16.4 电磁继电器与自动控制 课件- 2025-2026学年物理沪粤版九年级下册

该初中物理课件聚焦“电磁继电器与自动控制”核心知识点，通过情境导入（航空、家电等领域应用实例）激发兴趣，衔接电磁铁知识，以自主预学填空、知识点拨（作用与实质）、例题分析（高压控制）为学习支架，帮助学生构建知识体系。 其亮点在于紧密联系生活实际（如智能电梯、温度控制器、扫地机器人），通过实例培养物理观念；设置分层训练（基础过关、能力提升）和跨学科实践（自动浇花机器人设计），渗透科学思维与科学探究。教师使用可高效教学，学生能提升知识应用与问题解决能力。

第十六章 磁场 电磁铁 16.4 电磁继电器与自动控制 电磁继电器是一种电子控制器件,它具有控制系统和被控制系统, 在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。电磁继电器广泛 应用于航空、航天、船舶、家电等领域,主要完成信号传递、执行控 制、系统配电等功能,是各系统中关键电子元器件之一。你了解过电磁 继电器的构造吗? 1. (重点)了解电磁继电器的结构和工作原理。 2. (难点)会连接用电磁继电器进行自动控制的简单电路。 1. 电磁继电器是利用 来控制工作电路的一种装置,它 包含 电路和 电路。 2. 电磁继电器结构(补充图中的元件名称) 复位弹簧 电磁铁 控制 工作 衔铁 动触点 电磁铁 电磁继电器 [物理观念]人直接操作高压电路的开关是很危险的,利用电磁继电器可帮助我们解决这个问题。如图所示,电磁继电器的工作原理:当低压电路接通时,电磁铁A通电,电磁铁 (选填“有”或“没有”)磁性,把 吸下,使动触点D与静触点 接触,高压工作电路接通。当开关S断开时,电磁铁A断电,电磁铁没有磁性,复位弹簧C把衔铁 (选填“吸下”或“拉上”),切断工作电路。电磁继电器的实质是利用电磁铁来控制工作电路通断的一种 (选填“开关”或“电源”)。 有 衔铁B E 拉上 开关 知识点拨 电磁继电器的作用:利用低电压、弱电流控制高电压、 强电流的工作电路,还可以实现自动控制。电磁继电器的实质是利用电 磁铁来控制工作电路的一种开关。 用电磁继电器进行自动控制 智能扶手电梯可以达到节能环保的效果。如图是智能扶手电 梯的原理图,其中M为电动机,R是压敏电阻。电梯上无乘客时,电动 机转动变慢,使电梯运动变慢;电梯上有乘客时,电动机转动变快,使 电梯运动变快,下列说法正确的是( D ) D A. 电磁铁上端是S极 B. 电动机工作时,机械能转化为电能 C. 电梯上无乘客时,触点“3”与“4”接触 D. 电梯上有乘客时,触点“3”与“4”接触 某同学设计的冬季家庭温度自动控制器的工作原理如图所 示。当室内温度低于25 时温控开关闭合,绿灯不亮,加热电阻工 作;当室温高于25 时,温控开关断开,绿灯亮,加热电阻不工作, 表示温度已经达到25 。请根据以上要求,用笔画线代替导线,完成 工作电路部分的连接。 某探究小组观察到学校楼道里的消防应急灯平时是熄灭的,一旦停电,两盏标有“36 V”的灯泡就会正常发光。下图是四位同学设计的模拟电路,其中可以起到消防应急灯作用的电路是( B ) B 某种指纹锁原理如图所示,S是指纹开关,电磁继电器 中K是轻质弹簧、L是电磁铁,A是带有固定磁极的锁,图中为锁定状 态。当指纹匹配时,开关S闭合,门锁打开。下列说法正确的是( C ) C A. A的左端是S极 B. 闭合开关后,电磁铁L上端是N极 C. 红灯与电磁铁P是串联的 D. 若红灯灯丝烧断,闭合开关后,门锁仍可打开 [跨实践]某智能扫地机器人(如图甲)可通过灰尘传感器 自动寻找灰尘清扫,通过电动机旋转,产生高速气流将灰尘等吸入集尘 盒。图乙为其部分工作原理图,控制电路电源电压U为4.5 V,定值电阻 R0=12 ,R为光敏电阻,其阻值随光照强度E(单位cd)的变化如图丙所 示,表内为其部分工作参数。