初中物理九年級上冊20.3電磁鐵、電磁繼電器（教學(xué)課件）

第二十章電與磁第二十章電與磁第3節(jié)電磁鐵、電磁繼電器在地球南北極附近的高緯度地區(qū)，人們常常可以看到一種奇異的自然現(xiàn)象：巨大的天幕似乎被染上了各種顏色；這些顏色還會不斷變化，從紫色到黃綠色，直至橘紅色，耀人眼目。這是天上的畫家在揮筆作畫，還是盛裝的少女手持彩練在空中載歌載舞？古人對這種現(xiàn)象進行了種種猜測，直到近代，才有了科學(xué)的解釋?？茖W(xué)家把這種現(xiàn)象叫做“極光”。極光的發(fā)生與地球的磁場有密切關(guān)系。1.電磁鐵.2.電磁鐵的磁性.3.電磁繼電器.學(xué)習(xí)內(nèi)容導(dǎo)覽學(xué)習(xí)目標(biāo)1.描述電磁鐵；說明電磁鐵的特點和工作原理.2.能通過實驗，得出電磁鐵磁性強弱與哪些因素有關(guān).3.能說明電磁繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理，

了解電磁繼電器在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用.①通電螺線管的磁場通電螺線管外部的磁場和_____________的磁場一樣，它的兩端磁性最強，相當(dāng)于條形磁體的兩個磁極。通電螺線管兩端的極性與其中的___________有關(guān)。條形磁體電流方向什么是電磁鐵？電磁鐵的磁性強弱與哪些因素有關(guān)？電磁鐵有什么重要的應(yīng)用？這節(jié)課我們就學(xué)習(xí)有關(guān)電磁鐵、電磁繼電器的知識。②在生活中我們經(jīng)?？吹揭恍┐笮蜋C器在工作，而它們的電流可達幾十、上百安，直接來控制或操作是很危險的，那怎么才能控制這些強大的電流？利用電磁鐵制成的電磁繼電器，可以完成這一任務(wù)。

第3節(jié)電磁鐵、電磁繼電器一、電磁鐵一、電磁鐵二、電磁鐵的磁性三、安培定則四、電磁繼電器五、動手動腦學(xué)物理六、課堂練習(xí)本節(jié)課學(xué)習(xí)流程1.概念內(nèi)部插有鐵芯的螺線管，在有電流通過時有磁性，沒有電流時就失去磁性，這種磁體叫做電磁鐵。如圖所示。

2.特點：有電流通過時有磁性，沒有電流時就失去磁性。一、電磁鐵螺線管鐵芯U形電磁鐵

電磁鐵3.工作原理電磁鐵是利用電流的磁效應(yīng)來工作的。在螺線管的內(nèi)部插入鐵芯通電后，鐵芯在螺線管的磁場中被磁化，兩磁場疊加，使電磁鐵的磁性大大增強。一、電磁鐵螺線管的磁場+鐵芯的磁場螺線管的磁場4.電磁鐵磁極極性的判斷電磁鐵的磁極極性與通電螺線管的磁極極性是一致的，可運用安培定則來判定。一、電磁鐵【例題1】（多選）下列有關(guān)電磁鐵的說法中，正確的是（）A.鐵芯使通電電磁鐵的磁性增強B.電磁鐵斷電后，仍然有很強的磁性C.電磁鐵的鐵芯可以用銅棒代替D.電磁鐵是根據(jù)電流的磁效應(yīng)制成的A.鐵芯在螺線管的磁場中被磁化，兩磁場疊加，使電磁鐵的磁性大大增強。故A正確。B.電磁鐵斷電后，會失去磁性，故B錯誤。C.電磁鐵的鐵芯不能用銅棒代替，因銅棒不能被磁化，故C錯誤。D.電磁鐵是根據(jù)電流的磁效應(yīng)制成的，故正確。AD所以選AD。一、電磁鐵二、電磁鐵的磁性一、電磁鐵二、電磁鐵的磁性三、電磁繼電器四、課堂總結(jié)五、動手動腦學(xué)物理六、課堂練習(xí)本節(jié)課學(xué)習(xí)流程（1）提出問題：電磁鐵磁性的強弱與哪些因素有關(guān)?（2）猜想與假設(shè)①電磁鐵只有在線圈中通有電流時才有磁性，猜想電流的大小應(yīng)該會影響電磁鐵磁性的強弱。②構(gòu)成電磁鐵的主要部件是線圈，猜想線圈的形狀和匝數(shù)可能會影響電磁鐵的磁性強弱。二、電磁鐵的磁性1.探究影響電磁鐵磁性強弱的因素（3）實驗方法①控制變量法：控制電磁鐵線圈的匝數(shù)不變，改變線圈中電流的大小?？刂齐姶盆F線圈的電流不變，改變線圈匝數(shù)。②轉(zhuǎn)換法：根據(jù)電磁鐵吸引鐵釘或曲別針等數(shù)量的多少來判斷電磁鐵的磁性強弱。二、電磁鐵的磁性二、電磁鐵的磁性把電磁鐵、電源（帶開關(guān)）、滑動變阻器、電流表等組成串聯(lián)電路。SRAP（4）實驗器材與電路①按照電路圖，把滑動變阻器、電流表和一定匝數(shù)的電磁鐵串聯(lián)起來，移動變阻器的滑片P，改變電路中的電流。觀察電磁鐵吸引曲別針的數(shù)目有什么變化。（5）進行實驗二、電磁鐵的磁性②把三個匝數(shù)不同的電磁鐵串聯(lián)在電路中，觀察電磁鐵吸引曲別針的數(shù)目有什么變化。C二、電磁鐵的磁性實驗①中，通過電磁鐵的電流越大，吸引曲別針的數(shù)目越多，說明電磁鐵的磁性越強；實驗②中，線圈匝數(shù)多的c電磁鐵吸引曲別針的數(shù)目最多，說明c電磁鐵的磁性比a與b電磁鐵的磁性強。（6）分析論證線圈匝數(shù)一定時，通入的電流越大，電磁鐵的磁性越強；電流一定時，外形相同的螺線管，線圈匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強。二、電磁鐵的磁性（7）實驗結(jié)論2.電磁鐵的優(yōu)點（1）可以通過電流的通斷來控制其磁性的有無。（2）可以通過改變電流的方向來改變其磁極的極性。（3）可以通過改變電流的大小或線圈匝數(shù)的多少來控制其磁性的強弱。二、電磁鐵的磁性3.電磁鐵的應(yīng)用（1）電磁鐵可以直接對磁性物質(zhì)有吸引力的作用主要應(yīng)用在電鈴、電磁起重機、電磁剎車裝置和許多自動控制裝置上。全自動洗衣機的進水、排水閥門，衛(wèi)生間里感應(yīng)式?jīng)_水器的閥門，也都是由電磁鐵控制的。電磁起重機電鈴耳麥、喇叭二、電磁鐵的磁性（2）電磁鐵的另一個應(yīng)用是產(chǎn)生強磁場?，F(xiàn)代技術(shù)上很多地方需要的強磁場都是由電磁鐵提供的，如磁懸浮列車、電動機、發(fā)電機、磁療設(shè)備、測量儀器、研究微觀粒子用的加速器等。2003年，上海浦東機場磁懸浮鐵路成為我國第一條正式投入運營的磁懸浮鐵路，最高速度可達500km/h以上。二、電磁鐵的磁性【例題2】小華想用自制電磁鐵探究影響電磁鐵磁性強弱的因素。（1）他用相同的漆包線和____（選填“鋼釘”或“鐵釘”）繞制成兩個電磁鐵A和B，B釘上繞有更多匝數(shù)的線圈，實驗裝置如圖所示；（2）如圖甲，閉合開關(guān)，將滑動變阻器的滑片P向右移動，能吸引的大頭針_____（選填“更多”“不變”或“更少”），說明在線圈匝數(shù)一定時，電磁鐵的磁性強弱與__________有關(guān)；（3）如圖乙，把電磁鐵A和B串聯(lián)。閉合開關(guān)，多次移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電磁鐵B總比A能吸引更多的大頭針，通過比較，得出的結(jié)論是______。見解析解析見下頁更少鐵釘電流大小二、電磁鐵的磁性（1）鋼是硬磁性材料，鐵是軟磁性材料。硬磁性材料磁化后不易退磁，軟磁性材料磁化后很少保留磁性。因此用相同的漆包線和鐵釘繞制成兩個電磁鐵A和B，實驗裝置如圖所示。（2）圖甲中，閉合開關(guān)，將滑動變阻器的滑片P向右移動，滑動變阻器連入電路的電阻變大，電路電流變小，電磁鐵磁性變?nèi)?，能吸引更少的大頭針，根據(jù)控制變量法可知，在線圈匝數(shù)一定時，電磁鐵的磁性強弱與電流大小有關(guān)。（3）圖乙中，電磁鐵A和B串聯(lián)。閉合開關(guān)后，電磁鐵A和B通過的電流相等，但電磁鐵B比電磁鐵A的線圈匝數(shù)多，多次移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電磁鐵B總比A能吸引更多的大頭針，根據(jù)控制變量法，可得出的結(jié)論是在電流大小一定時，線圈匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強。二、電磁鐵的磁性三、電磁繼電器一、電磁鐵二、電磁鐵的磁性三、電磁繼電器四、課堂總結(jié)五、動手動腦學(xué)物理六、課堂練習(xí)本節(jié)課學(xué)習(xí)流程在生產(chǎn)技術(shù)中，一些大型機器在工作時的電流大，電壓高，人們直接控制或操作是很危險的，那怎么才能控制這些強大的電流？原來人們使用了電磁繼電器，下面學(xué)習(xí)電磁繼電器的工作原理。1.電磁繼電器概念三、電磁繼電器電磁繼電器是利用低電壓、弱電流電路的通斷，來間接地控制高電壓、強電流電路通斷的裝置。電磁繼電器實質(zhì)上是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關(guān)。2.電磁繼電器的構(gòu)造與工作電路主要有電磁鐵、銜鐵、彈簧、動觸點、靜觸點等組成。（1）控制電路：電磁鐵、銜鐵、彈簧、低壓電源、開關(guān)等.（2）受控電路：高壓電源、電動機、動、靜觸點.三、電磁繼電器3.電磁繼電器的工作原理閉合低壓控制電路中的開關(guān)S，電流通過電磁鐵的線圈產(chǎn)生磁性，把銜鐵B吸下來，使動觸點D與靜觸點E接觸，受控的高壓電路閉合，電動機M工作。斷開開關(guān)S，線圈中的電流消失，電磁鐵的磁性消失，銜鐵B在彈簧的作用下與電磁鐵分離，使觸點D、E脫開，受控電路斷開，電動機停止工作.三、電磁繼電器

4.電磁繼電器的應(yīng)用（1）利用電磁繼電器可以通過控制低電壓、弱電流電路的通斷來間接地控制高電壓、強電流工作電路的通斷，使人遠離高壓環(huán)境；（2）利用電磁繼電器可以使人遠離高溫、有毒等環(huán)境，實現(xiàn)遠距離控制；（3）在電磁繼電器控制電路中接入對溫度、壓力或光照敏感的元件，利用這些元件操縱控制電路的通斷，可以實現(xiàn)對溫度、壓力或光的自動控制，如電鈴、防盜報警、防汛報警、溫度自動控制、空氣開關(guān)自動控制等。三、電磁繼電器應(yīng)用實例——（1）溫度自動報警器電磁鐵銜鐵觸點制作水銀溫度計時在玻璃管中封入一段金屬絲，當(dāng)溫度達到金屬絲下端所指的溫度時，電鈴就響起來，發(fā)出報警信號。說明它的工作原理。三、電磁繼電器工作原理：溫度升高時，水銀柱上升，與上方金屬絲連通，使左側(cè)形成通路，電磁鐵中有電流通過，電磁鐵吸引銜鐵，使觸點接觸，右側(cè)電路接通，電鈴發(fā)出報警信號。三、電磁繼電器右圖是直流電鈴的原理圖。銜鐵B與彈性片A相連，電源斷開時，彈性片是和螺釘接觸的。接通電源后電磁鐵吸引銜鐵，敲擊鈴?fù)氚l(fā)聲，但同時彈性片與螺釘分離導(dǎo)致斷電，電磁鐵失去磁性后彈性片又和螺釘接觸而通電，如此往復(fù)。弄懂原理后，請你在右圖所示的繼電器上把電源連在電路里，使它成為一個電鈴。應(yīng)用實例——（2）機械電鈴工作原理三、電磁繼電器解析：如圖所示。三、電磁繼電器三、電磁繼電器應(yīng)用實例——（3）水位自動報警器原理當(dāng)水位上漲時，水與金屬A接觸，由于水（不純凈）是導(dǎo)體，使控制電路接通，電磁鐵吸引銜鐵，使動觸點與下面的靜觸點接觸，工作電路接通，則紅燈發(fā)光；當(dāng)水位下降時，使控制電路斷開，電磁鐵失去磁性，彈簧拉著銜鐵使動觸點與上面的靜觸點接觸，工作電路接通，則綠燈亮?！纠}3】感應(yīng)照明燈可以在天暗時自動發(fā)光，天亮?xí)r自動熄滅；控制電路如圖所示，電源電壓恒定，R1為定值電阻，R2為光敏電阻，其阻值隨光照強度而變化。（1）如圖，圓形虛線框內(nèi)為本電路的核心部件，它是通過低電壓、弱電流來控制高電壓、強電流的電路通斷的裝置，其名稱為__________，它的原理是______________；（2）在本圖中，當(dāng)控制電路電流增大到一定程度時，受控電路將_______（選填“接通”或“斷開”）；（3）光照強度增大時，光敏電阻R2的阻值______，電壓表示數(shù)______（選填“增大”“減小”或“不變”）.電流的磁效應(yīng)電磁繼電器斷開減小減小三、電磁繼電器（1）電磁繼電器功能是利用控制電路的低電壓、弱電流來控制工作電路的高電壓、強電流，其主要部件是電磁鐵，電磁鐵是利用電流的磁效應(yīng)原理工作的。（2）控制電路電流增大到一定程度時，電磁鐵磁性增強，將銜鐵吸下，受控電路斷開，燈L熄滅；（3）感應(yīng)照明燈可以在天暗時自動發(fā)光，天亮?xí)r自動熄滅，說明光照強度增大時，光敏電阻R2的阻值減小，控制電路電流增大，電磁鐵磁性增強，將銜鐵吸下，受控電路斷開，燈L熄滅；控制電路電流增大，定值電阻R1兩端的電壓增大，電源電壓不變，光敏電阻R2兩端的電壓變小，即電壓表的示數(shù)減小。三、電磁繼電器四、課堂總結(jié)一、電磁鐵二、電磁鐵的磁性三、電磁繼電器四、課堂總結(jié)五、動手動腦學(xué)物理六、課堂練習(xí)本節(jié)課學(xué)習(xí)流程優(yōu)點電磁繼電器磁性強弱電磁鐵

內(nèi)部帶鐵芯的通電螺線管稱為電磁鐵.利用電流的磁效應(yīng)來工作的.電磁鐵線圈的匝數(shù)越多、電流越大，電磁鐵的磁性就越強.①可通過電流的通斷來控制其磁性的有無.②可通過改變電流方向來改變其磁極的極性.③可通過改變電流的大小或線圈匝數(shù)的多少

來控制其磁性的強弱.①概念：繼電器是利用低電壓、弱電流電路的通斷，

來間接地控制高電壓、強電流電路通斷的裝置.②構(gòu)成：電磁鐵、銜鐵、彈簧、動觸點、靜觸點.③工作原理：電磁繼電器靠電磁鐵和彈簧的

共同作用實現(xiàn)工作電路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換.電磁鐵電磁鐵電磁繼電器四、課堂總結(jié)（1）

五、動手動腦學(xué)物理一、電磁鐵二、電磁鐵的磁性三、電磁繼電器四、課堂總結(jié)五、動手動腦學(xué)物理六、課堂練習(xí)本節(jié)課學(xué)習(xí)流程五、動手動腦學(xué)物理1.圖是一種水位自動報警器的原理圖。水位沒有到達金屬塊A時，綠燈亮；水位到達金屬塊A時，紅燈亮。請說明它的工作原理。注意：雖然純凈的水是不導(dǎo)電的，但一般的水都能導(dǎo)電。當(dāng)水位沒有到達金屬塊A時，AB之間斷路，電磁繼電器中沒有電流，銜鐵被彈簧拉起與上面的觸點接通，綠燈所在電路構(gòu)成通路，綠燈亮；當(dāng)水位到達金屬塊A時，由于水能導(dǎo)電，AB之間形成通路，電磁繼電器中有電流經(jīng)過，銜鐵被電磁鐵吸下與下面的觸點接通，紅燈所在電路構(gòu)成通路，紅燈亮。五、動手動腦學(xué)物理2.圖是一種溫度自動報警器的原理圖。制作水銀溫度計時在玻璃管中封入一段金屬絲，電源的兩極分別與水銀和金屬絲相連。當(dāng)溫度達到金屬絲下端所指的溫度時，電鈴就響起來，發(fā)出報警信號。說明它的工作原理。水銀是導(dǎo)體，當(dāng)溫度達到金屬絲下端所指的溫度時，左邊電路接通，此時電磁鐵的線圈中有電流通過，電磁鐵會產(chǎn)生磁性，能吸引鐵質(zhì)物體，所以右邊的鐵質(zhì)開關(guān)被吸引而閉合，右邊電路接通，有電流經(jīng)過電鈴，電鈴就響起來；它在工作中相當(dāng)于用電磁繼電器控制工作電路中電流的通斷。3.圖20.3-9是直流電鈴的原理圖。銜鐵B與彈性片A相連，自然情況下彈性片是和螺釘接觸的。接通電源后電磁鐵吸引銜鐵，敲擊鈴?fù)氚l(fā)聲，但同時彈性片與螺釘分離導(dǎo)致斷電，電磁鐵失去磁性后彈性片又和螺釘接觸而通電，如此往復(fù)。弄懂原理后，請你在圖20.3-5所示的繼電器上把電源連在電路里，使它成為一個電鈴。這樣的電鈴沒有鈴?fù)?，通常叫做蜂鳴器。五、動手動腦學(xué)物理答案4.法國科學(xué)家阿爾貝·費爾和德國科學(xué)家彼得·格林貝格爾由于發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻（GMR）效應(yīng)，榮獲了2007年諾貝爾物理學(xué)獎。巨磁電阻效應(yīng)是指某些材料的電阻在磁場中急劇減小的現(xiàn)象，這一發(fā)現(xiàn)大大提高了磁、電之間信號轉(zhuǎn)換的靈敏度，從而引發(fā)了現(xiàn)代硬盤生產(chǎn)的一場革命。圖20.3-10是說明巨磁電阻特性原理的示意圖，圖中GMR是巨磁電阻。如果閉合S1、S2并使滑片P向左滑動，指示燈亮度會有什么變化?五、動手動腦學(xué)物理五、動手動腦學(xué)物理閉合S1、S2，并使滑片向左滑動，左側(cè)控制電路中的電阻減小，根據(jù)歐姆定律可知，左側(cè)電路中的電流變大，電磁鐵的磁性增強。巨磁電阻（GMR）與周圍的磁場有關(guān)，且巨磁電阻的阻值隨磁場的增強而明顯減小，故GMR的電阻變小，所以工作電路中的電流變大，指示燈變亮。六、課堂練習(xí)一、電磁鐵二、電磁鐵的磁性三、電磁繼電器四、課堂總結(jié)五、動手動腦學(xué)物理六、課堂練習(xí)本節(jié)課學(xué)習(xí)流程1.關(guān)于電磁鐵，下列說法中正確的是（）A．電磁鐵內(nèi)部的鐵芯最好用鋼材料制成B．電磁鐵的磁極不能改變C．電磁鐵磁性的強弱與通入的電流方向有關(guān)D．電磁鐵磁性的強弱與通入電流的大小有關(guān)D

A．電磁鐵的鐵芯需用軟磁性材料制成，使之通電有磁性，斷電無磁性，故A錯誤；B．電磁鐵的磁極隨著電流方向的變化而變化，故B錯誤；C．電磁鐵磁性的極性與通入的電流方向有關(guān)，電磁鐵磁性的強弱與通入的電流方向無關(guān)，故C錯誤。故選D。六、課堂練習(xí)2.小明利用鐵釘與漆包銅線制成一個電磁鐵，并將其接入電路，如圖所示。當(dāng)開關(guān)閉合后（）A．鐵釘中有電流產(chǎn)生B．鐵釘?shù)臏囟燃眲∩逤．鐵釘能吸引大頭針D．鐵釘能吸引小紙屑A．鐵釘與漆包銅線制成電磁鐵，并將其接入電路時，由于電流的磁效應(yīng)，鐵釘會產(chǎn)生磁性，但不會在鐵釘里產(chǎn)生電流，故A項不符合題意；B．鐵釘中沒有電流，不會因為電流的熱效應(yīng)而發(fā)熱，漆包銅線的電阻較小，當(dāng)導(dǎo)線中有電流時，電流產(chǎn)生的熱量較少，鐵釘?shù)臏囟炔粫眲∩?，故B項不符合題意；CD．鐵釘與漆包銅線制成電磁鐵，電磁鐵通電后鐵釘有磁性，吸引大頭針，不能吸引小紙屑，故C項符合題意，D項不符合題意。C故選C.六、課堂練習(xí)3.小明把表面涂有絕緣層的導(dǎo)線繞在一根大鐵釘上，把導(dǎo)線和其他元件連接成如圖所示的電路，用來探究電磁鐵磁性強弱與什么因素有關(guān)。小明把開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，但電磁鐵不能吸起大頭針。（1）電磁鐵不能吸起大頭針的可能原因是_____。（2）寫出驗證你的猜想是否正確的方法：______。（1）閉合開關(guān)后，電路中有電流通過，通電螺線管有磁場，但電磁鐵不能吸起大頭針，可能原因是導(dǎo)線中的電流過小，造成磁場過弱，磁場力小于大頭針的重力。（2）斷開開關(guān)，向左移動滑動變阻器的滑片以增大電路中的電流，閉合開關(guān)后將電磁鐵靠近鐵釘，觀察電磁鐵能否將鐵釘吸起。導(dǎo)線中的電流過小見解析六、課堂練習(xí)4.黨的二十大報告指出“科技是第一生產(chǎn)力”。某學(xué)校為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，組織科技創(chuàng)新大賽，小明在比賽中制作了水位自動報警器，原理圖如圖所示。當(dāng)水位達到金屬塊A時（一般的水都能導(dǎo)電），則（）A．兩燈都亮B．兩燈都不亮C．只有綠燈亮D．只有紅燈亮圖中所示的水位自動報警器工作原理：當(dāng)水位到達A時，由于一般水具有導(dǎo)電性，那么電磁鐵所在電路被接通，電磁鐵有磁性，電磁鐵向下吸引銜鐵，從而接通紅燈所在電路，此時紅燈亮，而綠燈不亮。故選D。D六、課堂練習(xí)5.為實現(xiàn)節(jié)能和智能控制，空調(diào)內(nèi)部用到了溫度傳感器（相當(dāng)于熱敏電阻）和電磁繼電器，如圖所示是啟動與停止空調(diào)壓縮機的電路示意圖。夏天，空調(diào)制冷時，房間溫度降低，當(dāng)房間溫度低于設(shè)定溫度時，工作電路就斷開，停止制冷。下列說法正確的是（）A．電磁繼電器是利用電磁感應(yīng)原理工作的B．空調(diào)制冷使房間溫度降低時，熱敏電阻的阻值變大C．空調(diào)制冷使房間溫度降低時，電磁鐵的磁性變強D．空調(diào)制冷使房間溫度降低時，控制電路消耗的電功率變大B六、課堂練習(xí)解析見下頁A．電磁繼電器是使用低電壓、弱電流的控制電路，控制高電壓、強電流的工作電路，不是利用電磁感應(yīng)原理工作的，故A錯誤；BC．根據(jù)題意可知，當(dāng)房間溫度低于設(shè)定溫度時，工作電路就斷開，說明溫度越低，電磁鐵磁性越弱，通過的電流越小，熱敏電阻阻值越大，故B正確，C錯誤；D．