20.3 电磁铁 电磁继电器 课件-2026-2027学年人教版物理九年级全一册

第3节 电磁铁 电磁继电器 第二十章 电与磁 1、知道电磁铁的构成和工作原理，会探究影响电磁铁磁性强弱的因素。（重点） 2、知道电磁铁的优点，了解电磁铁在生产、生活中的应用。 3、知道电磁继电器的结构和工作原理，了解电磁继电器的应用。（重点、难点） 一根条形磁体，它的周围存在着磁场，这种磁体是一种永磁体；螺线管通电后，也会成为一个磁体。 这样的磁体与永磁体相比，有哪些优点？这些优点在实际中有哪些应用？ 通电螺线管＋插入的铁芯（软铁）。 把导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时，它会有较强的磁性，这种磁体叫作电磁铁。 1、定　义： 2、构　成： 3、工作原理： 利用电流的磁效应工作；磁极可由安培定则判断。 一、电磁铁 电磁铁安装在吊车上，通电后吸起大量钢铁，移动到另一个位置后切断电流，钢铁被放下。 在工地、码头，以及一些车间、货场，人们常常可以看到电磁起重机在工作。 大型电磁起重机一次可以吊起几吨钢材。 电磁起重机 想想做做：制作简易的电磁起重机 把一根较长的导线绕在一枚大铁钉上，就可以制成一个电磁铁。 把电源、电磁铁及滑动变阻器串联起来，闭合开关，观察你的“起重机”吊起了多少曲别针。 实际电磁起重机中的电磁铁磁性很强。怎样使你制作的电磁铁磁性增强？ 思考：①电磁铁只有通有电流时才有磁性，怎样改变线圈中电流的大小？需要什么器材？ ②线圈的形状和匝数可能也会影响磁性的强弱，磁性强弱跟匝数会有怎样的关系？ 实验：探究影响电磁铁磁性强弱的因素 （1）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片改变电路中的电流，观察吊起曲别针的多少； （2）将外形相同、匝数不同的两个电磁铁串联接入电路，观察各自吊起曲别针的多少； （3）各组展示制作的“起重机”，提出让它吸引更多曲别针的改进措施。 电　流： 匝　数： 想一想： 匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强。 实验结论 电流一定时，外形相同的螺线管，匝数越多，电磁铁的磁性越强。 怎样让你的“起重机”吸引更多曲别针？——增大电流、增加匝数。 思考：与永磁体相比，电磁铁有哪些优点？ （1）磁性的有无可由电流的通断来控制； （2）磁性的强弱可由电流的大小（或线圈匝数）来控制； （3）磁极的极性可由改变电流的方向来改变； （4）应用：电磁起重机、电铃、电动机、发电机、磁悬浮列车等。 电磁铁的优点 电磁铁的应用 ● 电动机、发电机里都用到电磁铁； ● 全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里感应式冲水器的阀门，也都由电磁铁控制； ● 磁悬浮列车所用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁。列车通过磁体间的相互作用悬浮在轨道上，避免了车轮与轨道间的摩擦，突破了以往列车的速度极限。 图20.3-3 磁悬浮列车 二、电磁继电器 （1）驱动巨大机器的电流可能有几十安、几百安。工人师傅利用按钮控制机器，难道强大的电流就在按钮下面流过吗？ 不，强大的电流并不从按钮下流过。 （2）用手直接控制强大的电流或操作高压电路，有什么问题？ 很危险。 （3）能否利用电磁铁的吸引力来控制高电压、强电流电路的通断呢？ 可以，这样的装置就是电磁继电器。 电磁继电器的结构 组成：电磁铁、衔铁、弹簧、触点等。 工作时的电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。 低压控制电路：电磁铁＋低压电源＋开关。 高压工作电路：高压电源＋用电器＋触点。 闭合低压控制电路的开关S，较小的电流通过线圈，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个接线柱所连的触点接通，较大的电流带动机器工作。 断开开关S，线圈中电流消失，电磁铁磁性消失，衔铁在弹簧作用下复位，触点脱开，工作电路断开。 电磁继电器的工作原理 应用实例——温度自动报警器：制作水银温度计时，在玻璃管中封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号。 电磁继电器的应用 工作原理：温度升高→水银柱上升与金属丝接通→控制电路接通→电磁铁吸引衔铁→触点接触→工作电路接通→电铃报警。 利用电磁继电器还可以实现远距离操纵，以及温度、水位、光照的自动控制。 电磁铁 电磁继电器 电磁铁 电磁继电器 电磁铁的应用 定义：插入铁芯的通电螺线管 磁性强弱：电流越大、匝数越多，磁性越强 优点：磁性有无、强弱、磁极均可控制 结构：电磁铁、衔铁、弹簧、触点 实质：利用电磁铁控制电路的开关 作用：安全控制、远距离操纵、自动控制 电磁起重机、电铃 电动机、发电机 洗衣机阀门、磁悬浮列车 1、为探究影响电磁铁磁性强弱的因素，用相同的细导线和铁钉绕制成两个电磁铁A、B，铁钉下方的盒子内有足够多的大头针。 （1）如图甲，闭合开关，把滑动变阻器的滑片逐渐向右移动，能观察到什么现象？说明了什么？ （2）如图乙，闭合开关后移动滑片，无论滑片移到哪个位置，电磁铁B总能比A吸附更多的大头针，这说明了什么？ 书后练习与应用 答：（1）吸引的大头针减少。说明匝数一定时，电流越小，电磁铁的磁性越弱。 （2）说明电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 书后练习与应用 答：水位到达金属块A时，水导电使A、B间接通，控制电路接通，电磁铁吸引衔铁，接通下面的触点，红灯所在电路接通，红灯亮； 水位未到达A时，控制电路断开，电磁铁无磁性，弹簧拉起衔铁，接通上面的触点，绿灯亮。 2、图是一种水位自动报警器的原理图。水位没有到达金属块A时，绿灯亮；水位到达金属块A时，红灯亮。请说明它的工作原理。（一般的水都能导电） 书后练习与应用 3、图是直流电铃的原理图。衔铁B与弹性片A相连，自然情况下弹性片和螺钉接触。接通电源后电磁铁吸引衔铁，敲击铃碗发声，同时弹性片与螺钉分离导致断电，电磁铁失去磁性后弹性片又和螺钉接触而通电，如此往复。请在图20.3-6所示的电磁继电器上把电源连在电路里，使衔铁能上下振动。 答：将低压电源、开关与电磁铁线圈串联，接在接线柱D、E两端； 衔铁被吸下时触点分离、电路断电，衔铁被弹簧拉回后触点又接通，如此往复，衔铁就不断上下振动。 4、法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应，荣获了2007年诺贝尔物理学奖。图中GMR是巨磁电阻，如果闭合开关S₁、S₂并使滑片P向左滑动，指示灯亮度会有什么变化？ 书后练习与应用 答：滑片左移，控制电路电阻减小、电流变大，电磁铁磁性增强；巨磁电阻的阻值随磁场的增强而急剧减小，工作电路中的电流变大，指示灯变亮。 1.同学们用一根导线和一枚铁钉制作了一个如图所示的电磁铁，通电后，对有关现象的分析正确的是(　　) A.铝制的曲别针会被电磁铁吸引 B.电磁铁两端吸引的曲别针比中间吸引的少 C.改变电流方向，可改变电磁铁的磁场方向 D.减少线圈匝数，电磁铁吸引曲别针数量增加 C 2.如图是某学校路灯的智能照明电路。S为光敏开关，天暗时S自动断开，天亮时S自动闭合；R为滑动变阻器。下列说法正确的是(　　) A.天亮时，电磁铁的上端是北极 B.天亮时，将R的滑片P向上滑动，电磁铁磁性变强 C.天暗时，衔铁被电磁铁吸引，触点c与a接触 D.天亮时，电磁铁外部磁感线从上端出发回到下端 B 3.在电磁铁的正上方用弹簧挂着一根条形磁铁，闭合开关S，待条形磁铁静止后，将滑片P从b端向a端移动的过程中，会出现的现象是(　　) A.电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变长 B.电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变短 C.电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变长 D.电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变短 C $