16.4 电磁继电器与自动控制（高效培优讲义）物理新教材沪粤版九年级下册

本初中物理讲义聚焦电磁继电器与自动控制核心知识点，系统梳理电磁继电器的定义、构造及工作原理，基于电磁铁知识延伸至自动控制应用，形成从原理理解到实际操作的学习支架，帮助学生构建完整的电磁控制知识脉络。 资料通过典例分析（如下水井盖报警电路、恒温箱控制）和跟踪训练，培养学生模型建构与科学推理能力，结合中考真题强化知识迁移。课中辅助教师突破重难点，课后助力学生通过分层练习查漏补缺，落实科学态度与责任素养。

第4节 电磁继电器与自动控制 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 电磁继电器的定义和应用 1 【能力培优练】 5 【链接中考】 14 【重难题型讲解】 题型1 电磁继电器的定义和应用 1、电磁继电器的定义：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、电磁继电器的构造及工作原理： ①构造：电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、触点组成。其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分组成。 ②原理：当较低的电压加在接线柱D、E上，较小的电流流过线圈时，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个接线柱所连的触点接通，较大的电流就可以通过B、C带动机器工作了。工人师傅的按钮只控制电磁铁电流的通断，而高电压、强电流电路的通断则由B、C两个触点控制，这样人们就可以安全、方便地操纵大型机械了。 3、电磁继电器的作用：(1)利用电磁继电器可以实现利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路。(2)利用电磁继电器可以实现远距离操纵和自动控制 【典例1-1】如图为一种电磁继电器的控制电路和工作电路，请分析其工作原理。 如图所示是一种自动控制电路，当控制电路的开关S1闭合时，电磁铁有(选填“有”或“无”)磁性，吸引(选填“吸引”或“不吸引”)衔铁，动触点B与静触点C接触(选填“接触”或“分离”)，红灯亮。当控制电路的开关S1断开时，电磁铁无(选填“有”或“无”)磁性，不吸引(选填“吸引”或“不吸引”)衔铁，动触点B与静触点C分离(选填“接触”或“分离”)，红灯所在电路断开，绿灯所在电路接通，绿灯亮 【答案】D 【解析】A.电磁铁的铁芯是用软磁性材料制成，因为铜不是磁性材料，故A错误； B.电磁铁的优点一方面是磁性的有无可以控制，不是永磁铁，故B错误； C.电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关，故C错误； D.电磁铁是利用电流的磁效应制成的，故D正确。 故选D。 【典例1-2】下水井盖的丢失给人们出行带来了安全隐患．为提示路人注意安全，小明设计了如图所示的电路，电路中利用一元硬币代替铁质井盖是因为两者都属于 （填“绝缘体”或“导体”）。当井盖丢失时，灯泡发光报警，当电磁铁的线圈中有电流通过时，继电器的动触点与　 （填“上”或“下”）静触点接触，电磁铁的上端是 极。 【答案】导体；下；N 【解析】 当井盖丢失时，电磁铁断电，没有磁性，接灯泡的电路工作，灯泡发光报警，当电磁铁的线圈中有电流通过时，继电器的动触点与下触电接触，警铃响； 由安培定则可判断出线圈的上端的极性是N极。 跟踪训练1 我市装有多座过街天桥，极大方便了行人的出行。阴雨天时，空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为保证行人上下天桥时的安全，需在天桥入口处设置警示灯。图甲是某同学为此设计的部分模拟电路，电磁铁及触点1固定不动，衔铁可在电磁铁作用下上下运动，带动铜棒绕点运动。该电路中需用到阻值随空气湿度变化的湿敏电阻，将湿敏电阻接在电路中（图中未画出），闭合开关，当空气湿度小于设定值时，警示灯随湿度变化而自动调整亮度；当空气湿度增大到设定值时，警示灯能不断闪烁。图乙是可供选择的两种湿敏电阻的阻值随湿度变化关系的图像。忽略电磁铁线圈电阻，灯泡阻值不变，以下说法正确的是（　　） A．应选R1作为该电路的湿敏电阻 B．在、、三处位置中，湿敏电阻应安装在处 C．小于设定值时，湿度越小警示灯越亮 D．向左移动滑片P，可使警示灯在较小湿度下实现闪烁 【答案】BD 【解析】A．由图乙知，R1的电阻随湿度的增加而增加，R2的电阻随湿度的增加而减小。根据实际情况，当空气潮湿，能见度变低时，警示灯变亮，电路中电流变大，电阻变小，即湿敏电阻随湿度的增加而减小，所以应选R2作为该电路的湿敏电阻，故A错误； B．