电磁铁　电磁继电器 学案 初中物理人教版九年级全一册（2022~2023学年）

20.3电磁铁电磁继电器

【学习目标】

1.了解什么是电磁铁，知道电磁铁的特性和工作原理；

2.知道影响电磁铁磁性强弱的因素；

3.了解电磁铁在生活中的广泛应用；

4.了解电磁继电器的结构和工作原理：

5.初步认识电磁学知识的实际应用。

【学习重点】

电磁铁及影响电磁铁磁性强弱的因素、电磁铁的应用。

【学习难点】

电磁继电器的应用。

【自主学习】

预习课本第129-第132页，回答下列问题:

一、电磁铁

1.如图所示，把一根导线绕成螺线管，再给螺线管内插入铁芯,当有电流通过它时，它也可以像永久磁

铁那样工作。这种磁体，在有电流通过时直（选填“有''或"没有"）磁性，没有电流通过时没有（选填“有”

或“没有"）磁性，我们把这种磁体叫做电磁铁。电磁铁的工作原理是电流磁效应。

螺线管

电磁铁的结构T

2.内部插有铁芯的螺线管叫做电磁铁,它是利用电流的磁效应工作的。

3.说明：（1）铁芯磁化后对螺线管起加强磁性的作用；（2）铁芯必须由软铁制成（保证断电后磁性

会消失）。

4.电磁铁的优点：1）电磁铁磁性有无，可由电流的有无来控制:2）电磁铁磁性强弱，可由电流大小和

线圈匝数的多少来控制；3）电磁铁的磁性可由电流方向来改变。

二、电磁继电器

1.电磁继电器结构：如图所示，由电磁铁、衔铁、黄片、触点等组成。

2.工作原理：电磁铁通电时，具有J'磁性，吸引衔铁，使动触点和下触点接触，工作电路接通;电磁

铁断电时，失去磁性,弹簧把衔铁拉起来，断开工作电路。

3.作用：利用低电压、小电流电路的通断，来间接控制直电压、大电流的电路，从而实现远距离操纵

和自动控制，其本质就是利用电磁铁原理工作的自动开关。

【合作探究】

分组进行以下探究活动，最后归纳总结：

探究一：探究影响电磁铁磁性强弱的因素

1.实验中，通过吸引大头针的个数判断电磁铁磁性的强弱,这里运用了转换法。

2.探究电磁铁磁性的有无

①操作：按下图连接电路，分别闭合、断开开关，观察现象。

②现象：通电时，电磁铁吸引（选填"吸引”或"不吸引”）大头针（甲图）；断电时，电磁铁不吸引（选

填“吸弓I”或"不吸引”）大头针（乙图）。

③结论：电磁铁通电时具有磁性,断电时没有磁性。

3.探究电磁铁的磁性强弱跟电源大个的关系

①操作：按下图连接电路，调整变阻器的滑片，改变电路中的电流,观察现象。

②现象：电流较小时，电磁铁吸引大头针的数量较少（甲图）；电流较大时，电磁铁吸引大头针的数

量较鱼（乙图）。

③结论：通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强。

4.探究电磁铁的磁性强弱跟缱圉呼藜的关系

①操作：按下图连接电路，闭合开关，观察现象。

②现象：电流相等时,电磁铁线圈匝数越多，吸引的大头针越鱼（电磁铁甲）；电磁铁线圈匝数越少,

吸引的大头针越少（电磁铁乙）。

③实验结论：电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强。

5.知识归纳

（1）影响电磁铁磁性强弱的因素有：电流大小、线圈匝数、铁芯的大小。

（2）电磁铁的优点：

1）电磁铁的磁性有无可以通过通、断开关来控制:

2）电磁铁磁极的极性可以通过改变电流方向来控制;

