20.3 电磁铁 电磁继电器 课件-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

该初中物理课件聚焦电磁铁的定义、构造、原理及影响磁性强弱的因素，电磁继电器的结构、原理与应用。通过“分离铁屑”“控制强电流”等问题情境和电磁起重机、冰箱门封条等实例导入，衔接前序电流磁效应知识，搭建“基础认知-实验探究-应用拓展”的学习支架。 其亮点是以科学探究为主线，实验用控制变量法（电流、匝数、铁芯）和转换法（吸引曲别针数量），培养科学思维；结合磁悬浮列车、水位报警器等实例深化物理观念；中考真题与实践作业结合提升应用能力。助力学生建立“现象-原理-应用”逻辑，便于教师实施探究式教学。

第20章 电与磁 第三节 电磁铁 电磁继电器 人教版九年级物理全一册 2025-2026 1.7.2013 大家好,今天我们来学习人教版九年级物理全一册第二十章第三节的内容——电磁铁与电磁继电器。 ‹#› 学习目标 了解电磁铁的定义、构造及工作原理 掌握影响电磁铁磁性强弱的因素(重点) 理解电磁继电器的结构、工作原理及作用(难点) 认识电磁铁与电磁继电器的实际应用 1.7.2013 通过本节课的学习,我们将达成以上四个学习目标,重点掌握影响电磁铁磁性强弱的因素,并难点理解电磁继电器的工作原理。 ‹#› 导入新课 问题情境 如何快速从黄沙中分离出细小的铁屑? 大型机械所需的强电流,如何实现安全、精准的控制? 生活实例 电磁起重机轻松吊起重型钢铁货物。 冰箱门封条利用磁性保持密封。 这些现象都与“电磁铁”有关,今天我们共同探究其奥秘。 1.7.2013 同学们,思考一下这两个问题。在生活中,我们也经常能看到电磁起重机、冰箱门封条等应用。这些都与我们今天的主题——电磁铁有关。 ‹#› 一、电磁铁的基础认知 定义 内部插入铁芯的通电螺线管,其磁性远强于无铁芯的螺线管。 构造 线圈(绝缘导线绕制)+ 铁芯(软铁/纯铁,易磁化易退磁)。 原理 电流的磁效应,铁芯磁化后磁场与螺线管磁场叠加增强。 基本特点 通电有磁性,断电无磁性,磁性强弱可控制。 电磁铁结构示意图 1.7.2013 首先,我们来认识一下电磁铁。它的定义、构造、原理和基本特点,大家可以看屏幕。简单来说,电磁铁就是内部插入了铁芯的通电螺线管,它的磁性可以通过电流来控制。 ‹#› 二、探究电磁铁磁性强弱的因素 提出问题 电磁铁磁性强弱与哪些因素有关? 猜想假设 可能与电流大小、线圈匝数、有无铁芯有关 实验方法 控制变量法(控制其他量不变,研究单一因素影响)、转换法(用吸引曲别针数量判断磁性强弱) 1.7.2013 那么,电磁铁的磁性强弱和哪些因素有关呢?我们可以猜想一下。为了验证猜想,我们将采用控制变量法和转换法来进行实验。 ‹#› 实验器材与设计 器材清单 匝数不同的电磁铁2个、电源、开关、滑动变阻器、电流表、曲别针、导线 电路设计 采用串联电路,以保证流经不同匝数电磁铁的电流相等。 关键操作 通过滑动变阻器改变电流大小;更换带铁芯或无铁芯的装置,探究影响电磁铁磁性强弱的因素。 1.7.2013 本次实验需要用到这些器材。我们将设计一个串联电路,并通过滑动变阻器来改变电流,通过更换不同的电磁铁来改变匝数和铁芯的有无。 ‹#› 实验1:与电流大小的关系 控制条件 线圈匝数相同、有铁芯 操作步骤 移动滑片改变电流,记录吸引曲别针数量 实验现象 电流越大(电流表读数大),吸引曲别针越多 实验结论 匝数一定时,电流越大,磁性越强。 1.7.2013 第一个实验,我们探究磁性强弱与电流大小的关系。保持匝数和铁芯不变,我们发现,电流越大,电磁铁吸引的曲别针就越多。 ‹#› 实验2:与线圈匝数的关系 控制条件 电流大小相同、有铁芯 操作步骤 接入200匝和400匝电磁铁,对比吸引曲别针数量 实验现象 400匝电磁铁吸引曲别针更多(200匝吸7枚,400匝吸12枚) 结论 电流一定时,匝数越多,磁性越强 核心发现:线圈匝数是影响电磁铁磁性强弱的关键因素之一。 1.7.2013 第二个实验,我们探究磁性强弱与线圈匝数的关系。保持电流和铁芯不变,我们发现,匝数越多,电磁铁吸引的曲别针就越多。 ‹#› 实验3:与有无铁芯的关系 控制条件 电流相同、匝数相同(200匝) 操作步骤 对比带铁芯与无铁芯装置的吸引效果 实验现象 带铁芯吸引10枚,无铁芯仅2枚 实验结论 有铁芯时磁性远强于无铁芯 1.7.2013 第三个实验,我们探究磁性强弱与有无铁芯的关系。保持电流和匝数不变,我们发现,有铁芯的电磁铁磁性要远远强于没有铁芯的。 ‹#› 电磁铁的优点与总结 磁性有无 由电流的通断直接控制,实现快速响应。 磁性强弱 由电流大小、线圈匝数、有无铁芯灵活调节。 磁极方向 由电流的方向精确控制,改变电流即反转磁极。 核心特性总结 可控制:通断自如 可调节:强弱可变 可反转:磁极可控 1.7.2013 总结一下,电磁铁有三大优点:磁性有无可以由电流通断控制,磁性强弱可以由电流大小、线圈匝数和有无铁芯控制,磁极方向可以由电流方向控制。 ‹#› 电磁铁的应用(一) 电磁起重机 通电时产生强大吸力搬运钢铁,断电后释放,广泛应用于码头与工地。 电铃 利用电磁铁吸合与释放衔铁,驱动小锤敲击铃碗,实现循环发声。 电磁阀门 控制流体的通断,如洗衣机的进水与排水,实现自动化操作。 电磁起重机在港口作业 1.7.2013 电磁铁在生活中有广泛的应用。比如,大型的电磁起重机,可以轻松地吊起和放下重物。 ‹#› 电磁铁的应用(二) 磁悬浮列车 原理:利用常导型电磁铁异名磁极相互吸引,使列车悬浮于轨道上方。 特点:阻力小、速度快,最高时速可达500km/h。 电磁选矿机 应用:用于从矿石中高效分离出铁磁性物质,是现代冶金工业的关键设备。 上海磁悬浮列车 1.7.2013 还有我们熟悉的磁悬浮列车,它就是利用电磁铁的原理,使列车悬浮在轨道上,从而达到高速行驶的目的。 ‹#› 三、电磁继电器的引入 问题情境 大型电机工作电流达数百安,直接操作开关危险怎么办? 解决方案 电磁继电器——用弱电流控制强电流的“安全开关” 1.7.2013 我们知道,大型机器工作时电流非常大,直接用手去操作开关是非常危险的。这时候,我们就需要一个“安全开关”——电磁继电器。 ‹#› 电磁继电器的构造 核心部件 电磁铁:产生磁力的核心元件 衔铁:受磁力吸引并带动触点动作 弹簧:断电后使衔铁复位 动触点与静触点:控制工作电路通断 电路组成 低压控制电路:安全操作部分 高压工作电路:被控制的负载部分 1.7.2013 电磁继电器主要由电磁铁、衔铁、弹簧、动触点和静触点组成。它包含两个电路:低压控制电路和高压工作电路。 ‹#› 工作原理 控制开关闭合 电磁铁通电生磁 吸下衔铁 触点接触 电机转动 控制开关断开 电磁铁断电失磁 弹簧复位 触点分离 电机停止 实质 由电磁铁控制的自动开关 电磁继电器控制电路示意图 1.7.2013 它的工作原理是这样的:当控制开关闭合时,电磁铁产生磁性,吸引衔铁,使得工作电路接通。当控制开关断开时,电磁铁失去磁性,衔铁在弹簧的作用下复位,工作电路断开。 ‹#› 电磁继电器的作用与优势 核心作用 用低电压、弱电流电路,控制高电压、强电流电路的通断 附加优势 远程操纵:实现对远距离设备的控制,无需人工现场操作。 自动控制:作为自动化系统的关键元件,响应预设信号完成动作。 安全报警:隔离高压电路,保护人员安全,并在异常时触发警报。 1.7.2013 电磁继电器的核心作用,就是用低压、弱电流来控制高压、强电流,从而保证操作人员的安全。此外,它还可以实现远程操纵和自动控制。 ‹#› 应用实例1:水位报警器 核心结构 水位监测金属块A 控制电路与电磁铁 红绿双色指示灯 工作过程 水位未达A:控制电路断开,绿灯亮 水位达A:控制电路接通,红灯亮并报警 水位报警器原理示意图 1.7.2013 我们来看一个应用实例:水位报警器。当水位上升到一定高度,控制电路接通,红灯亮起,提醒我们水位过高。 ‹#› 应用实例2:温度自动报警器 关键元件 水银温度计(利用水银导电性) 电磁铁 电铃 触发条件 温度升高,水银面接触金属丝,接通控制电路,电磁铁吸合衔铁,电铃发声报警。 温度报警器原理图 1.7.2013 再比如温度自动报警器。当温度升高到设定值时,控制电路接通,电铃响起,提醒我们温度过高。 ‹#› 中考真题演练(1) 题目:通电螺线管插入铁芯后磁性大大增强,原因是( ) A 铁芯本身有磁性 B 电流增大 C 匝数增加 D 螺线管与铁芯磁场叠加 解析:铁芯磁化后产生的磁场与螺线管本身的磁场叠加,使总磁场强度大大增强。(详见第4页原理) 1.7.2013 我们来看一道中考真题。这道题考察的是电磁铁磁性增强的原因,正确答案是D,大家都选对了吗? ‹#› 中考真题演练(2) 电磁继电器控制电路如图,下列说法正确的是( ) A. 电动机在控制电路中 B. 实质是电磁铁控制的开关 C. 目的是节约用电 D. 仅方便操作 答案:B(解析:见第15页实质定义) 1.7.2013 再看一道题。这道题考察的是电磁继电器的实质,正确答案是B,它其实就是一个由电磁铁控制的自动开关。 ‹#› 知识点梳理 模块 核心内容 电磁铁 定义:带铁芯的通电螺线管;影响因素:电流、匝数、铁芯;优点:三控特性 电磁继电器 构造:两电路五部件;原理:电磁铁吸合衔铁;作用:弱控强、远距离控制 应用 电磁起重机、磁悬浮列车、水位/温度报警器 1.7.2013 最后,我们来梳理一下本节课的知识点。大家可以看这个表格,回顾一下电磁铁和电磁继电器的核心内容。 ‹#› 课后作业 完成教材练习册本节习题 观察家中3种含电磁铁的电器(如吸尘器、电铃),记录其工作现象 设计简易电磁继电器控制的“天黑灯亮”电路(提示:用光敏电阻) 请大家认真完成,巩固所学知识。 1.7.2013 今天的课就到这里,这是我们今天的课后作业。希望大家认真完成,巩固所学知识。 ‹#› $