(注:电池容量指工作电流与工作总时间 的乘积,线圈电阻不计) 额定工作电压 12 V 额定功率 30 W 电池容量 2.5 A h 工作噪声 <50 dB (1)图乙中电磁铁的工作原理是电流的 效应。 (2)当清扫到一定程度,地面灰尘减少,照射到光敏电阻上的光照强 度增强,则电磁铁磁性 (选填“增强”“不变”或“减弱”),动触点 A将与静触点 (选填“B”或“C”)接触,电磁铁上端为 (选填 “N”或“S”)极。 磁 增强 C N (3)检测发现该品牌扫地机器人在光照强度恰好为3 cd时电动机开始 工作,则相当于电压表示数等于 V时,电动机开始工作。 3 (4)当剩余电量为电池总容量的10%时,机器人会主动寻找充电 器充电,充满电后电池储存的电能为 J;在充满电后 到主动寻找充电器期间的电池容量能够持续供应该机器人正常工 作 小时。 1.08 105 0.9 额定工作电压 12 V 额定功率 30 W 电池容量 2.5 A h 工作噪声 <50 dB 【解析】(4)电池容量为2.5 A h,额定工作电压为12 V,则充满电后电池储存的电能为W=UIt=12 V 2.5 A 1 h=12 V 2.5 A 3 600 s=1.08 105 J;扫地机器人工作时的额定功率为30 W,充满电后到主动寻找充电器期间最多工作时间t==3 240 s=0.9 h。 电磁继电器 1. 电磁继电器可以实现低压控制高压,它的作用相当于工作电路 中的( B ) A. 电源 B. 开关 C. 用电器 D. 导线 B 2. 如图所示的电磁继电器,当控制电路中的开关闭合时,电磁铁 产生 ,吸引衔铁,从而使工作电路中的触点互相接触,电动 机 (选填“工作”或“不工作”)。从工作过程来看,电磁继电器实 际是一个利用电磁铁控制工作电路通断的 (选填“用电器”“电 源”或“开关”)。 磁性 工作 开关 用电磁继电器进行自动控制 3. 如图为一款“智能照明灯”的电路,灯L天暗时自动发光,天亮 时自动熄灭。控制电路中,电源电压恒定,R1为定值电阻,R2为光敏电 阻,其阻值随光照强度而变化,以下说法不正确的是( D ) A. R2的阻值随光照强度的增大而减小 B. 当光照强度增大时,电压表示数减小 C. 当光照强度减小时,电磁铁的磁性减小 D. 若将R1换成阻值稍大的电阻,可缩短灯L的发光时间 D 4. 如图是拍摄机动车闯红灯的工作原理图,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由拍摄违章车辆,下列说法正确的是( B ) A. 机动车驶过埋有压力开关的路口,摄像系统就会自动拍照 B. 光控开关和压力开关都闭合时,摄像系统才会自动拍照 C. 若将光控开关和压力开关并联,也能起到相同的作用 D. 以上说法都不正确 B 5. 某变频空调电路原理示意图如图所示,电源电压U1不变,Rs为调控电阻,可通过遥控调节其阻值大小,Rt为热敏电阻,其阻值随温度的变化而变化,L为磁控开关。闭合开关S,磁控开关L线圈的上端为 (选填“N”或“S”)极;当环境温度升高到设定值时,L的两个磁性弹片因磁力增大而相互吸合,工作电路的变频压缩机开始制冷工作,则热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而 (选填“增大”或“减小”)。 N 减小 6. 如图为某大桥设计的一个车辆超重报警装置,当路面压力 达到设定值时,压力传感器就接通电路,信号灯发光。请按要求连 接好电路。 7. 如图所示是某“汽车超载记录器”原理图,R为保护电阻,Rx为 压敏电阻,其阻值随压力增大而减小。当汽车不超载时,指示灯发光; 当汽车超载时,电磁铁的磁性增强,电控相机自动照相,请补充电路。 8. 如图是某道路限载报警器的工作原理图。电源电压不变,R1是力敏电阻,其阻值随压力的变化而变化。闭合开关S,当车的质量超过限载质量时,电磁铁吸下衔铁,电铃响。根据不同的路面,可以改变滑动变阻器滑片P的位置,来设定不同的限载质量。下列说法不正确的是( A ) A A. 