3）电磁铁的磁性强弱可以通过改变通入电磁铁的电流大小和线圈匝数来控制。

探究二：电磁继电器的应用

1.课外兴趣小组自制了一个“温度自动报警器”（原理如图所示）。

（1）使用时发现电磁铁的磁性不够强，改进的办法有增大电流（增加线圈的而数）（只需填出一种）。

（2）要使图中的电磁铁通电时左端为N极，a点应接电源的负极。

（3）当温度升高时，水银面升高，当温度达到金属丝下端所指的温度时，控制电路被接通，电磁铁线

圈中就有电流通过,使触点开关闭合,工作电路形成回路，电铃就响起来，发出报警信号。

2.水位自动报警器

下图是一种水位自动报警器的原理图。当水位没有达到A金属时，电磁铁中没有（选填“有”或“没有”）

电流，绿灯亮；当水位达到A金属时，电磁铁中直（选填“有”或“没有”）电流，红灯亮。

绿Q

如图所示是直流电铃的工作原理示意图。铃锤与衔铁的一端固定，衔铁与弹性片相连，在自然情况下

弹性片是和螺钉接触的。接通电源，电磁铁具有磁性从而吸引衔铁，铃锤敲击铃碗发声；同时弹性片与螺

钉分离导致电路断开,此时电磁铁失去磁性,释放衔铁，弹性片又和螺钉接触，使电路接通,铃锤敲击铃

碗发声，如此循环往复。

【课堂检测】

1.将自制的电磁铁连入如图所示的电路中，闭合开关S,发现电磁铁的右端吸引了少量铁钉，为了使它

吸引更多的铁钉，下列操作可行的是（）。

A.增加线圈匝数B.将铁棒换成铝棒

C.将滑片P向右移动D.将电源正、负极互换

【答案】Ao

【解析】电磁铁的磁性强弱与电流的大小、线圈匝数和有无铁芯有关;

A.增加线圈匝数，可以使电磁铁的磁性增强，能吸引更多的铁钉，故A符合题意;

B.铁容易被磁体或者电流磁化而获得磁性；但铝不能被磁化，将铁棒换成铝棒会使磁性减弱，不能吸

引更多的铁钉，故B不符合题意；

C.将滑片P向右移动，滑动变阻器的电阻变大，电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，不能吸引更

多的铁钉，故C不符合题意；

D.将电源正负极互换，不能增强电磁铁的磁性，不能吸引更多的铁钉，故D不符合题意；故选A。

2.如图所示，下列说法正确的是（）.

A.通电螺线管的下端为S极；

B.要增强通电螺线管的磁性可以对调电源的正负极；

C.当变阻器的A接F,D接E时，电磁铁与磁铁相互吸引；

D.当变阻器的A接E,D接F时，将滑动变阻器的滑片P向右移动，弹簧测力计的示数会变大

【答案】D。

【解析】A.从图可知，电流从螺线管的下端流入，上端流出，根据安培定则可知，螺线管下端是N

极，上端是S极，故A错误。

B.电磁铁磁性强弱影响因素：电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯，对调电源的正负极不能增强通电

螺线管的磁性，故B错误；

CD.当变阻器的A接F,D接£时一，螺线管下端是N极，上端是S极，电磁铁与磁铁相互排斥；当变

阻器的A接E,D接F时，将滑动变阻器的滑片向右端移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则由欧姆定律

/=g■可得电路中电流变小，则通电螺线管的磁性将减弱，电磁铁与磁铁相互排斥力减小，弹簧测力计的

R

示数会变大，故c错误，D正确。

3.如图所示，闭合电磁铁开关S,条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是（）。

A.条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力；

B.条形磁铁受到桌面对其向左的摩擦力；

C,将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力不变；

D.若只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力变大

【答案】Ao

【解析】A.由安培定则得，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向电磁铁右端为N极，

左侧为S极，同名磁极相互排斥，所以条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力，故A正确；

B.条形磁铁处于静止状态，水平方向上受到平衡力的作用，水平向左的排斥力和桌面对条形磁铁的水

平向右的摩擦力为一对平衡力，故B错误；

C.将滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电

流变小，电磁铁的磁性变弱，排斥力变小，摩擦力和排斥力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力变小，

故C错误；

D.若只改变电源的正负极，电流的方向改变，大小不变，则电磁铁的磁性不变，条形磁体受到电磁铁

的吸引力大小等于原来的排斥力大小，此时吸引力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，则摩擦力不变，故D

错误。故选A。

4.如图所示，电磁铁的右下方有一铁块，在弹簧测力计作用下向左做匀速直线运动，在铁块从电磁铁的

右下方运动到正下方的过程中，滑片P逐渐向a端滑动，下列判断正确的是（）。

A.电磁铁的磁性逐渐减弱;

B.电磁铁的上端为S极；

C.铁块对地面的压强逐渐变大;

D.弹簧测力计的示数逐渐变大

【答案】B。

【解析】A.滑片P逐渐向a端滑动，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中电流变大，电磁铁的

磁性逐渐增强，故A错误；

B.电流从电磁铁的下侧接线柱流进，用右手定则判断出电磁铁的下端为N极，上端为S极，故B正

确；

C.电磁铁的磁性增强，对铁块产生向上的吸引力，所以铁块对地面的压力变小，但受力面积不变，压

强「=£,所以铁块对地面的压强逐渐变小，故c错误；

S

D.铁块对地面的压力变小，接触面的粗糙程度不变，所以地面对铁块的摩擦力变小，铁块做匀速直线

运动，弹簧测力计对它的拉力和它受到的摩擦力是一对平衡力，所以拉力变小，故D错误。故选B。

5.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。如图是研究巨磁电阻特性的原理示意图。实验发现，当闭合Si、S2后使滑片P

向右滑动过程中，指示灯明显变暗，以下判断正确的是（）。

A.电磁铁左端为S极；

B.流过灯泡的电流增大；

C.巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显增大；

D.巨磁电阻的阻值与磁场的强弱没有关系

【答案】C»

【解析】（1）由安培定则可知，电磁铁左端为N极，故A错误；

（2）滑片P向右滑动过程中，电阻变大，电流变小，通电螺线管的磁性减弱，而指示灯明显变暗，故

B错误；

（3）滑片向右滑动的过程中，右边电路中的指示灯明显变暗，则说明右边电路的电流变小了，巨磁电

阻的电阻变大了，即巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显增大。故C正确，D错误。故选C。

6.在一次物理实验中，小于同学连接了如图所示的电路，电磁铁的B端有一个可自由转动的小磁针，闭

合开关后，下列说法错误的是（）。

A.电磁铁的A端为N极；

B.小磁针静止时，N极水平指向左；

C.利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机；

D.当滑动变阻器滑动片P向右端移动，电磁铁磁性增强

【答案】Co

【解析】A、由图知，电流从螺线管的右端流入、左端流出，根据安培定则可知，电磁铁的A端是N

极，B端是S极，故A正确；

B、电磁铁的B端是S极，由磁极间的作用规律可知，小磁针静止时，左端是N极，即N极水平指向

左，故B正确；

C、该实验表明了电能生磁，利用这一现象所揭示的原理可制成电磁铁，故C错误；

D、当滑动变阻器滑动片P向右端移动时，变阻器接入电路的电阻变小，电路中电流变大，则电磁铁的

磁性变强，故D正确；故选C。

7.电梯为居民上下楼带来很大的便利，出于安全考虑，电梯设置了超载自动报警系统，其工作原理如图

所示，电梯厢底层装有压敏电阻K、R2为保护电阻，K为动触点，A、B为静触点，当出现超载情况时，

电铃将发出报警声，此时电梯（能/不能）运行，电磁铁的上端是极，电梯超载时报警说明

压敏电阻的阻值随压力增大而。

【答案】不能；S；减小。

【解析】工作时，电流从电磁铁的下面导线流入，利用安培定则判断出电磁铁的下端为N极，上端为

S极；

正常情况下（未超载时），衔铁没有被弹簧拉起，K与静触点A接触，电梯正常工作；

超载时，随着压力的增大，压敏电阻的阻值随着减小，电路中的电流逐渐增大，电磁铁的磁性逐渐增

强，动触点K与静触点B接触，电铃报警，电梯不工作。

故答案为：不能；S；减小。

8.如图所示是探究电磁铁磁性特点的电路图，闭合开关后，其电磁铁的A端是极，当滑动变阻

器的滑片P向a端滑动时，电流表的示数（选填“变大”“变小”或“不变”），电磁铁的磁性（选

填，，变强，，，，变弱，，或，，不变，，）。

J.H

R

R

B

8

【解析】（1）根据安培定则可知，四指的方向为电流的方向，大拇指的方向即为N极的方向，故B为N

极，A为S极。

（2）当滑动变阻器的滑片P向a端滑动时，滑动变阻器接入的电阻变大，总电阻变大，电源电压不变，

故电流表的示数变小。

（3）电流变小，通电螺线管的磁性变弱。

9.如图所示的电路中，当开关S拨到a后，电磁铁左端为极，小磁针静止时，B端是极;

当开关S由a拨到b,调节滑动变阻器，使电流表的示数仍保持不变，则电磁铁的磁性（选填"增强”、

“不变”或“减弱”）。

【答案】(1)N；(2)S；(3)减弱。

【解析】从图可知，当开关S拨到a时，电流从螺线管的右端流入，左端流出，根据安培定则可知，

螺线管左端是N极，右端是S极。由磁极间的相互作用可知，小磁针静止时B端为N极。

在此实验装置中，保持电流不变，将开关S由a换到b,则减少了线圈的匝数，因此通电螺线管的磁性

减弱。

10.图示是学校走廊灯的自动制电路，走廊入口上方安装有反射式光电传感器，开关闭合时，当人靠近

到一定距离，从光电传感器上发射的红外线经人体反射后被接收器接收，接收器中的光敏电阻Ro的阻值减

小，通过定值电R的电流(选填“变大”、“变小”或“不变”)同时电磁铁的磁性(选填“变

强"、"变弱"、"不变”)，工作电路接通，灯泡L发光，图中电磁铁的上端是极。

S

S

C

【答案】变大：变强；S。

【解析】如图，自动控制电路的光敏电阻心与定值电阻R串联，由题意知，当人靠近到一定距离时,

从光电传感器上发射的红外线经人体反射后被接收器接收，接收器中的光敏电阻R