第十四章节 电与磁 第四节 电磁铁及其应用 讲义---- ----2025-2026学年北师大版物理九年级上学期

本讲义聚焦电磁铁及其应用核心知识点，系统梳理电磁铁的定义、构造与工作原理，通过实验探究磁性有无及影响磁性强弱的因素（电流大小、线圈匝数、有无铁芯），进而阐述优点及电磁继电器、电磁阀、磁悬浮列车等应用，构建完整知识链。 资料突出科学思维与科学探究，实验设计运用控制变量法和转换法（如吸引大头针数目判断磁性），题型中实验填空题强化探究能力，联系生活应用培养物理观念，课中辅助教学，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

第十四章 电与磁 第四节 电磁铁及其应用 基础知识点内容 1.电磁铁： （1）定义：插有铁芯的通电螺线管。 （2）构造： （3）工作原理：当线圈通入电流时，电磁铁就会产生磁性。切断电流，磁性就消失。 2.电磁铁中的几个常见研究实验 （1）问题：研究电磁铁的磁性有无 实验操作：闭合和断开开关 实验现象：通电时电磁铁吸引大头针；断电时电磁铁不吸引大头针 实验结论：电磁铁通电时产生磁性，断电时磁性消失 判断电磁铁磁性的有无：根据电磁铁是否吸引大头针的数目的多少来判断电磁铁磁性的有无。 ——转换法 （2）问题：研究影响电磁铁磁性强弱的因素 猜想：磁性强弱可能与电流的大小、线圈的匝数和有无铁芯有关。 实验器材：电源、开关、变阻器、导线、电流表、大头针、电磁铁 电路图：A 实验方法：控制变量法 转换法 如何显示磁性的强弱：吸引大头针的数量 （3）问题：研究电磁铁的磁性强弱跟电流大小的关系 实验操作：改变滑动变阻器的位置来改变电流大小 电路图： 实验现象：增大电流电磁铁吸引的大头针数目增多. 实验结论：外形和匝数相同电磁铁， 电流越大， 电磁铁的磁性越强。 （4）问题：研究电磁铁的磁性跟线圈匝数的关系 实验操作：改变线圈匝数 电路图： 实验现象：匝数越多,磁性越强. 实验结论： 电流一定时，外形相同的电磁铁，线圈匝数越多，它的磁性越强。 （5）问题：铁芯的有无对电磁铁磁性的强弱是否有影响 电路图： 实验结论：有铁芯时磁性增强 判断电磁铁磁性的强弱：根据电磁铁吸引大头针的数目的多少来判断电磁铁磁性的强弱。 ——转换法 3.电磁铁的优点 （1） 电磁铁磁性有无，可由电流的有无来控制。 （2） 电磁铁磁性强弱，可由电流大小和线圈匝数的多少来控制。 （3） 电磁铁的磁极的极性可由电流方向来改变。 电磁铁的应用： 电磁起重机、磁悬浮列车、 电磁选矿机、 电铃、电磁自动门等 4.电磁继电器 （1）定义：电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。 （2）作用：电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路的装置。 （3）实质：利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。 （4）电磁继电器工作时，电路主要分为两部分： 控制电路包括（低压）电源、电磁铁、开关。 工作电路包括（高压）电源、用电器、触点。 （5）构造： ①电磁铁：通电时产生磁性，吸下衔铁 ②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 ③返回弹簧：电磁铁磁性消失时，带动衔铁弹离电磁铁 ④触点：相当于被控制电路的开关(A、C静触点，B：动触点） 5.电磁阀 （1）结构：电磁阀由阀体、滑阀、衔铁、电磁线圈等组成。 （2）工作原理：电磁阀车门是通过改变线圈中电流的通断，实现磁性的 有无，电磁铁的移动带动滑阀移动，完成车门的关闭和打开。 （3）电磁阀的其它应用：燃气热水器的电磁阀门、全自动洗衣机的进、排水系统等 6.磁悬浮列车 （1）磁浮列车的工作原理：磁浮列车主要依靠磁场作用来实现支撑、导向、牵引和制动功能。