7.3 电磁铁（讲义）物理新教材教科版九年级上册

本讲义聚焦初中物理“电磁铁”核心知识点，系统梳理电磁铁的构造、工作原理及磁性控制特点，通过控制变量法探究电流大小和线圈匝数对磁性强弱的影响，进而延伸至电磁继电器的结构、原理及实际应用，构建从基础概念到实验探究再到技术应用的学习支架。 该资料以科学探究为核心，通过“吸引大头针数目”转换法直观呈现磁性强弱，用控制变量法设计实验培养科学思维，设置基础通关、素养提升、迁移创新分层练习。课中辅助教师实验教学，课后助力学生巩固物理观念，弥补知识盲点，提升解决实际问题的能力。

第七章 磁与电 第3节 电磁铁 课标要点 1. 电磁铁的构造、工作原理与主要特点。 2. 探究影响电磁铁磁性强弱的因素（电流大小、线圈匝数），控制变量法的应用。 3. 电磁继电器的结构、工作原理与实际应用。 学习重难点 重点： 利用控制变量法设计、完成探究电磁铁磁性强弱的实验。 难点： 知道电磁继电器的工作过程。 知识点 电磁铁（重点） 1. 定义：内部插入铁芯的螺线管叫做电磁铁。 2. 构造：线圈、铁芯。 3. 工作原理：利用电流的磁效应；通电时铁芯被螺线管磁场磁化，磁场叠加，磁性增强；断电后，磁性基本消失。 4. 核心特点： ①磁性有无：由通、断电控制；通电有磁性，断电无磁性。 ②磁极方向：由电流方向控制，改变电流方向，电磁铁磁极发生改变。 ③磁性强弱：由电流大小、线圈匝数控制；电流越大，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强；插入铁芯磁性会显著增强。 5. 电磁铁的应用 生活实例：电磁起重机、电铃、电磁继电器、磁浮列车等。 易错提醒 1. 电磁铁铁芯必须用软铁，不能用钢；钢被磁化后会长期保留磁性，断电无法消磁，不能做电磁铁铁芯。 2. 电磁铁本身没有磁性，依靠通电产生磁场。 3. 探究磁性强弱实验用到转换法：通过吸引大头针数目多少，反映电磁铁磁性强弱；实验使用控制变量法。研究磁性与匝数关系时，控制电流大小相同；研究磁性与电流关系时，控制线圈匝数相同。 随学随练 1．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小冀用电源、滑动变阻器、开关、导线、铁钉以及大头针设计了如图所示的电路。 (1)实验中是通过观察________来判定电磁铁磁性 强弱的。这种探究方法叫作________法； (2)当滑动变阻器的滑片向右移动时，电磁铁吸引大头针的个数会________（选填“增加”或“减少”），说明电磁铁磁性的强弱与________有关； (3)图中甲电磁铁比乙电磁铁磁性强，说明电流一定时，________越多，电磁铁的磁性越强。 【答案】(1) 吸引大头针的个数 转换 (2) 减少 电流大小 (3)线圈匝数 【详解】（1）电磁铁的磁性越强，能够吸引的大头针越多，所以实验中通过观察电磁铁吸引大头针的个数来比较磁性强弱。把不易直接观察的磁性强弱转化为容易观察的大头针个数，这种探究方法是转换法。 （2）滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，吸引大头针的个数减少，说明电磁铁磁性的强弱与电流大小有关。 （3）图中甲、乙电磁铁串联，通过两电磁铁的电流相同；甲线圈的匝数比乙多，且甲吸引的大头针更多，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 知识点 电磁继电器（重点） 1. 实质：电磁继电器本质是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。 2. 构造：电磁铁、衔铁、弹簧、触点（静触点、动触点）。 整体分为控制电路和工作电路。    控制电路：低压电源、电磁铁、开关。   工作电路：高压电源、用电器、触点。 3. 工作原理: 闭合控制电路开关，电磁铁通电有磁性，吸下衔铁，工作电路接通，用电器工作； 断开控制电路开关，电磁铁断电无磁性，弹簧拉回衔铁，工作电路断开。 4. 作用: ①利用低电压、弱电流控制高电压、强电流，保护人身安全； ②实现远距离控制；③实现自动化控制。 特别提醒 1. 电磁继电器是开关，不是用电器；电磁铁只存在于控制电路。 2. 衔铁要用软铁，不能用钢，断电后必须消磁。 3. 控制电路与工作电路电源相互独立。 随学随练 1．如图所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当水位达到金属块B时，出现的情况是（　　） A．红灯亮 B．绿灯亮 C．红、绿灯同时亮 D．红、绿灯都不亮 【答案】A 【详解】当水位未达到金属块B时，控制电路断路，电磁铁没有磁性，衔铁与上方触点接触，绿灯亮，红灯不亮；当水位达到金属块B时，控制电路工作，电磁铁具有磁性，把衔铁吸下，与下方触点接触，红灯亮，绿灯不亮。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 题型 电磁继电器工作过程分析 1.两步分析法： 第一步：分析控制电路：开关通断→电磁铁是否有磁性； 第二步：分析工作电路：衔铁动作→触点接通 / 断开→用电器工作状态。 2.分清两套独立电源：控制电路用低压电源；工作电路用高压电源，二者电源互不干扰。 活学活用 1．如图所示，是汽车尾气中CO排放量的检测电路的简化电路，当CO浓度高于某一设定值时，报警装置发声报警，开关S闭合后，下列说法错误的是（　　） A．电磁铁的上端是N极 B．当CO浓度升高，电磁铁磁性增强 C．控制电路中的电流随CO浓度的增大而增大 D．将R2的滑片上移，检测电路在CO浓度更高时报警 【答案】D 【详解】A．开关 S 闭合后，电流从电磁铁的下端流入，上端流出，所以电磁铁的上端是N极，下端是S极，故A正确； BC．当CO浓度升高时，气敏电阻的阻值会减小，控制电路的总电阻减小，由可知，电源电压不变，电路中的电流会增大，电磁铁的磁性会增强，故BC正确； D．将R2的滑片上移，R2接入电路的电阻减小，若要使报警装置发声报警，即电磁铁磁性不变（吸引衔铁的力不变，控制电路电流不变），根据可知，电源电压不变，电流不变，则总电阻不变，R2电阻减小，气敏电阻的阻值应增大，所以检测电路应在CO浓度更低时报警，故D错误。 本题选择描述错误的，故选D。 基础通关 1．电磁铁被广泛应用于生产、生活中，下列产品中没有用到电磁铁的是（　　） A．磁浮列车 B．台灯 C．电铃 D．电磁起重机 【答案】B 【详解】A．磁悬浮列车应用同名磁极相互排斥（或异名磁极相互吸引）的原理，利用的磁体是电磁铁，故A不符合题意； B．台灯是利用将电能转化为光能工作的，没用到电磁铁，故B符合题意； C．电铃在通电时，电磁铁有磁性，吸引衔铁带动小锤敲击铃碗发声，应用了电磁铁的原理，故C不符合题意； D．通电时，电磁铁有电流通过，电磁起重机产生了磁性，吸引钢铁等物质，当电路断开时，电磁铁失去了磁性，把吸引的钢铁物质放下，应用了电磁铁，故D不符合题意。 故选B。 2．电磁铁与普通磁铁的不同之处是（     ） A．磁铁有南北极，电磁铁没有南北极 B．磁铁有磁性，电磁铁没有磁性 C．磁铁能指示南北方向，电磁铁不能指示南北方向 D．磁铁不能改变磁性强弱，电磁铁可以改变磁性强弱 【答案】D 【详解】A．电磁铁通电后存在南北极，故A错误； B．电磁铁通电时具有磁性，故B错误； C．通电的电磁铁处于地磁场中时同样可以指示南北方向，故C错误； D．普通磁铁的磁性强弱不可改变，电磁铁可通过调整电流大小、线圈匝数等改变磁性强弱，故D正确。 故选D。 3．如图所示，小明同学在探究电磁铁磁性强弱的实验中，使用两个相同的大铁钉A、B绕制成电磁铁进行实验，下列说法正确的是（    ） A．电磁铁A、B的上端均为N极 B．滑片P向右滑动的过程中电磁铁的磁性逐渐增强 C．电磁铁能吸引大头针的数目越少说明它的磁性越强 D．该实验可以探究电磁铁磁性的强弱与匝数多少的关系 【答案】D 【详解】A．根据安培定则，电磁铁A的上端为S极，B的上端为S极，故A错误； B．滑片P向右滑动的过程中变阻器阻值变大，电路中电流变小，所以电磁铁的磁性逐渐减弱，故B错误； C．根据转换法，电磁铁能吸引大头针数目越少，说明它的磁性越弱，故C错误； D．A、B两个电磁铁串联，通过它们的电流相同，匝数不同，该实验可以探究电磁铁磁性的强弱与匝数多少的关系，故D正确。 故选D。 4．