由图甲知，当湿度增大，能见度低，湿敏电阻变小，根据欧姆定律得，电路的电流增大，电磁铁的磁性变强，将衔铁吸引下来，若湿敏电阻应安装在处时，会被短路，电路的电流突然增大，警示灯一下变得很亮起到闪烁的作用，故B正确； C．由图乙知，当湿度减小，湿敏电阻变大，根据欧姆定律得，电路的电流变小，所以小于设定值时，湿度越小警示灯越暗，故C错误； D．向左移动滑片P，电路中电阻变小，根据欧姆定律得，电路的电流增大，电磁铁的磁性变强，将衔铁吸引下来可使警示灯在较小湿度下实现闪烁，故D正确。 故选BD。 跟踪训练2 图1是某恒温箱的电路原理图。工作电路电压为220V，电热丝R0的阻值为88Ω；控制电路电源电压为8V，线圈的电阻R1为10Ω，调温电阻R2最大阻值为120Ω；热敏电阻R3的阻值随温度t变化的关系如图2所示。R0和R3均置于恒温箱中，当继电器线圈中的电流达到50mA时，继电器的衔铁会被吸下。求： （1）S闭合时，电磁铁上端是_______极（用字母表示），当恒温箱中温度升高时，线圈中的电流将变_______； （2）恒温箱中温度保持为40℃，R3的阻值为_______Ω，此时R2的阻值为_______Ω； （3）R0工作时，功率为_______W，5min消耗的电能为_______J； （4）该恒温箱能设定的最高温度为多少_______？ 【答案】 N    大    120    30    550    1.65×105    160℃ 【解析】（1）[1]S闭合时，电流从电磁铁的上端流入、下端流出，根据安培定则可知，电磁铁上端是N极。 [2]由图2可知，当恒温箱中温度升高时，热敏电阻R3的阻值变小，控制电路的总电阻变小，由可知，控制电路的电流变大，则线圈中的电流将变大。 （2）[3]由图2可知，恒温箱中温度保持为40℃，热敏电阻R3的阻值R3=120Ω。 [4]由题意可知，当继电器线圈中的电流达到 I=50mA=0.05A 继电器的衔铁会被吸下，此时恒温箱中温度最高，此时控制电路的总电阻为 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，此时R2的阻值为 R2=R总-R3-R1=160Ω-120Ω-10Ω=30Ω （3）[5]R0工作时的功率为 [6]由可得，5min消耗的电能为 W=Pt=550W×5×60s=1.65×105J （4）[7]当恒温箱能设定的温度最高时，热敏电阻R3的阻值最小，而此时控制电路的总电阻为160Ω不变，则热敏电阻R3的最小阻值为 R3小=R总-R2大-R1=160Ω-120Ω-10Ω=30Ω 由图2可知，该恒温箱能设定的最高温度为160℃。 【能力培优练】 1．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．以下说法正确的是 A．电磁继电器利用电磁感应原理工作 B．R2的阻值随光照强度的增大而增大 C．当光照强度增大时，电压表示数减小 D．若将R1换成阻值稍小的电阻，可缩短灯L的发光时间 【答案】CD 【解析】A. 电磁继电器其原理为电生磁，为电流磁效应； B. 由题意得天亮时电磁继电器应将衔铁吸下来，则天亮时电流应增大，故电阻应减小，得R2的阻值随光照强度的增大而减小； C. 当光照强度增强时，R2电阻减小，电压表测R2电压，根据串联分压原理，故电压表示数减小； D. R1换成电阻稍小的电阻，则电磁继电器衔铁更容易被吸下来，当光照不是很强烈时即被吸下来，从而缩短了光照时间。 2．如图是一种水位自动报警器的原理图，它运用了许多物理知识。以下说法中正确的是（　　） A．不纯净的水是导体 B．水位到达金属块B时，绿灯亮 C．报警器中的电磁铁运用了电动机原理 D．电磁继电器实质是一种电路开关 【答案】AD 【解析】A．纯净的水是绝缘体，不纯净的水一般是导体，故A正确； B．读图可知，当水位到达A时电路接通，电磁继电器有磁性，衔铁就会在电磁力吸引的作用下，与红灯接通，红灯亮，故B错误； C．报警器中的电磁铁，主要运用的是电流的磁效应，故C错误； D．电磁继电器实质是一种电路开关，由控制电路来间接控制工作电路，故D正确。 故选AD。 3．如图，某兴趣小组利用干电池、铜线框和磁铁制作一个“爱心”电动机，“爱心”能绕电池转动。下列家用电器与“爱心”电动机工作原理相同的是（　　）    A．  电饭锅 B．  电风扇 C．  手电筒 D．  电视机 【答案】B 【解析】A．“爱心”电动机的原理是通电导体在磁场中受到力的作用，将电能转化为机械能。电饭锅是利用电流的热效应工作的，将电能转化为内能，故A不符合题意； B．电风扇是在电动机的作用下将电能转化为机械能，故B符合题意； C．手电筒是将电能转化为光能，故C不符合题意； D．电视机是将电能转化为内能和光能，故D不符合题意； 故选B。 