电磁铁能吸下衔铁,是由于通电导体在磁场中受力 B. 检测时,车的质量越大,电磁铁的磁性越强 C. 力敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小 D. 若要提高设定的限载质量,应将滑片P向左移动 9. 物理实践活动中,小明同学利用热敏电阻R设计了一个“过热自 动报警电路”。如图所示,控制电路两端的电压U1保持不变,电磁铁线 圈的电阻忽略不计。将热敏电阻R安装在需要探测温度高低的地方,当 探测温度正常时,指示灯亮;当探测温度超过某一值时,警铃响。下列 说法正确的是( C ) A. 热敏电阻R的阻值随探测温度的升高而增大 B. 图中电磁铁的下端P的磁极为S极 C. 当探测温度升高时,控制电路消耗的总功率增大 D. 当探测温度升高时,电磁铁的磁性减弱 C 设计家庭养花自动浇水装置 10. 阅读短文,回答问题。 综合实践——设计自动浇花机器人 【任务要求】为了在五一假期外出旅游时,保证家内的花正常生 长,小明设计了自动浇花机器人,要求按线路巡查,检测土壤的湿度自 动浇花。 【设计实施】 任务一:设计线路巡查系统,如图甲所示,场地布置为白色底,引 导线为黑线,机器人巡着黑线前进,当红外发射接收管处在黑线位置 时,发出的红外线大部分被黑色吸收,机器人腹部装有五个红外发射接 收管分别用L1、L2、ZZ、R1、R2来表示(L1为左边第一个;L2为左边第 二个、ZZ为中间、R1为右边第一个、R2为右边第二个,本题中依次就 是按上述顺序)。当红外发射接收管接收到地面反射的红外线较强时输 出电信号为1,几乎没有接收到地面反射的红外线时输出电信号为0。 任务二:设计湿度检测系统,如图乙为设计的湿度检测系统原理 图,控制电路电源电压为6 V,电磁铁线圈电阻为10 ,R为湿敏电阻, 其阻值随湿度的变化如图丙。控制电路中电流大于20 mA时,衔铁被吸 合;电流小于12 mA时,衔铁被释放。(湿度计的电阻不计) 评价指标 优秀 合格 待改进 湿度调节 土壤湿度能控制在一定范围内,且能调整湿度范围 土壤湿度能控制在一定范围内,但不能调整湿度范围 不能控制土壤湿度在一定范围内 【交流评价】下表是任务二的部分评价指标,根据评价表对活动进行评价。 (1)关于自动浇花机器人的实践活动,下列说法正确的是 。 A. 人眼可看到机器人腹部发出的红外线 B. 引导线越黑越容易反射红外线 C. 图乙中湿度计可能是电流表改装的 D. 图乙中通电线圈的上端是N极 C (2)红外发射接收管发出红外线照射到白色地面上发生 (选填 “镜面”或“漫”)反射;当机器人腹部的五个红外发射接收管输出的电信 号依次为11011,机器人可能沿着引导线 (选填“前进”“右转”或 “左转”)。 漫 前进 (3)根据以上信息,要想实现土壤干燥时浇水,土壤潮湿到一定程度 时停止浇水,图乙中接头A、B应连接触点 (选填“CD”或 “MN”),使用该浇花机器人后土壤湿度最低值为 %。 CD 15 【解析】(3)要实现“土壤干燥时浇水、潮湿到一定程度时停止浇 水”,电磁继电器应在未吸合时(干燥)让水泵工作,在吸合后(土壤足够 湿)切断水泵电路,所以应选继电器的常闭触点为CD。电磁继电器释放 电流小于12 mA,若土壤湿度继续下降使湿敏电阻R增大,则线圈电流 <12 mA时继电器释放,水泵开始工作;根据欧姆定律以及串联电路电 阻关系湿敏电阻应接入阻值R湿=-R线圈=-10 =490 。对应 图丙中湿度约为15%。这即是使用该机器人时土壤能保持的最低湿度。 (4)根据评价表中的指标对任务二进行评价,你的评价等级为 ,依据是 ;进一步给出优化建议: 。 (4)结合第三问和控制电路电路图分析,湿敏电阻的范围不能调节, 也就不能调整湿度范围,从表格可知,“能控制但不能调整范围”即为合 格。要进一步改进,就需要在控制电路中增设可调部件(滑动变阻器), 以便根据植物种类或环境需求对湿度范围进行调整。 合格 不能调整湿度范围 在控 制电路中加一个滑动变阻器 $