如图所示，当闭合开关S，且将滑动变阻器滑片P向左移动时，图中的电磁铁（     ） A．a端是N极，磁性增强 B．b端是N极，磁性增强 C．a端是S极，磁性减弱 D．b端是S极，磁性减弱 【答案】B 【详解】由图可知，电流从电磁铁的左端流入，根据安培定则，右手握住螺线管，四指弯曲的方向与电流方向一致，则大拇指所指的b端为电磁铁的N极，a端为电磁铁的S极；滑动变阻器向左移动时，接入电路的阻值变小，由欧姆定律 可知，电路中的电流变大，则电磁铁磁性增强。 故选B。 5．在如图所示的电路中，能使电磁铁磁性增强的是（　　） A．只将铁芯换成同规格的铜芯 B．将电源的正、负极对调 C．将滑片P向右移动 D．将开关S由触点1扳到触点2 【答案】D 【详解】A．将铁芯换成铜芯。铜不是磁性材料，无法被磁化，会导致电磁铁磁性减弱，故A不符合题意； B．电源正负极对调，仅改变电流方向，会改变电磁铁的磁极，但磁性强弱与电流方向无关，故B不符合题意； C．滑片P向右移动，变阻器接入电路的电阻丝长度变长，电阻增大。根据欧姆定律，电源电压不变，电阻增大会使电路中电流减小。电流减小时，电磁铁磁性减弱，故C不符合题意； D．触点2连接电磁铁的全部线圈匝数，触点1连接部分线圈匝数。开关S由触点1扳到触点2，接入电路中的线圈匝数增加，在电流和铁芯不变的情况下，电磁铁磁性增强，故D符合题意。 故选D。 6．如图是一种温度自动报警器的示意图，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，电铃响起，发出报警信号，下列说法不正确的是（     ） A．衔铁可用铜片代替 B．该温度计相当于控制电磁铁的开关 C．温度计的测温液具有热胀冷缩的性质 D．通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强 【答案】A 【详解】A．电磁铁只能吸引铁、钴、镍这类物质；铜不能被电磁铁吸引，所以衔铁不能用铜片代替，故A错误； B．温度升高，测温液体上升接触金属丝，左侧控制电路接通；温度下降，电路断开，所以温度计相当于控制电磁铁的开关，故B正确； C．该温度计的测温液依靠热胀冷缩的性质，随温度变化升降来触发控制电路，故C正确； D．电磁铁磁性强弱和电流大小有关，线圈匝数不变时，电流越大，磁性越强，故D正确。 本题选错误的，故选A。 7．如图所示是某项目化学习小组设计的智能电梯的简化原理图，其中R是压敏电阻，其阻值随压力变化而变化。当电梯上无乘客时，电动机转动较慢，电梯运行速度较慢；当电梯上有乘客时，电动机转动较快，电梯运行速度较快。下列说法正确的是（     ） A．当电梯上有乘客时，衔铁与触点1接触 B．电梯上无乘客时，衔铁与触点2接触 C．电梯上无乘客时，电磁铁的磁性增强 D．电梯上有乘客时，压敏电阻R的阻值减小 【答案】D 【详解】A．当电梯有乘客时，压力增大，电动机转动较快，说明此时工作电路电流变大，电动机没有与串联，衔铁与触点2接触，故A错误； BC．当电梯无乘客时，压力减小，电动机转动较慢，说明此时工作电路电流变小，电动机与串联，衔铁与触点1接触，电磁铁无法吸下衔铁，磁性减弱，故BC错误； D．当电梯有乘客时，衔铁与触点2接触，电磁铁可以吸下衔铁，磁性增强，说明控制电路中电流变大，由可知，压敏电阻的阻值减小，故D正确。 故选D。 8．如图所示为一种温度报警器的原理图，为热敏电阻，其温度升高时电阻变小。当温度升高时，通过电磁铁的电流________，电磁铁的磁性增强，当衔铁被吸下时________灯亮，发出报警信号。 【答案】 变大 红 【详解】由欧姆定律可知，控制电路电源电压不变，温度升高时总电阻减小，故通过电磁铁的电流变大；电流变大时，电磁铁的磁性增强，当衔铁被吸下时，红灯所在的工作电路接通，故红灯亮。 9．如图所示，条形磁铁置于水平面上，电磁铁与其在同一水平面上，右端固定并保持水平。S闭合，滑动变阻器滑片P逐渐向左移动时，条形磁铁一直保持静止。则电磁铁右端是______极。在此过程中条形磁铁受到的摩擦力的大小将______（选填“不变”“逐渐变大”或“逐渐变小”）。 【答案】 N 逐渐变大 【详解】据安培定则（右手螺旋定则），右手握住螺线管，四指顺着电流方向，大拇指指向螺线管的N极，可得出电磁铁右端为N极，左端为S极。 滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路电流增大，电磁铁磁性增强，对条形磁铁的吸引力增大；条形磁铁始终静止，摩擦力与吸引力平衡，大小相等，因此摩擦力逐渐变大。 10．小明在做“探究通电螺线管周围的磁场”实验，如图所示。 (1)他先连接了如图甲所示的电路，开关S闭合，他用弹簧测力计提着磁体从右端水平运动到左端，发现弹簧测力计示数一直变小，可判断此通电螺线管的左端磁极是________（选填“N”或“S”）极，根据安培右手定则可判断直流电源的a端为________（选填“正”或“负”）极。 (2)小明为了探究磁场的强弱，他又设计了如图乙所示的电路，闭合开关。 ①实验中通过观察电磁铁________可以判断电磁铁的磁性强弱不同； ②根据图乙所示，可以得出：通电电磁铁的电流一定时，线圈匝数越多，磁性________。 【答案】(1) N 负 (2) 吸引大头针的数量 越强 【详解】（1）用弹簧测力计提着磁体从右端水平运动到左端，发现弹簧测力计示数一直变小，根据同名磁极互相排斥知，通电螺线管的左端磁极是N极； 根据安培定则可知，电流从螺线管的右端流入，故电源的b端为正极，a端为负极。 （2）电磁铁磁性的强弱无法直接看出来，可以通过电磁铁吸引大头针的数量来判断电磁铁的磁性强弱； 由图乙可知，两电磁铁串联，通过的电流相等，右面的电磁铁匝数多，吸引的大头针数量多，说明磁性强。所以可以得出的结论是：通电电磁铁的电流一定时，线圈匝数越多，磁性越强。 素养提升 11．如图甲所示为磁悬浮地球仪，地球仪中有一个磁铁，它的磁场与地磁场分布特点一致；环形底座内部有一可调节磁性大小的电磁铁，其原理如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．地球仪工作时，球体悬浮在空气中，球体下方是“地磁场”的S极 B．环形底座内部的电磁铁上端为S极 C．向左调节滑动变阻器的滑片，地球仪悬浮的高度增大 D．若悬浮的地球仪受到的外力突然消失，它将掉落在环形底座上 【答案】C 【详解】A．地磁场分布特点为地理北极附近是S极，地理南极附近是N极，地球仪磁场与地磁场一致，故球体下方为N极，故A错误； B．地球仪悬浮，受竖直向下的重力和竖直向上的磁力，二力平衡，故磁力为斥力，同名磁极相互排斥，球体下方为N极，则电磁铁上端为N极，故B错误； C．由图乙可知滑动变阻器接入电路为左半部分，滑片向左移动，接入电阻减小。根据欧姆定律可知，电路电阻减小，电路电流增大，电磁铁磁性增强，对球体斥力增大，地球仪悬浮高度增大，故C正确； D．地球仪悬浮时处于静止状态，若外力突然消失，由牛顿第一定律可知它将保持静止状态，不会掉落，故D错误。 故选C。 12．如图是某品牌电动车的超速报警电路。其中R0是定值电阻，R是滑动变阻器。当电动车速度提高时，滑片P随之绕点O转动，到达某位置时，电铃发出报警声。下列说法正确的是（     ） A．为防止生锈，动触头F应用铜制作 B．闭合开关S，电铃不报警时，电磁铁E仍有磁性 C．当电动车速度提高时，电磁铁E的磁性减弱 D．当电动车速度提高时，滑片P逆时针转动 【答案】B 【详解】A．动触头F需要被电磁铁吸引才能接通报警电路，铜不是铁磁性材料，无法被电磁铁吸引，不适合做动触头，故A错误； B．闭合开关S，电铃不报警时，电路仍有电流通过，电磁铁仍有磁性，只是磁性较弱，未达到吸合动触头的强度，故B正确； CD．电动车速度提高到超速才报警，说明此时电磁铁磁性需要增强到足够吸下动触头，因此速度提高时电磁铁磁性是增强的，即电路中的电流增大，电源电压不变，则电路中的总电阻减小，R接入电路中的电阻减小，故滑片P应顺时针转动，故CD错误。 故选B。 13．巨磁电阻（GMR）效应是指某些材料的电阻在磁场中随磁场的增强而急剧减小的现象。如图所示电路，电源电压U不超过指示灯额定电压，GMR是巨磁电阻。闭合开关、，则（     ） A．电磁铁B端是N极 B．向左移动滑片P，电磁铁磁性变弱 C．向左移动滑片P，GMR两端的电压增大 D．向右移动滑片P，指示灯会变暗 【答案】D 【详解】A．