4．如图所示是燃油汽车启动装置的电路简图。汽车启动时，需要将钥匙插入仪表板上的钥匙孔并旋转，旋转钥匙相当于闭合开关，电源 与电磁铁接通，根据 原理，电磁铁有磁性，将衔铁吸下， 与静触点B接通，电动机电路工作。 【答案】 2 电流的磁效应 动触点A 【解析】[1][2][3]如图可知，汽车启动时，需要将钥匙插入仪表板上的钥匙孔并旋转，旋转钥匙相当于闭合开关，电源2与电磁铁接通，根据电流的磁效应原理，电磁铁有磁性将衔铁吸下，动触点A与静触点B接通，电动机电路工作。 5．电磁继电器：利用 电压、 电流电路的通断，间接控制 电压、 电流的电路的通断的装置。 【答案】低 弱 高 强 【解析】[1][2][3][4]利用低电压、弱电流电路的通断，间接控制高电压、强电流的电路的通断的装置，它实际上起到了开关的作用。 6．电磁继电器的结构： 、衔铁、弹簧、触点组成。工作电路由 电路和 电路两部分构成。 【答案】 电磁铁 低压控制 高压工作 【解析】[1][2][3]电磁继电器的结构：电磁铁、衔铁、弹簧、触点组成。工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。 7．如图是小军设计的短跑比赛“抢跑判断器”。运动员蹲在起跑器上后，工作人员闭合开关S1，S2，发令指示灯亮，运动员抢跑后，R0所受压力变小，电阻变小，电磁铁的磁性 （填“增强”或“减弱”）， 将 吸下，抢跑指示灯 （填“L1”或“L2”）亮，判定运动员抢跑。   【答案】增强 衔铁 L2 【解析】[1][2][3]由图知，工作人员闭合开关S1，S2，左侧电路接通，但压敏电阻阻值较大，根据欧姆定律可知电路中电流很小，通过电磁铁的磁性很弱，不会将衔铁吸下来，右侧电路发令指示灯L1接通，运动员抢跑后，R0所受压力变小，阻值变小，电路中的电流变大，则通过电磁铁的电流变大，电磁铁磁性增强，将上方的衔铁吸下，此时，发令指示灯L1熄灭，抢跑指示灯L2接通，故L2亮，可判定运动员抢跑。 8．小明去超市，走到电梯前发现电梯运动较慢，当他站在电梯上时又快了起来。小明根据所学的知识，画出如图所示的电路（R是一个压敏电阻）。小明分析：当人站在电梯上，压敏电阻的阻值减小，则电磁铁的磁性变 ，衔铁与触点 （填“1”或“2”）接触，电动机的转速变 。 【答案】强 2 快 【解析】[1][2][3]由图可知，当人站在电梯上时，R的阻值减小，电路中电流增大，电磁铁变强，则衔铁被吸下，与触点2接触，则电机上的电压增大，电动机转速变快。  9．小红设计了一种微机室防盗报警器，如图，在微机室房门处安装开关S，电铃安装在传达室。当微机室房门被推开时，开关S闭合，电磁铁 （填“有”或“无”）磁性，B端与金属弹性片上的磁铁相互 ，电铃电路 ，从而起到报警作用。   【答案】有 排斥 接通 【解析】[1][2][3]读图可知，左侧为控制电路，当开关闭合时，电磁铁获得磁性，利用安培定则判断可知，B端为N极，因为弹簧片左侧也是N极，同名磁极相互排斥，故两触点接通，使右侧工作电路开始工作，电铃报警。 10．如图所示是消防应急灯的电路图，工作原理是：外部电路为220V交流电，当其正常时，两盏标有“6V”灯泡不发光；外部电路停电时，两盏标有“6V”灯泡都能正常发光。请完成电路连接。 【答案】 【解析】将两个灯泡并联，电磁继电器的作用相当于一个开关，用来控制应急灯的通断；因为当外部电路停电时，电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧的拉力作用下回到上面的位置，与触点A接触，此时，应急灯所在电路应该接通，因此，C点应该与触点A连接；如下图： 11．2022年伊始，新一轮新冠肺炎疫情再次侵袭郑州，疫情防控形势陡然紧张。“保持距离”、“零接触”成为了我们承担社会责任和传递爱心的一种方式。如图甲为某款全自动感应干手器，其工作原理简化图如图乙所示。 （1）控制电路中的电磁继电器主要是利用了电流的 效应，当手放到红外线感应区域范围内，R的阻值就会减小，控制电路中的电流 （选填“增大”、“减小”或“不变”），衔铁被吸下，工作电路开始工作。 （2）若加热电阻丝阻值为44Ω，则工作10s它产生热量为多少J？( ) （3）若只将感应干手器一个用电器接入电路中，使其正常工作，10s中电能表（如图丙）的转盘转了10r，则工作电路中电动机的电功率是多少？( ) （4）该款干手器吹出热风温度参数为35℃～45℃，若想提高热风的温度，你的方法是： 。 【答案】磁 增大 1.1×104J 340W 应在加热电阻丝两端并联一根加热电阻丝 【解析】（1）[1][2]控制电路中的电磁继电器主要是利用了电流的磁效应；当手放到红外线感应区域范围内，R的阻值就会减小，由欧姆定律可知，控制电路的电流增大，衔铁被吸下，工作电路开始工作。 （2）[3]因并联电路中各支路两端的电压相等，所以加热电阻丝工作10s产生的热量为 （3）[4]2500r/kW·h表示电路中用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转2500r，10s中电路消耗的电能为 电路的总功率为 加热电阻丝的功率为 工作电路中电动机的电功率是 P电动机＝P总﹣P＝1440W﹣1100W＝340W （4）[5]工作电路的电压220V一定时，要提高热风温度，由可知，应减小电路中的电阻，因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻、并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，所以，应在加热电阻丝两端并联一根加热电阻丝。 12．如图甲所示，某恒温箱的加热电路由交流电源、电热丝等组成，其电路通断由控制电路控制，控制电路由电磁继电器、热敏电阻R1（安装在恒温箱内）、可变电阻器R2、低压电源、开关等组成，R1的阻值随温度变化的关系如图乙所示，调节可变电阻器使得R2=110Ω，闭合开关，当恒温箱内温度升高到50℃时，由于电磁继电器的作用，加热电路被断开，电池继电器的线圈电阻忽略不计，请回答： （1）电磁继电器中电磁铁上端是 （填“N”或“S”）极； （2）恒温箱内温度不断升高时，电磁铁的磁性变 ，加热电路会因此被 （填“接通”或“断开”）； （3）调节可变电阻器使得R2'=170Ω，恒温箱内温度升高到 ℃时，加热电路被断开； （4）若要降低加热电路断开时的温度，可将电源换为电压 （选填“更低”或“更高”）的。 【答案】 N 强 断开 130 更高 【解析】（1）[1]根据安培定则，用右手握住螺线管，使四指指向线圈中电流的方向，则大拇指所指的上端为电磁铁的N极。 （2）[2][3]由图甲知，控制电路中，R1、R2和电磁铁串联在电路，由图像乙知，R1的阻值随温度升高而减小，所以恒温箱内温度不断升高时，R1的阻值减小，控制电路中总电阻变小，由欧姆定律知控制电路中电流变大，所以电磁铁的磁性变强，电磁铁吸下衔铁，加热电路会断开。 （3）[4]由图像知，当恒温箱温度升高到50℃时，R1等于90Ω，由串联电路特点知此时控制电路的总电阻 R总=R1+R2=90Ω+110Ω=200Ω 因为控制电路中电磁铁吸合电流是相同的，即电路的总电阻不变，当R2′=170Ω时 R1′=R总-R2′=200Ω-170Ω=30Ω 由图像知，此时恒温箱内的温度为130℃，即恒温箱内温度升高到130℃时，加热电路被断开。 （4）[5]从图乙可知，要降低恒温箱的设定温度，热敏电阻的阻值增大；但为了使衔铁吸合工作电流不变，根据欧姆定律知要增大电源电压。 13．如图为光敏电阻控制的智能照明电路，L为“220V   22W”的照明灯，光敏电阻R的阻值随光照强度的增大而减小，控制电路中电源电压为6V，定值电阻R0为200Ω，电磁铁的线圈电阻忽略不计，当天色渐暗，通过线圈的电流为0.02A时，恰好启动工作电路的照明系统下列说法正确的是（　　） A．工作电路中电源的a端应该连接零线 B．照明系统恰好启动时，光敏电阻R的阻值为100Ω C．灯L正常发光时，控制电路中的电流是大于0.02A D．如果提高控制电路电源电压，照明灯白天也可能发光 【答案】B 【解析】A．为了用电的安全，开关应接在用电器和火线之间，衔铁相当于是灯泡的开关，所以工作电路中电源的a端应该连接火线，故A错误； B．照明系统恰好启动时，通过线圈的电流为0.02A，根据欧姆定律可知，此时电路的总电阻为 根据串联电路的电阻关系可知，光敏电阻R的阻值为 R=R总-R0=300Ω-200Ω=100Ω 故B正确； C．根据题意可知，当天色渐暗，光敏电阻的阻值变大，根据欧姆定律可知，通过线圈的电流变小，通过线圈的电流为0.02A时，恰好启动工作电路的照明系统，照明灯泡正常发光，所以控制电路中的电流会小于或等于0.02A，故C错误； D．如果提高控制电路的电压，由欧姆定律可知，控制电路中的电流增大，在白天时，控制电路的电流很大，衔铁会被吸下，照明灯L不发光，且到晚上时，由于控制电路的电压高、电流大，也可能导致衔铁被吸下，照明灯L也可能不发光，故D错误。 故选B。 14．如图是一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计中封入一段金属丝下端所指示的温度为90℃，下列说法错误的是（　　） A．报警器利用了水银导电和热胀冷缩的性质 B．报警器利用了电磁铁通电时有磁性断电时磁性消失的特点 C．报警器中，水银温度计和电磁铁串联在电路中 D．温度达到90℃时，报警器中的灯亮同时铃响 【答案】 D 【解析】A．报警器利用水银导电，即当到达警戒温度时，水银与金属丝联通，构成了闭合回路，故电铃响，故利用的是水银的导电性，温度计的工作原理就是水银的热胀冷缩，故A正确，A不符合题意； B．报警器就是利用了电磁铁通电时有磁性，电铃响，断电时磁性消失，灯泡亮的特点的，故B正确，B不符合题意； C．如图所示，报警器中，水银温度计和电磁铁首尾相连，故串联在电路中，故C正确，C不符合题意； D．温度达到90℃时，报警器中的铃响灯灭，而没有到达警戒水位时，电铃不响，灯泡亮，故D错误，D符合题意。 故选D。 【链接中考】 1．（2025·海南海口·中考真题）学校安装了一款能根据光照强度实现自动控制的“智能照明灯”，电路如图所示。电源电压保持不变，R1为定值电阻，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小。闭合开关s，当光照强度减小时，下列说法正确的是（ ） A.灯泡一定发光 B.电磁铁磁性增强 C.电压表示数减小 D.通过R1的电流减小 【答案】D 【详解】由图知，在控制电路中定值电阻R1和光敏电阻R2串联，电压表测量光敏电阻R2两端的电压； A，R2的阻值随光照强度的增大而减小，但光照强度减少量未知，无法判断电磁铁状态，灯泡状态不一定，故A错误； BD，已知R2的阻值随光照强度的增大而减小，则当光照强度减少时，R2的阻值减变大，电路中的总电阻变大，由欧姆定律可知，电路中电流变小，电磁铁的磁性也减弱，故B错 误，D正确； C，已知R2的阻值随光照强度的增大而减小，则当光照强度减少时，R2的阻值减变大，根据串联分压的规律可知，R2两端的电压变大，即电压表示数变大，故C错误； 故选：D。 2．（2025·甘肃兰州·中考真题）图甲是某蔬菜大棚里使用的一种温度自动报警器，在温度计里封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指温度时，扬声器响起，发出报警信号。下列说法错误的是(    ) A.动圆式扬声器的工作原理与图乙所示原理相同 B.温度低于金属丝下端所指温度时，电磁铁断电失去磁性，衔铁被释放，扬声器停止报警 C.温度计与金属丝相当于控制电磁铁的开关，实现了高温自动化报警 D.煤油可用作自动报警器温度计中的工作液体 【答案】D 【详解】图乙所示原理和扬声器都是利用通电导体在磁场中受到力的作用来工作的，A正确，不符合题意；温度低于金属丝下端所指温度时，电路断路，线圈中没有电流通过，衔铁被释放，扬声器停止报警，B正确，不符合题意；温度升高时，水银柱上升，与上方金属丝连通，使左侧形成通路，电磁铁中有电流通过，电磁铁吸引衔铁，使触点接触，右侧电路接通，电铃发出报警信号，C正确，不符合题意； 煤油是绝缘体，不能用煤油温度计来做开关，D错误，符合题意。 故选：D。 3．（2025·四川凉山·中考真题）传感器在“物联网”中担负着信息采集的重要任务，可以实现“提醒”和“报警”功能。某型号的温度自动报警装置由热敏电阻作为传感器制作而成，其简易电路图如下。已知热敏电阻R1的阻值随温度升高而减小，若电源电压保持不变，滑动变阻器R的滑片P在某位置不变，闭合开关S1和S2，此时装置未报警。下列说法正确的是（　　） A.该装置中电磁铁的工作原理与发电机工作原理相同 B.若温度升高，流过电磁铁的电流变小，电磁铁磁性变弱 C.若温度降低到一定程度，该报警器会发送报警信息 D.若滑动变阻器R的滑片P向左移动一段距离，则报警的最低温度将会升高 【答案】D 【详解】电磁铁是通电后具有磁性，断电时没有磁性，是根据电流的磁效应工作的，发电机是根据电磁感应原理工作的，原理不同，A错误；若温度升高，热敏电阻R1的阻值减小，控制电路中的总电阻减小，电压一定时，由欧姆定律可知，控制电路中的总电流增大，电磁铁的磁性变强，B错误；若温度降低到一定程度，热敏电阻R，的阻值增大，控制电路中的总电阻增大，电压一定时，由欧姆定律可知，控制电路中的电流减小，电磁铁的磁性变弱，控制电路中弹簧的形变量减小，工作电路ab间处于断开状态，报警信息发送装置不会发送报警信息，C错误；若滑动变阻器R的滑片P向左移动一段距离，滑动变阻器R接入电路中的电阻变大，此时报警的电流不变，则热敏电阻R，的阻值减小，对应的报警的最低温度将会升高，D正确。 故选：D。 4．（2025·江苏淮安·中考真题）如图所示是兴趣小组设计的监测汽车超载报警装置原理简图，压力传感器输出电压与所受压力的关系如下表所示 。 压力F/(×102N) 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 输出电压U/V 0 1 2 3 4 5 压力传感器输出电压U是控制电路的工作电压。电磁继电器线圈的电阻是50Ω。当线圈中的电流I≥20mA时，衔铁被吸合，受控电路开始报警。 （1）该装置以电铃声为报警信号，则图中的电铃应接在 (选填“A、B”或“C、D”)间。  （2）若希望在压力达到3×102N时报警，则电阻箱R 的电阻应调节为 Ω，此时电阻箱两端的电压为 V。  （3）若想让临界报警压力减小，则电阻箱R 接入电路的阻值应调 。 【答案】 C,D 100;2; 小 【详解】(1)当压力增大到一定程度时，压力传感器输出电压达到一定数值，线圈中电流大于或等于20mA时，电磁继电器的衔铁被吸合，C,D间的电路就会被接通，因此电铃应接在C,D之间；(2)当压力为3x105N时，输出电压U=3V，使电磁继电器衔铁闭合的最小电流I=20mA=0.02A, 此时电路的总电阻 由于继电器线圈的电阻R线=502，关键串联电路的总电阻等于各电阻之和可知： 电阻箱接入电路的阻值R=R总-R线=150-50=100 此时电阻箱两端的电压为：U1=IR=0.02Ax1000=2V;(3)使电磁继电器衔铁闭合的最小电流I=20mA=0.02A，继电器线圈的电阻R线=50，要使该装置报警，根据串联电路电压的分配原理，则电阻箱R接入电路的阻值应调小。 5．（2025·陕西西安·中考真题）如图-1，是室内自动换气系统的电路图。控制电路的电源电压为3V，R0为电阻箱，RK的阻值与烟雾浓度K的关系如图-2所示。当电磁铁线圈中的电流I≥0.03A时，衔铁被吸下，电风扇转动，开始排气。 （1）电磁铁工作时，利用了通电导体周围存在 ，其上端为 极。  （2）当烟雾浓度升高时，控制电路中线圈的电流(选填“变大”“变小”或“不变”)。  （3）控制电路的电源电压低于3V时，若保持空气质量的标准不变，R0的阻值应(选填“增大”“减小”或“不变”) 【答案】 (1)S;(2)变大；(3)减小 【详解】(1)电磁铁工作时，电流从电磁铁上端流入，下端流出，根据安培定则可得，电磁铁的上端为S极。 (2)当烟雾浓度升高时，RR的电阻变小，根据欧姆定律可知：控制电路中线圈中的电流变大。 (3)电磁铁的工作电流不变，控制电路的电源电压低于3V时，若保持空气质量的标准不变，Rg的阻值应减小。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 电磁继电器与自动控制 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 电磁继电器的定义和应用 1 【能力培优练】 3 【链接中考】 8 【重难题型讲解】 题型1 电磁继电器的定义和应用 1、电磁继电器的定义：电磁继电器就是利用 来控制工作电路的一种开关。 2、电磁继电器的构造及工作原理： ①构造：电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、触点组成。其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分组成。 ②原理：当较低的电压加在接线柱D、E上，较小的电流流过线圈时，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个接线柱所连的触点接通，较大的电流就可以通过B、C带动机器工作了。工人师傅的按钮只控制电磁铁电流的通断，而高电压、强电流电路的通断则由B、C两个触点控制，这样人们就可以安全、方便地操纵大型机械了。 3、电磁继电器的作用：(1)利用电磁继电器可以实现利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路。(2)利用电磁继电器可以实现远距离操纵和自动控制 【典例1-1】如图为一种电磁继电器的控制电路和工作电路，请分析其工作原理。 如图所示是一种自动控制电路，当控制电路的开关S1闭合时，电磁铁 (选填“有”或“无”)磁性， (选填“吸引”或“不吸引”)衔铁，动触点B与静触点C (选填“接触”或“分离”)， 灯亮。当控制电路的开关S1断开时，电磁铁 (选填“有”或“无”)磁性， (选填“吸引”或“不吸引”)衔铁，动触点B与静触点C (选填“接触”或“分离”)， 所在电路断开， 所在电路接通， 灯亮 【典例1-2】下水井盖的丢失给人们出行带来了安全隐患．为提示路人注意安全，小明设计了如图所示的电路，电路中利用一元硬币代替铁质井盖是因为两者都属于 （填“绝缘体”或“导体”）。当井盖丢失时，灯泡发光报警，当电磁铁的线圈中有电流通过时，继电器的动触点与　 （填“上”或“下”）静触点接触，电磁铁的上端是 极。 跟踪训练1 我市装有多座过街天桥，极大方便了行人的出行。阴雨天时，空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为保证行人上下天桥时的安全，需在天桥入口处设置警示灯。图甲是某同学为此设计的部分模拟电路，电磁铁及触点1固定不动，衔铁可在电磁铁作用下上下运动，带动铜棒绕点运动。