列车运行时，列车上的电磁铁与轨道线圈产生的磁场发生相互作用（同名磁极相互排斥），使列车受到很大的向上的托力，列车就会浮在轨道的上方。使列车运行的摩擦减小，大大提高车速。 （2）磁浮列车的优点：高速、舒适、无噪音、无污染、能耗低。 （3）车身做成流线型可减小空气阻力。 题型练习 一．选择题 1.下列事例中，没有利用电磁铁的是（ ） A.发电机 B.电动机 C.电铃 D.电热水器 2.关于电磁铁，下列说法中正确的是（ ） A．电磁铁是根据电流的磁效应制成的 B．电磁铁的铁芯可以用铜棒代替 C．电磁铁的磁性强弱与电流的方向有关 D．电磁铁的磁性强弱只与电流的大小有关 3.（多选）如图所示，电源电压不变，当开关S闭合时，电磁铁能吸起许多大头针，下列关于电磁铁的说法中正确的是（ ） A．改变电流大小可以改变电磁铁的N、S极 B．电磁铁磁性的强弱可以通过吸起大头针的数目来判断 C．若滑片向右移动，电磁铁吸起的大头针数量会减少 D．若仅将电路中的电源正负极对调，电磁铁会吸起更多的大头针 4.小红用一根导线和一枚铁钉制作了如图所示的电磁铁。她给线圈通电后，钉尖处可以吸引曲别针。关于此实验，下列说法正确的是（ ） A．给线圈通电后，钉尖一端为电磁铁的N极 B．改变线圈中的电流方向，则钉尖处不能吸引曲别针 C．若减少线圈的匝数，则钉尖处吸引曲别针的数量一定减少 D．若线圈匝数不变，增大电流，钉尖处吸引曲别针的数量会增加 5.小庆为禽蛋孵化箱设计了如图甲所示的温控装置。其中R为热敏电阻，其阻值随温度变化的曲线如图乙所示。已知电磁继电器的线圈电阻为，左侧控制电路的电源电压为。当继电器线圈中的电流大于或等于时，继电器的衔铁被吸下，右侧工作电路就断开。下列说法正确的是（ ） A．R的阻值随温度的升高而增大 B．当温度为时，通过控制电路中的电流为 C．该装置可将温度控制在以下 D．用超导体制作电热丝可大大提高它的发热功率 6.如图甲为可燃气体浓度报警器的工作原理图，气敏电阻阻值随可燃气体浓度的变化关系如图乙所示。当环境中可燃气体的浓度超过4％的预设报警值时，报警器红灯亮，发出报警信号。已知触发电磁继电器工作的电流为0.2A，滑动变阻器R2的最大阻值为100，线圈A电阻忽略不计。下列说法正确的是（ ） A．工作电路中的L1是红灯 B．控制电路的电源电压可调范围为4～28V C．报警器刚触发报警时，R2最大功率为4W D．控制电路电源电压一定时，滑片P上移或线圈A的匝数增加都会使报警器在更大浓度时报警 7.实践活动小组的同学，在商场到了一种智能电梯，如图甲所示。当无乘客乘坐电梯时，电动机低速运转，电梯以较小的速度上升；当有乘客乘坐电梯时，电动机高速度运转，电梯以较大的速度上升。他们利用所学过的知识设计了一个能实现智能电梯上述功能的模拟电路，如图乙所示。其中M为带动电梯运转的电动机，R1为定值电阻，R为阻值随所受乘客对其压力大小发生改变的压敏电阻，两个电源两端的电压均保持不变。关于这个电路，下列说法中正确的是（ ） A．R的阻值随压力的增大而减小 B．当有乘客站在电梯上时，衔铁上的动触点与触点1接触 C．当有乘客站在电梯上时，电磁铁线圈的耗电功率变大 D．若适当减小R1的阻值，可减小无乘客时电动机消耗的电功率 8.（多选）巨磁电阻是指某些材料的电阻会随磁场增强而急剧减小，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7所示是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR 是巨磁电阻。小京按图7所示的电路进行实验，其中两个电路电源两端电压均不变，闭合开关S1、S2并使滑动变阻器滑片P滑动，观察到指示灯的亮度越来越亮，电流表的示数变大。已知指示灯变亮时，其灯丝电阻变大。下列说法正确的是（ ） A．指示灯所在电路的总功率变小 B．巨磁电阻GMR的阻值变小 C．电磁铁的磁性变强 D．此时滑动变阻器滑片P向右滑动 二．实验填空题 1.如图是研究电磁铁磁性强弱的实验装置，其中E是电磁铁。只利用此装置可以研究电磁铁磁性强弱与______是否有关。闭合开关S后，发现电磁铁吸引起少量大头针。为了让电磁铁能吸引起更多的大头针，只利用图中的器材，可以将滑动变阻器滑片向______移动。（选填“左”或“右”） 2.图示是某实验小组同学设计的探究“电磁铁吸引铁钉的个数与电流大小的关系”的实验电路图。实验时，需要始终保持___________ 不变，不断改变通过线圈的电流大 小来完成实验。下表是该组同学所做实验的记录： 电流/A 0.8 1.2 1.5 吸引铁钉的最多个数/个 5 8 10 通过分析比较表中记录的实验数据，该小组可以得出的实验结论是： ___________ 。 3.在探究“电磁铁磁性强弱的影响因素”实验中，使用了如图所示的器材，请完成下列问题： （1）开关S闭合后，螺线管的左端为______极；（选填“N”或“S”） （2）当导线由触点1改接为触点2时，线圈的匝数发生改变，调节滑动变阻器使电流表示数不变，发现悬挂的小铁箔M偏离竖直位置的角度明显变小，请结合以上情景提出一个可探究的科学问题：_________________________________________________。 4.某学习小组同学用两个相同的铁钉作为铁芯，绕制了两个线圈匝数不同的电磁铁，探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关，所设计的实验电路如图所示。 （1）实验中是通过观察_______来比较电磁铁磁性强弱的。 （2）保持滑动变阻器滑片位置不变，通过观察如图所示的实验现象，可得出的实验结论是：电磁铁的磁性强弱与_______有关。 （3）电路中的滑动变阻器除了起到保护电路的作用，还可以通过调节滑动变阻器的滑片探究电磁铁的磁性强弱与______是否有关。 5.小明把表面涂有绝缘层的导线绕在一根大铁钉上，把导线和其他元件连接成如图所示的电路，用来探究电磁铁磁性强弱与什么因素有关。小明把开关闭合后，发现电流表有示数，但电磁铁不能吸起大头针。 (1)电磁铁不能吸起大头针的可能原因是______________________________。 (2)写出验证你的猜想是否正确的方法：______________________________。 6.小明在“探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数是否有关”的实验中，设计了如图18所示的电路。主要实验步骤如下： ①选用电磁铁接线柱a、b接入电路甲、乙之间，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P到某位置。用电磁铁下端吸引大头针，记录电磁铁接入电路的线圈匝数n和被吸引大头针的个数N，断开开关S； ②将电磁铁接线柱a、c接入电路甲、乙之间，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P到另一位置。用电磁铁下端吸引大头针，记录电磁铁接入电路的线圈匝数n和被吸引大头针的个数N，断开开关S。 根据以上内容，回答下列问题： （1）请你写出小明的实验设计不能实现探究目的的原因：__________。 （2）请你写出能够实现探究目的所需要的实验器材和操作方法。 答案： 一．1.D 2.A 3.BC 4.D 5.C 6.C 7.AC 8.BC 二．1.电流大小 左 2.线圈匝数 线圈匝数一定时，通过电磁铁线圈电流越大，吸引大头针个数越多 3.（1）N （2）电磁铁磁性与线圈匝数是否有关 4.（1）电磁铁吸引大头针的多少 （2）线圈匝数 （3）电流大小 5.（1）导线中的电流过小 （2）断开开关，向左移动滑动变阻器的滑片以增大电路中的电流，闭合开关后将电磁铁靠近铁钉，观察电磁铁能否将铁钉吸起。 6.（1）没有电流表，不能控制电流不变 （2）电流表 改变匝数后，调节滑动变阻器滑片P，使电流表的示数不变 1 学科网（北京）股份有限公司 $