《第3节 电磁铁 电磁继电器 第1课时》示范课教学设计【初中物理人教版九年级】

2/2第3节电磁铁电磁继电器教学设计教学目标1．能描述电磁铁，说明电磁铁的特点和工作原理。2．能通过实验，得出电磁铁强弱与哪些因素有关。3．能说明电磁继电器的结构及工作原理。教学重难点教学重点电磁铁的磁性。教学难点电磁继电器的工作原理及其应用。教学用具电磁铁、电磁继电器、漆包线、规格相同的铁钉2根、电源、开关、导线、大头针、滑动变阻器等。相关资源图片等。教学过程课堂引入在废品站里，巨大的电磁起重机吸起几吨重的废钢铁，并把它们放到大型汽车上……你知道，它怎么能随意地把钢铁吸住或放下呢？新知讲解一、电磁铁、电磁铁的磁性原来电磁起重机是利用电磁铁来工作的，什么是电磁铁呢？在螺线管内插入铁芯后，在有电流通过时有较强的磁性，没有电流时就失去了磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁。接下来我们再了解一下通电螺线管的磁场。通电螺线管是由许多匝线圈串联而成的，其磁场是每匝线圈所产生磁场的叠加。1．电磁铁磁性强弱与线圈的匝数有没有关系呢？下面我们比较一下电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系。可以提出以下猜想：线圈的匝数越多，磁性越强。实验设计把两个电磁铁串联接入电路中，以保证通过两个电磁铁的电流大小相同。实验分析我们看到：在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。2．电流的磁效应告诉我们电可以产生磁。于是提出猜想：电流越大，磁性越强。实验设计1要探究电磁铁磁性强弱与电流大小关系，就应该控制线圈的匝数不变，只改变电路中的电流大小，再观察比较电磁铁吸引回形针的数量。那怎样改变电路中电流的大小呢？有同学就提出这样的措施：根据欧姆定律I=U/R，线圈匝数不变，电阻R就不变，改变电压U，电流I变化。实验分析1电磁铁磁性的强弱与电流大小的关系：在线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁的磁性越强。实验设计2除了改变电压，还可以怎样改变电路中电流的大小呢？如图所示，在电路中加入滑动变阻器，移动滑动变阻器的滑片，改变电路中的电流，观察电磁铁吸引回形针的数量。实验分析2我们同样可以得出电磁铁磁性的强弱与电流大小的关系是：在线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁的磁性越强。3．电磁铁的应用电磁铁可以通过增加匝数和增大电流来增大磁性强度，在生活中有广泛的应用，如电磁起重机、电磁吸床、电磁锁、感应水龙头等。你坐过高速列车吗？磁浮列车是怎么工作的呢？原来，它的车身及运行轨道上都装有绕着线圈的电磁铁，通电后均会产生磁性。车身与轨道间在磁作用下悬浮，从而达到减小摩擦阻力的作用。二、电磁继电器1．利用电磁继电器自动控制如图所示的电路，需要人手去闭合开关，电铃才会响。倘若去掉开关，希望在AB之间插入一个“自动装置”，能够自动控制电铃的工作状态，你能做得到吗？AAB我们利用这一装置完成这个任务。如下图所示，当弹簧处于原长时，杆是上扬的状态，AB两点间断开，电铃不响；若用力压下铁杆，左侧的弹簧被拉伸，AB两点间接通，电铃开始工作；倘若撤掉压力，杆在弹力的作用下恢复上扬的状态，AB再次断开。好像也没有实现自动控制，怎么办呢？我们可以尝试将电磁铁放在铁质杆的下面，用另外一个开关和电源控制电磁铁的通电和断电。如下图所示。开关断开时，没有电流经过电磁铁，电磁铁没有磁性，衔铁处于上扬的状态，电铃不工作；闭合开关，电流经过电磁铁，电磁铁产生磁性，将衔铁吸下，电铃开始工作。教师展示图片，如图所示的电路板，黄色方框里便是我们使用的电磁铁，而上方是一根铁质的长杆。电路中的AB分别对应着电路板上的A接线柱和B接线柱，且A接线柱与杆上的A´点相连，若杆接触到了B接线柱，也就相当于AB两接线柱相通。从实践中发现，利用这样的装置是能够实现电路通断的“自动控制”的，我们把这样的装置称为“电磁继电器”。接下来就让我们了解一下电磁继电器的结构及名称。2．电磁继电器的结构电磁继电器是由A衔铁、B动触点和静触点、C弹簧、D电磁铁组成的。我们把用来控制电磁铁磁性有无的电路称为控制电路，把右侧的电路称为工作电路。3．高压电路的远程控制我们把电磁铁所在的电路称为“低压控制电路”，把电磁起重机所在的电路称为“高压工作电路”。利用电磁继电器，实现了低压控制电路控制高压工作电路的通断，提高了操作的安全性。4．工作电路的自动切换GGG事实上，我们对控制电路或工作电路稍加以改进，自动化控制电路还可以达到更多的目的。如图所示的电路，我们在动触点的上方再加上一个静触点G。衔铁上扬时，与静触点G接触，此时灯泡亮；衔铁被吸下时，与静触点B接触，此时电铃响。这样就可以实现电铃与灯泡电路通断的“自动切换”了。典型例题例1在探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，小科设计了如图所示的电路。下列相关说法错误的是（）A．通过电磁铁A和B的电流相等 B．电磁铁A、B上方的磁极极性不同 C．电磁铁B的磁性强于电磁铁A的磁性 D．向右移动滑片P，电磁铁A、B的磁性都减弱解析：A选项，电磁铁A和B串联在电路中电流相等。说法正确。B选项，根据安培定则可以判断A电磁铁的磁极如图红色，B电磁铁的磁极如图蓝色，可以判断A、B上方的磁极极性相同。说法错误。C选项，AB电磁铁的电流相同，铁芯相同，B的线圈匝数多，B电磁铁磁性强。说法正确。D选项，向右移动滑片，电路电阻变大，电流变小。电磁铁的匝数、铁芯都没有变化，电流都变小，电磁铁磁性都变弱。说法正确。答案：B例2如图所示是智能扶手电梯工作原理图，其中R是压敏电阻，当有人乘梯时，压敏电阻受压阻值变化改变线圈中电流，引起电磁铁磁性强弱变化，使得电磁继电器动触点的位置变动电动机转速加快；当没有人乘梯时，电动机转速减慢减少耗电。下列选项正确的是（）A．电磁铁上端是N极 B．电磁铁的工作原理与发电机的工作原理相同 C．R的阻值随压力的增大而减小 D．电动机的工作原理是电磁感应解析：A选项，如图，当闭合开关时，电流从电磁铁的上端进入，根据安培定则可以判断电磁铁的下端是N极，上端是S极，故选项A错误。B选项，电磁铁是通电流之后具有磁性，断电流时没有磁性，是根据电流的磁效应工作的，发电机是根据电磁感应原理工作的，原理不同，故选项B错误。C选项，当没有人乘梯时，电动机转速减慢减少耗电，说明电动机两端的电压减小，电动机和定值电阻R1串联在电路中，说明衔铁被弹簧拉起，动触头和上面的静触头接通，此时控制电路中的磁性较弱，电路中电阻较大，所以压敏电阻的阻值较大，当有人乘坐电梯时，电动机转速较快，电动机两端的电压较大，只有电动机接入电路，衔铁被电磁铁吸引，动触头和下面的静触头接通，说明电磁铁的磁性较大，控制电路的电流较大，压敏电阻的阻值较小，可以判断压敏电阻的阻值R随着压力的增大而减小，故选项C正确。D、电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力而运动，故选项D错误。答案：C课堂小结1．如果将一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流流过时，它会有很强的磁性。这种磁体，在有电流时有磁性，没有电流时就会失去磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁。2．影响电磁铁磁性强弱的因素有电流的大小、线圈的匝数和有无铁芯，电流越大、线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越