该电路中需用到阻值随空气湿度变化的湿敏电阻，将湿敏电阻接在电路中（图中未画出），闭合开关，当空气湿度小于设定值时，警示灯随湿度变化而自动调整亮度；当空气湿度增大到设定值时，警示灯能不断闪烁。图乙是可供选择的两种湿敏电阻的阻值随湿度变化关系的图像。忽略电磁铁线圈电阻，灯泡阻值不变，以下说法正确的是（　　） A．应选R1作为该电路的湿敏电阻 B．在、、三处位置中，湿敏电阻应安装在处 C．小于设定值时，湿度越小警示灯越亮 D．向左移动滑片P，可使警示灯在较小湿度下实现闪烁 跟踪训练2 图1是某恒温箱的电路原理图。工作电路电压为220V，电热丝R0的阻值为88Ω；控制电路电源电压为8V，线圈的电阻R1为10Ω，调温电阻R2最大阻值为120Ω；热敏电阻R3的阻值随温度t变化的关系如图2所示。R0和R3均置于恒温箱中，当继电器线圈中的电流达到50mA时，继电器的衔铁会被吸下。求： （1）S闭合时，电磁铁上端是_______极（用字母表示），当恒温箱中温度升高时，线圈中的电流将变_______； （2）恒温箱中温度保持为40℃，R3的阻值为_______Ω，此时R2的阻值为_______Ω； （3）R0工作时，功率为_______W，5min消耗的电能为_______J； （4）该恒温箱能设定的最高温度为多少_______？ 【能力培优练】 1．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．以下说法正确的是 A．电磁继电器利用电磁感应原理工作 B．R2的阻值随光照强度的增大而增大 C．当光照强度增大时，电压表示数减小 D．若将R1换成阻值稍小的电阻，可缩短灯L的发光时间 2．如图是一种水位自动报警器的原理图，它运用了许多物理知识。以下说法中正确的是（　　） A．不纯净的水是导体 B．水位到达金属块B时，绿灯亮 C．报警器中的电磁铁运用了电动机原理 D．电磁继电器实质是一种电路开关 3．如图，某兴趣小组利用干电池、铜线框和磁铁制作一个“爱心”电动机，“爱心”能绕电池转动。下列家用电器与“爱心”电动机工作原理相同的是（　　）    A．  电饭锅 B．  电风扇 C．  手电筒 D．  电视机 4．如图所示是燃油汽车启动装置的电路简图。汽车启动时，需要将钥匙插入仪表板上的钥匙孔并旋转，旋转钥匙相当于闭合开关，电源 与电磁铁接通，根据 原理，电磁铁有磁性，将衔铁吸下， 与静触点B接通，电动机电路工作。 5．电磁继电器：利用 电压、 电流电路的通断，间接控制 电压、 电流的电路的通断的装置。 6．电磁继电器的结构： 、衔铁、弹簧、触点组成。工作电路由 电路和 电路两部分构成。 7．如图是小军设计的短跑比赛“抢跑判断器”。运动员蹲在起跑器上后，工作人员闭合开关S1，S2，发令指示灯亮，运动员抢跑后，R0所受压力变小，电阻变小，电磁铁的磁性 （填“增强”或“减弱”）， 将 吸下，抢跑指示灯 （填“L1”或“L2”）亮，判定运动员抢跑。   8．小明去超市，走到电梯前发现电梯运动较慢，当他站在电梯上时又快了起来。小明根据所学的知识，画出如图所示的电路（R是一个压敏电阻）。小明分析：当人站在电梯上，压敏电阻的阻值减小，则电磁铁的磁性变 ，衔铁与触点 （填“1”或“2”）接触，电动机的转速变 。 9．小红设计了一种微机室防盗报警器，如图，在微机室房门处安装开关S，电铃安装在传达室。当微机室房门被推开时，开关S闭合，电磁铁 （填“有”或“无”）磁性，B端与金属弹性片上的磁铁相互 ，电铃电路 ，从而起到报警作用。   10．如图所示是消防应急灯的电路图，工作原理是：外部电路为220V交流电，当其正常时，两盏标有“6V”灯泡不发光；外部电路停电时，两盏标有“6V”灯泡都能正常发光。请完成电路连接。 11．2022年伊始，新一轮新冠肺炎疫情再次侵袭郑州，疫情防控形势陡然紧张。“保持距离”、“零接触”成为了我们承担社会责任和传递爱心的一种方式。如图甲为某款全自动感应干手器，其工作原理简化图如图乙所示。 （1）控制电路中的电磁继电器主要是利用了电流的 效应，当手放到红外线感应区域范围内，R的阻值就会减小，控制电路中的电流 （选填“增大”、“减小”或“不变”），衔铁被吸下，工作电路开始工作。 （2）若加热电阻丝阻值为44Ω，则工作10s它产生热量为多少J？( ) （3）若只将感应干手器一个用电器接入电路中，使其正常工作，10s中电能表（如图丙）的转盘转了10r，则工作电路中电动机的电功率是多少？( ) （4）该款干手器吹出热风温度参数为35℃～45℃，若想提高热风的温度，你的方法是： 。 12．如图甲所示，某恒温箱的加热电路由交流电源、电热丝等组成，其电路通断由控制电路控制，控制电路由电磁继电器、热敏电阻R1（安装在恒温箱内）、可变电阻器R2、低压电源、开关等组成，R1的阻值随温度变化的关系如图乙所示，调节可变电阻器使得R2=110Ω，闭合开关，当恒温箱内温度升高到50℃时，由于电磁继电器的作用，加热电路被断开，电池继电器的线圈电阻忽略不计，请回答： （1）电磁继电器中电磁铁上端是 （填“N”或“S”）极； （2）恒温箱内温度不断升高时，电磁铁的磁性变 ，加热电路会因此被 （填“接通”或“断开”）； （3）调节可变电阻器使得R2'=170Ω，恒温箱内温度升高到 ℃时，加热电路被断开； （4）若要降低加热电路断开时的温度，可将电源换为电压 （选填“更低”或“更高”）的。 13．如图为光敏电阻控制的智能照明电路，L为“220V   22W”的照明灯，光敏电阻R的阻值随光照强度的增大而减小，控制电路中电源电压为6V，定值电阻R0为200Ω，电磁铁的线圈电阻忽略不计，当天色渐暗，通过线圈的电流为0.02A时，恰好启动工作电路的照明系统下列说法正确的是（　　） A．工作电路中电源的a端应该连接零线 B．照明系统恰好启动时，光敏电阻R的阻值为100Ω C．灯L正常发光时，控制电路中的电流是大于0.02A D．如果提高控制电路电源电压，照明灯白天也可能发光 14．如图是一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计中封入一段金属丝下端所指示的温度为90℃，下列说法错误的是（　　） A．报警器利用了水银导电和热胀冷缩的性质 B．报警器利用了电磁铁通电时有磁性断电时磁性消失的特点 C．报警器中，水银温度计和电磁铁串联在电路中 D．温度达到90℃时，报警器中的灯亮同时铃响 【链接中考】 1．（2025·海南海口·中考真题）学校安装了一款能根据光照强度实现自动控制的“智能照明灯”，电路如图所示。电源电压保持不变，R1为定值电阻，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小。闭合开关s，当光照强度减小时，下列说法正确的是（ ） A.灯泡一定发光 B.电磁铁磁性增强 C.电压表示数减小 D.通过R1的电流减小 2．（2025·甘肃兰州·中考真题）图甲是某蔬菜大棚里使用的一种温度自动报警器，在温度计里封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指温度时，扬声器响起，发出报警信号。下列说法错误的是(    ) A.动圆式扬声器的工作原理与图乙所示原理相同 B.温度低于金属丝下端所指温度时，电磁铁断电失去磁性，衔铁被释放，扬声器停止报警 C.温度计与金属丝相当于控制电磁铁的开关，实现了高温自动化报警 D.煤油可用作自动报警器温度计中的工作液体 3．（2025·四川凉山·中考真题）传感器在“物联网”中担负着信息采集的重要任务，可以实现“提醒”和“报警”功能。某型号的温度自动报警装置由热敏电阻作为传感器制作而成，其简易电路图如下。已知热敏电阻R1的阻值随温度升高而减小，若电源电压保持不变，滑动变阻器R的滑片P在某位置不变，闭合开关S1和S2，此时装置未报警。下列说法正确的是（　　） A.该装置中电磁铁的工作原理与发电机工作原理相同 B.若温度升高，流过电磁铁的电流变小，电磁铁磁性变弱 C.若温度降低到一定程度，该报警器会发送报警信息 D.若滑动变阻器R的滑片P向左移动一段距离，则报警的最低温度将会升高 4．（2025·江苏淮安·中考真题）如图所示是兴趣小组设计的监测汽车超载报警装置原理简图，压力传感器输出电压与所受压力的关系如下表所示 。 压力F/(×102N) 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 输出电压U/V 0 1 2 3 4 5 压力传感器输出电压U是控制电路的工作电压。电磁继电器线圈的电阻是50Ω。当线圈中的电流I≥20mA时，衔铁被吸合，受控电路开始报警。 （1）该装置以电铃声为报警信号，则图中的电铃应接在 (选填“A、B”或“C、D”)间。  （2）若希望在压力达到3×102N时报警，则电阻箱R 的电阻应调节为 Ω，此时电阻箱两端的电压为 V。  （3）若想让临界报警压力减小，则电阻箱R 接入电路的阻值应调 。 5．（2025·陕西西安·中考真题）如图-1，是室内自动换气系统的电路图。控制电路的电源电压为3V，R0为电阻箱，RK的阻值与烟雾浓度K的关系如图-2所示。当电磁铁线圈中的电流I≥0.03A时，衔铁被吸下，电风扇转动，开始排气。 （1）电磁铁工作时，利用了通电导体周围存在 ，其上端为 极。  （2）当烟雾浓度升高时，控制电路中线圈的电流(选填“变大”“变小”或“不变”)。  （3）控制电路的电源电压低于3V时，若保持空气质量的标准不变，R0的阻值应(选填“增大”“减小”或“不变”) 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $