反之控制电路开关S断开时，线圈没有电流通过磁性消失， 衔铁B被弹簧弹起，动触点D与 静触点E脱离，高压电路断开， 电动机M停止工作。 探究新知 4. 电磁继电器的作用及实质 用控制___电压___电流电路的通断， 来间接控制___电压___电流电路的通断。 低 弱 高 强 作用 电磁继电器的实质就是一种利用______， 来控制工作电路通断的 _____。 实质 电磁铁 开关 探究新知 　　电磁继电器是一种常用的电子控制开关，在特定情况下关闭或开启，它可以避免工作人员直接操纵含有高电压、强电流的工作电路，从而确保操作安全。电磁继电器被广泛地应用于自动控制和通信领域。 5. 电磁继电器的应用 电铃 电梯超载报警系统 探究新知 【学习任务三】电磁继电器的构造与原理 如图是某仓库设计的温度报警电路。R1为热敏电阻，其阻值随温度的变化而变化，R2为可调电阻。温度正常时指示灯L发光，当温度升高到报警温度时，指示灯熄灭，蜂鸣器报警。下列判断正确的是（　　） A．R1的阻值随温度的升高而增大 B．温度升高过程中，电磁铁磁性减弱 C．若要调低报警温度，可将R2的阻值调大 D．若控制电路电源电压降低，报警温度将升高 D 探究新知 解：AB．当温度升高到报警温度时，指示灯熄灭、蜂鸣器报警，表明此时继电器衔铁被吸引向下运动，即磁性增强，电路中电流变大，总电阻变小，即电阻R1的阻值变小，故R1的阻值随温度的升高而减小。故AB错误； C．若要调低报警温度，此时热敏电阻的阻值会变大，而蜂鸣器工作，控制电路中的电流需要变大，根据　　可知，电阻中的总电阻需要变小，因此应减小R2的阻值，故C错误； D．若控制电路电源电压降低，则电路中电流变小，要保持原来的电流不变，总电阻应减小，R1的阻值随温度的升高而减小，报警温度将升高，故D正确。 故选D。 探究新知 【变式训练】电磁继电器在实际生活中的应用 每个电梯在设计和制造时，都会明确标注其最大载重限制。电梯超载时，自动报警系统的电铃就会响起，电梯无法启动。报警系统的工作原理如图所示，R1是保护电阻，R2是压敏电阻。下列判断正确的是（　　） A．压敏电阻R2的阻值随压力的增大而增大 B．电梯的自动报警电铃应接在CD之间 C．闭合控制电路，通电螺线管的上端为N极 D．增大R1的阻值可以增加电梯的限载质量 D 探究新知 解：A、实现超载停机并发出提醒时电磁继电器的衔铁被吸合，则电磁铁线圈里的电流应变大，根据欧姆定律可知控制电路的电阻减小，即压敏电阻R2的阻值减小，所以R2的阻值随压力的增大而减小，故A错误； B、电梯超载时需要将电动机断电，报警电铃响，此时电磁继电器的衔铁被吸合，动触点和下面的静触点接触，自动报警电铃应接在E、F之间，故B错误； C、如图所示，电流从电磁铁的下端流入，上端流出，根据安培定则可知，电磁铁的下端为N极、上端为S极，故C错误； D、控制电路电流不变，根据欧姆定律可知总电阻不变，当增大R1的阻值，根据串联电路的电阻特点可知压敏电阻R2的阻值变小，因R2的阻值随压力的增大而减小，则R2的阻值随压力变大，即限载质量变大，故D正确。故选：D。 课堂小结 电磁铁 电磁继电器 电磁铁 电磁铁 磁性强弱 优点 电磁继电器 内部带铁芯的通电螺线管称为电磁铁。 利用电流的磁效应来工作的。 电磁铁线圈的匝数越多、电流越大， 电磁铁的磁性就越强。 ①可通过电流的通断来控制其磁性的有无。 ②可通过改变电流方向来改变其磁极的极性。 ③可通过改变电流的大小或线圈匝数的多少来控制其磁性的强弱。 概念：继电器是利用低电压、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。 构成：电磁铁、衔铁、弹簧、动触点、静触点。 工作原理：电磁继电器靠电磁铁和弹簧的共同作用实现工作电路状态的转换。 1.（2014秋•乌鲁木齐县月考）关于电磁铁，几位同学有下面的一些说法，你认为其中不正确的是（　　） A．电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性 B．电磁铁中通过的电流越大，它的磁性就越强 C．在电流一定的情况下，外形相同的螺线管线圈匝数越多，它的磁性越强 D．往通电螺线管中插入金属棒就会使通电螺线管的磁性增强 课堂练习 D 解：A、电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性。不符合题意。 B、在条件相同时，电流越大，通电螺线管的磁性越强。不符合题意。 C、在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。不符合题意。 D、通电螺线管的磁性与螺线管内有无铁芯有关。而往通电螺线管中插入金属棒，不一定是铁芯，若是铝棒，就不会使通电螺线管的磁性增强，符合题意。 故选：D。 点评：①掌握通电螺线管磁性强弱的影响因素，如何增强磁性和减弱磁性。②掌握通电螺线管优点。 2.（2025•元谋县模拟）如图所示，在探究电磁铁磁性强弱的实验中，使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁A、B进行实验。下列说法正确的是（　　） A．通过观察电磁铁吸引大头针的个数判断它的磁性强弱，这是运用了等效替代法 B．滑片P向左滑动，电磁铁的磁性减弱 C．电磁铁A、B的上端均为N极 D．该实验不能探究电磁铁磁性的强弱与电流强弱的关系 C 课堂练习 课堂练习 解：A、实验中可以通过观察电磁铁能吸引大头针的个数判断它的磁性强弱，这是运用了转换法，故A错误； B、滑动P向左滑动，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，故B错误； C、右手握住螺线管，四指指向电流环绕方向，大拇指指向N极。根据A、B绕线方向及电流流向，大拇指均指向螺线管上端，因此A、B上端均为N极。故C正确； D、移动滑动变阻器的滑片，针对一个电磁铁可以改变电流的大小，该实验可以探究电磁铁磁性的强弱与电流的关系，故D错误。 故选：C。 点评：本题考查的是影响电磁铁的磁性强弱的因素；知道控制变量法在本实验中的应用。 3.（2025•成都模拟）如图是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝，当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时，电铃响起发出报警信号。下列说法正确的是（　　） A．温度计中的水银是绝缘体 B．电铃响时，电磁铁左端是N极 C．温度降低到78℃以下，电铃响起发出报警信号 D．电铃响时，滑片P向左移动，电磁铁磁性增强 课堂练习 D 课堂练习 解：A、水银容易导电，是导体，故A错误； B、电铃响时，电流从螺线管的左端流入，根据安培定则可知，电磁铁右端是N极，故B错误； C、温度降低到78℃以下时，水银与金属丝分离，电磁铁的电路中无电流，电磁铁无磁性，衔铁被拉起，电铃中无电流通过，电铃不响，故C错误； D、滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路电阻减小，电流变大，电磁铁磁性变强，故D正确。 故选：D。 点评：明确图中左侧为控制电路，右侧为工作电路，两电路依靠中间的电磁铁来发生相互作用，是搞清这一装置原理的关键点之一，同时，还应明确水银也是导体，当其与上方金属丝接通时，也成为了电路的一部分。 4. （2025•锦江区校级一模）小明观察了小区入口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，绿灯亮，栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路，车牌识别成功相当于图中开关S闭合。 （1）闭合开关后，线圈吸住铁柱时，电磁铁的上端为____极。 （2）若电源电压下降，栏杆不能抬起。除了更换电池外，请你再写出一种能使栏杆正常抬起的方法：_______________________________。 课堂练习 将滑动变阻器接入电路的阻值调小些 S 课堂练习 解：（1）由图知，电流从电磁铁的下端流入，根据安培定则可知，电磁铁的上端为S极； （2）若电源电压下降，根据　　 可知在电阻不变时电路的电流较小，电磁铁的磁性较弱，吸引力较小，不能将铁柱吸下来，因此栏杆不能抬起，此时可以将滑动变阻器的阻值调小些，便可以增大电路的电流，使电磁铁的磁性增强，将铁柱吸下来，便可以使栏杆正常抬起来。 故答案为：（1）S；（2）将滑动变阻器接入电路的阻值调小些。 点评：本题考查了安培定则和欧姆定律的应用，了解电磁继电器的工作原理和过程是解答此题关键。 布置作业 1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。 2.拓展性作业： 利用所学知识设计一款酒精含量报警器，满足如下条件： 酒精含量低于设定值时，电路中的绿灯亮；含量达到设定值时，绿灯熄灭，红灯亮且电铃响 谢谢聆听 谢谢聆听 $