电流从电磁铁右端流入，由安培定则可知A端为N极，B端为S极，故A不符合题意； BC．向左移动滑片P，变阻器接入电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律可知，左侧电路电流增大，电磁铁磁性变强，磁场增强，GMR电阻减小，在右侧电路中，根据串联电路分压规律可知，GMR两端电压减小，故BC不符合题意； D．向右移动滑片P，滑动变阻器接入电阻变大，左侧电路电流变小，电磁铁磁性变弱，GMR的电阻随磁场减弱而增大；右侧串联电路总电阻变大，电源电压不变，根据欧姆定律，电路电流变小，指示灯的实际功率变小，因此指示灯会变暗，故D符合题意。 故选D。 14．如图所示是小明设计的学校楼道防踩踏报警电路，当压力高于某一设定值时，电铃发声报警，图中压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小，下列说法正确的是（　　） A．电铃应接在B和D之间 B．闭合开关后，电磁铁的上端为S极 C．减少电磁铁的线圈匝数，可以提高报警器的灵敏度 D．为使该报警电路在压力更小时报警，可将R2的滑片向下移 【答案】A 【详解】A．压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小。当压力增大时，压敏电阻的阻值减小，根据欧姆定律可知，控制电路的电流增大，电磁铁的磁性增强，衔铁带动动触点向下运动，电铃响报警，所以电铃应该接在B、D之间，故A正确； B．闭合开关，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N极，故B错误； C．减少电磁铁的线圈匝数，在电流一定的情况下，电磁铁的磁性变弱，但是电磁铁的吸合电流一定，所以当衔铁被吸下时，电路中的电流会变大，电路的总电阻变小，根据串联电路的电阻关系可知，压敏电阻的阻值变小，压力变大，降低了报警器的灵敏度，故C错误； D．根据欧姆定律可知，为了确保启动电流不变，检测电路在压力更小时报警，此时压敏电阻阻值增大，只有减小滑动变阻器的阻值，即将R2向上调节，故D错误。 故选A。 15．细心的亮亮发现在工地、码头等地常常可以看到电磁起重机在工作。于是，他利用通电螺线管自制了简易“电磁起重机”，来探究电磁铁的磁性强弱与电流大小是否有关。如图所示的装置中，A是弹簧悬挂着的铁块，亮亮闭合开关，用刻度尺测出弹簧的长度，接下来的操作是：________。若________，则可初步说明电磁铁的磁性强弱与电流大小有关。 【答案】 移动滑动变阻器的滑片，用刻度尺测出弹簧的长度 弹簧的长度改变 【详解】本实验利用控制变量法探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系：实验需要保持电磁铁线圈匝数不变，只改变电路中的电流大小，因此闭合开关第一次测量弹簧长度后，需要移动滑片改变电流，再次用刻度尺测量弹簧的长度。 实验中电磁铁磁性强弱通过弹簧长度反映：电磁铁磁性越强，对铁块A的吸引力越大，弹簧伸长量越大、长度越长。若改变电流后，弹簧的长度改变，说明电磁铁磁性强弱发生了改变，即可证明电磁铁的磁性强弱与电流大小有关。 迁移创新 1．海鲜保存常要求温度低于-18℃。小明为海鲜市场的冷库设计了温度自动报警器，其原理如图甲所示。控制电路和工作电路的电源电压均为3 V保持不变，电磁铁线圈电阻忽略不计，乙图为热敏电阻R随温度变化的图像。冷库温度等于或高于-18℃时，工作电路电铃报警。下列说法正确的是（     ） A．电铃应接在A、B之间 B．控制电路开关闭合时，电磁铁的上端为N极，且冷库温度越低，电磁铁磁性越强 C．冷库温度为-18℃时，控制电路消耗的电功率为0.9 W D．若控制电路中电源电压降低，将导致冷库报警温度高于-18℃ 【答案】D 【详解】A．由图乙可知：温度越高，热敏电阻阻值越小，控制电路电流越大，电磁铁磁性越强，吸下衔铁接通，此时需要电铃报警，因此电铃应接在、之间，故A错误； B．根据安培定则，可判断电磁铁上端为极，下端为极；且冷库温度越低，阻值越大，控制电路电流越小，电磁铁磁性越弱，故B错误； C．由图乙，温度为时，，控制电路功率 不是，故C错误； D．电磁铁吸合衔铁需要的电流是固定的，若控制电路电源电压降低，达到吸合电流时，对应的热敏电阻更小，由图乙可知，更小对应温度更高，因此报警温度会高于，故D正确。 故选D。 2．某兴趣小组设计出如图甲的家用电热水器的原理图。工作电路电压恒为220V，R1、R2是加热电阻，R1阻值为1100Ω。控制电路电源电压恒为3V，滑动变阻器的最大阻值为10Ω，电磁铁线圈电阻不计，Rt为热敏电阻，其阻值随温度的变化如图乙。当控制电路的电流小于0.15A时，衔铁与电磁铁断开，两触点A、B接通，工作电路处于加热状态，加热功率为1144W；当控制电路的电流达到0.15A时，衔铁被电磁铁吸下，两触点断开，工作电路处于保温状态。求： (1)保温状态下工作电路中的电流； (2)电阻的阻值； (3)该电热水器正常工作时可设置的最低温度。如何提高设置的最低温度，说出一条即可。 【答案】(1)0.2A (2)44Ω (3)40℃，增大滑动变阻器接入电路的阻值 【详解】（1）保温状态下，工作电路只有接入，保温状态下工作电路中的电流 （2） 加热状态下与并联，总功率。的功率： 的功率为 并联电路支路电压等于电源电压，电阻的阻值 （3）当控制电路电流达到时，衔铁吸合进入保温，控制电路总电阻为 由图乙可知，温度越低，热敏电阻的阻值越大，根据串联电阻规律，得。当滑动变阻器接入阻值最小时，最大，对应温度最低，此时。由图乙可知，对应温度为，即可设置的最低温度为。 若提高设置的最低温度，需要减小的最大取值，根据，增大滑动变阻器接入电路的阻值，即可减小的最大取值，对应温度升高。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第七章 磁与电 第3节 电磁铁 课标要点 1. 电磁铁的构造、工作原理与主要特点。 2. 探究影响电磁铁磁性强弱的因素（电流大小、线圈匝数），控制变量法的应用。 3. 电磁继电器的结构、工作原理与实际应用。 学习重难点 重点： 利用控制变量法设计、完成探究电磁铁磁性强弱的实验。 难点： 知道电磁继电器的工作过程。 知识点 电磁铁（重点） 1. 定义：内部插入铁芯的螺线管叫做电磁铁。 2. 构造：线圈、铁芯。 3. 工作原理：利用电流的磁效应；通电时铁芯被螺线管磁场磁化，磁场叠加，磁性增强；断电后，磁性基本消失。 4. 核心特点： ①磁性有无：由通、断电控制；通电有磁性，断电无磁性。 ②磁极方向：由电流方向控制，改变电流方向，电磁铁磁极发生改变。 ③磁性强弱：由电流大小、线圈匝数控制；电流越大，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强；插入铁芯磁性会显著增强。 5. 电磁铁的应用 生活实例：电磁起重机、电铃、电磁继电器、磁浮列车等。 易错提醒 1. 电磁铁铁芯必须用软铁，不能用钢；钢被磁化后会长期保留磁性，断电无法消磁，不能做电磁铁铁芯。 2. 电磁铁本身没有磁性，依靠通电产生磁场。 3. 探究磁性强弱实验用到转换法：通过吸引大头针数目多少，反映电磁铁磁性强弱；实验使用控制变量法。研究磁性与匝数关系时，控制电流大小相同；研究磁性与电流关系时，控制线圈匝数相同。 随学随练 1．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小冀用电源、滑动变阻器、开关、导线、铁钉以及大头针设计了如图所示的电路。 (1)实验中是通过观察________来判定电磁铁磁性 强弱的。这种探究方法叫作________法； (2)当滑动变阻器的滑片向右移动时，电磁铁吸引大头针的个数会________（选填“增加”或“减少”），说明电磁铁磁性的强弱与________有关； (3)图中甲电磁铁比乙电磁铁磁性强，说明电流一定时，________越多，电磁铁的磁性越强。 知识点 电磁继电器（重点） 1. 实质：电磁继电器本质是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。 2. 构造：电磁铁、衔铁、弹簧、触点（静触点、动触点）。 整体分为控制电路和工作电路。    控制电路：低压电源、电磁铁、开关。   工作电路：高压电源、用电器、触点。 3. 工作原理: 闭合控制电路开关，电磁铁通电有磁性，吸下衔铁，工作电路接通，用电器工作； 断开控制电路开关，电磁铁断电无磁性，弹簧拉回衔铁，工作电路断开。 4. 作用: ①利用低电压、弱电流控制高电压、强电流，保护人身安全； ②实现远距离控制；③实现自动化控制。 特别提醒 1. 电磁继电器是开关，不是用电器；电磁铁只存在于控制电路。 2. 衔铁要用软铁，不能用钢，断电后必须消磁。 3. 控制电路与工作电路电源相互独立。 随学随练 1．如图所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当水位达到金属块B时，出现的情况是（　　） A．红灯亮 B．绿灯亮 C．红、绿灯同时亮 D．红、绿灯都不亮 题型 电磁继电器工作过程分析 1.两步分析法： 第一步：分析控制电路：开关通断→电磁铁是否有磁性； 第二步：分析工作电路：衔铁动作→触点接通 / 断开→用电器工作状态。 2.分清两套独立电源：控制电路用低压电源；工作电路用高压电源，二者电源互不干扰。 活学活用 1．如图所示，是汽车尾气中CO排放量的检测电路的简化电路，当CO浓度高于某一设定值时，报警装置发声报警，开关S闭合后，下列说法错误的是（　　） A．电磁铁的上端是N极 B．当CO浓度升高，电磁铁磁性增强 C．控制电路中的电流随CO浓度的增大而增大 D．将R2的滑片上移，检测电路在CO浓度更高时报警 基础通关 1．电磁铁被广泛应用于生产、生活中，下列产品中没有用到电磁铁的是（　　） A．磁浮列车 B．台灯 C．电铃 D．电磁起重机 2．电磁铁与普通磁铁的不同之处是（     ） A．磁铁有南北极，电磁铁没有南北极 B．磁铁有磁性，电磁铁没有磁性 C．磁铁能指示南北方向，电磁铁不能指示南北方向 D．磁铁不能改变磁性强弱，电磁铁可以改变磁性强弱 3．如图所示，小明同学在探究电磁铁磁性强弱的实验中，使用两个相同的大铁钉A、B绕制成电磁铁进行实验，下列说法正确的是（    ） A．电磁铁A、B的上端均为N极 B．滑片P向右滑动的过程中电磁铁的磁性逐渐增强 C．电磁铁能吸引大头针的数目越少说明它的磁性越强 D．该实验可以探究电磁铁磁性的强弱与匝数多少的关系 4．如图所示，当闭合开关S，且将滑动变阻器滑片P向左移动时，图中的电磁铁（     ） A．a端是N极，磁性增强 B．b端是N极，磁性增强 C．a端是S极，磁性减弱 D．b端是S极，磁性减弱 5．在如图所示的电路中，能使电磁铁磁性增强的是（　　） A．只将铁芯换成同规格的铜芯 B．将电源的正、负极对调 C．将滑片P向右移动 D．将开关S由触点1扳到触点2 6．如图是一种温度自动报警器的示意图，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，电铃响起，发出报警信号，下列说法不正确的是（     ） A．衔铁可用铜片代替 B．该温度计相当于控制电磁铁的开关 C．温度计的测温液具有热胀冷缩的性质 D．通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强 7．如图所示是某项目化学习小组设计的智能电梯的简化原理图，其中R是压敏电阻，其阻值随压力变化而变化。当电梯上无乘客时，电动机转动较慢，电梯运行速度较慢；当电梯上有乘客时，电动机转动较快，电梯运行速度较快。下列说法正确的是（     ） A．当电梯上有乘客时，衔铁与触点1接触 B．电梯上无乘客时，衔铁与触点2接触 C．电梯上无乘客时，电磁铁的磁性增强 D．电梯上有乘客时，压敏电阻R的阻值减小 8．如图所示为一种温度报警器的原理图，为热敏电阻，其温度升高时电阻变小。当温度升高时，通过电磁铁的电流________，电磁铁的磁性增强，当衔铁被吸下时________灯亮，发出报警信号。 9．如图所示，条形磁铁置于水平面上，电磁铁与其在同一水平面上，右端固定并保持水平。S闭合，滑动变阻器滑片P逐渐向左移动时，条形磁铁一直保持静止。则电磁铁右端是______极。在此过程中条形磁铁受到的摩擦力的大小将______（选填“不变”“逐渐变大”或“逐渐变小”）。 10．小明在做“探究通电螺线管周围的磁场”实验，如图所示。 (1)他先连接了如图甲所示的电路，开关S闭合，他用弹簧测力计提着磁体从右端水平运动到左端，发现弹簧测力计示数一直变小，可判断此通电螺线管的左端磁极是________（选填“N”或“S”）极，根据安培右手定则可判断直流电源的a端为________（选填“正”或“负”）极。 (2)小明为了探究磁场的强弱，他又设计了如图乙所示的电路，闭合开关。 ①实验中通过观察电磁铁________可以判断电磁铁的磁性强弱不同； ②根据图乙所示，可以得出：通电电磁铁的电流一定时，线圈匝数越多，磁性________。 素养提升 11．如图甲所示为磁悬浮地球仪，地球仪中有一个磁铁，它的磁场与地磁场分布特点一致；环形底座内部有一可调节磁性大小的电磁铁，其原理如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．地球仪工作时，球体悬浮在空气中，球体下方是“地磁场”的S极 B．环形底座内部的电磁铁上端为S极 C．向左调节滑动变阻器的滑片，地球仪悬浮的高度增大 D．若悬浮的地球仪受到的外力突然消失，它将掉落在环形底座上 12．如图是某品牌电动车的超速报警电路。其中R0是定值电阻，R是滑动变阻器。当电动车速度提高时，滑片P随之绕点O转动，到达某位置时，电铃发出报警声。下列说法正确的是（     ） A．为防止生锈，动触头F应用铜制作 B．闭合开关S，电铃不报警时，电磁铁E仍有磁性 C．当电动车速度提高时，电磁铁E的磁性减弱 D．当电动车速度提高时，滑片P逆时针转动 13．巨磁电阻（GMR）效应是指某些材料的电阻在磁场中随磁场的增强而急剧减小的现象。如图所示电路，电源电压U不超过指示灯额定电压，GMR是巨磁电阻。闭合开关、，则（     ） A．电磁铁B端是N极 B．向左移动滑片P，电磁铁磁性变弱 C．向左移动滑片P，GMR两端的电压增大 D．向右移动滑片P，指示灯会变暗 14．如图所示是小明设计的学校楼道防踩踏报警电路，当压力高于某一设定值时，电铃发声报警，图中压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小，下列说法正确的是（　　） A．电铃应接在B和D之间 B．闭合开关后，电磁铁的上端为S极 C．减少电磁铁的线圈匝数，可以提高报警器的灵敏度 D．为使该报警电路在压力更小时报警，可将R2的滑片向下移 15．细心的亮亮发现在工地、码头等地常常可以看到电磁起重机在工作。于是，他利用通电螺线管自制了简易“电磁起重机”，来探究电磁铁的磁性强弱与电流大小是否有关。如图所示的装置中，A是弹簧悬挂着的铁块，亮亮闭合开关，用刻度尺测出弹簧的长度，接下来的操作是：________。若________，则可初步说明电磁铁的磁性强弱与电流大小有关。 迁移创新 1．海鲜保存常要求温度低于-18℃。小明为海鲜市场的冷库设计了温度自动报警器，其原理如图甲所示。控制电路和工作电路的电源电压均为3 V保持不变，电磁铁线圈电阻忽略不计，乙图为热敏电阻R随温度变化的图像。冷库温度等于或高于-18℃时，工作电路电铃报警。下列说法正确的是（     ） A．电铃应接在A、B之间 B．控制电路开关闭合时，电磁铁的上端为N极，且冷库温度越低，电磁铁磁性越强 C．冷库温度为-18℃时，控制电路消耗的电功率为0.9 W D．若控制电路中电源电压降低，将导致冷库报警温度高于-18℃ 2．某兴趣小组设计出如图甲的家用电热水器的原理图。工作电路电压恒为220V，R1、R2是加热电阻，R1阻值为1100Ω。控制电路电源电压恒为3V，滑动变阻器的最大阻值为10Ω，电磁铁线圈电阻不计，Rt为热敏电阻，其阻值随温度的变化如图乙。当控制电路的电流小于0.15A时，衔铁与电磁铁断开，两触点A、B接通，工作电路处于加热状态，加热功率为1144W；当控制电路的电流达到0.15A时，衔铁被电磁铁吸下，两触点断开，工作电路处于保温状态。求： (1)保温状态下工作电路中的电流； (2)电阻的阻值； (3)该电热水器正常工作时可设置的最低温度。如何提高设置的最低温度，说出一条即可。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $