20.3 电磁铁 电磁继电器 课件（内嵌视频）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教学目标1.了解电磁铁的结构及其在生产生活中的应用，能利用电磁铁的知识解决生活中的实际问题。2.经历分析电磁铁、电磁继电器的结构及其工作原理的过程，发展分析推理能力。3.通过制作简易的电磁起重机，培养提出和解决问题、总结归纳的科学探究能力。4.结合电磁铁在生产生活中的应用，体会物理学的应用价值，关注科学技术对社会发展的影响。问题一根条形磁体，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?电磁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，它就会有较强的磁性。我们把这种磁体叫作电磁铁(electromagnet)。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(右图)。电磁起重机的主要部件之一是电磁铁，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。大型电磁起重机一次可以吊起几吨钢材。你能制作一个简易的电磁起重机吗?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(右图)。把电源、电磁铁及串联起来，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。如何使你制作的电磁铁磁性增强?首先，电磁铁只有在线圈中通有电流时才有磁性，那么电流的大小应该会影响电磁铁磁性的强弱。怎样改变线圈中电流的大小?改变串联的干电池的节数或移动滑动变阻器的滑片的位置需要什么器材?滑动变阻器电源或大铁钉导线漆包线开关或U形铁芯或细硬芯铜导线思考上述问题并提出改进措施，让你的“起重机”能吸引更多的曲别针。其次，构成电磁铁的主要部件是线圈，线圈的形状和匝数可能也会影响电磁铁的磁性强弱。对于外形相同的线圈，电磁铁磁性的强弱跟线圈的匝数会有怎样的关系?探究电磁铁磁性强弱与那些因素有关的视频从以上实践活动中可以看出，匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强;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。电磁铁的优点是:它磁性的有无可由通断电来控制，磁性的强弱可由电流的大小来控制，它的磁极性质可以通过改变电流方向来改变。电磁铁的实际用途还有很多。在电动机、发电机里会用到电磁铁。电动机电动机的构造定子就是电磁铁灰色部分是铁芯红铜色部分是线圈发电机发电机的构造转子就是电磁铁蓝色部分是铁芯浅紫色部分是线圈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，也都是由电磁铁控制的。电磁选矿机利用电磁铁分离磁性矿物与非磁性矿物磁悬浮列车(如下图所示)所用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁。电磁铁通过磁体间的相互作用使列车悬浮在轨道上，避免了来自车轮与轨道之间的摩擦，突破了以往列车的速度极限。电磁继电器驱动巨大机器的电流可能有几十安、几百安。在工厂里，我们常常看到工人师傅利用按钮来控制机器(右图)，难道强大的电流就在按钮下面流过?不，用手直接控制强大的电流或操作高压电路是很危险的。我们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?电磁继电器(右图)就是利用电磁铁来控制这类电路的一种开关。电磁继电器的结构如右图所示，它由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等组成。触点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（如下图）。低压控制电路高压工作电路当较低的电压加在接线柱D、E两端，DE较小的电通过线圈时，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个接线柱所连的触点接通，BC较大的电流就可以通过B、C带动电动机工作了。工人师傅所按的按钮只控制电磁铁电流的通断，而高电压、强电流电路的通断则由B、C两个接柱所连的触点控制,这样人们就可以安全、方便地操纵大型机械了。高压电源1.关于电磁铁，下列说法中正确的是（）A.电磁铁内部的铁芯最好用钢材料制成B.电磁铁的磁极不能改变C.电磁铁磁性的强弱与通入电流的方向有关D.电磁铁磁性的强弱与通入电流的大小有关钢被磁化后会成为永磁体，撤去外部磁场后也不会失去磁性，做不到通电时有磁性、断电时无磁性，A错误；电磁铁的磁极会随着电流方向的改变而改变，B错误；电磁铁磁性的强弱与通入电流的大小，与电流方向无关，C错误；电磁铁磁性的强弱与通入电流的大小有关，D正确。D2.如右图所示，闭合开关S，将滑片P缓慢向左移动的过程中，下列分析正确的是() A.电磁铁的磁性将变弱B.弹簧测力计的示数将减小C.电磁铁的上端是N极 D.弹簧测力计的示数将增大将滑片P缓慢向左移动的过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，定值电阻的阻值不变，电路中的总电阻变小；电路的总电压不变，电路中的电流变大，所以电磁铁的磁性变强，A错误;根据安培定则可以判定出，通电螺线管的上端是S极、下端是N极。因为通电螺线管的上端是S极，条形磁体的下端也是S极，同名磁极相互排斥，弹簧测力计的示数变小；又因为滑片P缓慢向左移动的过程中，电路中的电流变大，所以电磁铁的磁性变强，通电螺线管对条形磁体的排斥力也变强，这也会弹簧测力计的示数变小,B正确；2.如右图所示，闭合开关S，将滑片P缓慢向左移动的过程中，下列分析正确的是() A.电磁铁的磁性将变弱B.弹簧测力计的示数将减小C.电磁铁的上端是N极 D.弹簧测力计的示数将增大根据安培定则可判定，通电螺线管的上端是S极、下端是N极，C错误;根据安培定则可以判定出，通电螺线管的上端是S极、下端是N极。因为通电螺线管的上端是S极，条形磁体的下端也是S极，同名磁极相互排斥，弹簧测力计的示数变小；又因为滑片P缓慢向左移动的过程中，电路中的电流变大，所以电磁铁的磁性变强，通电螺线管对条形磁体的排斥力也变强，这也会弹簧测力计的示数变小,D错误。BA.光控开关闭合时，电磁铁的上端为N极B.电磁铁是利用电流的磁效应工作的C.电磁继电器的本质是一个利用电磁铁控制工作电路的开关D.对调控制电路电源的正、负极时，该装置不能正常工作3.如图所示是一种“闯红灯违规证据模拟器”的工作原理图。当汽车闯红灯时，压敏电阻受到车的压力，其阻值变小，光控开关会接收到红光自动闭合，电控照相机工作，拍摄违规车辆。下列说法中不正确的是()光控开关闭合时，控制电路中有了电流，根据安培定则可以判断出，电磁铁的上端为N极,A正确;电磁铁就是利用电流的磁效应工作的，B正确;A.光控开关闭合时，电磁铁的上端为N极B.电磁铁是利用电流的磁效应工作的C.电磁继电器的本质是一个利用电磁铁控制工作电路的开关D.对调控制电路电源的正、负极时，该装置不能正常工作3.如图所示是一种“闯红灯违规证据模拟器”的工作原理图。当汽车闯红灯时，压敏电阻受到车的压力，其阻值变小，光控开关会接收到红光自动闭合，电控照相机工作，拍摄违规车辆。下列说法中不正确的是()电磁继电器的本质就是一个利用电磁铁控制工作电路的开关,C正确；对调控制电路电源的正、负极时，通过电磁铁的电流的方向改变，磁极性质改变，但该装置仍具有磁性，能正常工作,D错误。D4.(多选)如图所示是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置的电路图，下列关于该报警装置的叙述，正确的是()A.电磁铁的上端为S极B.温度计中的水银是绝缘体C.自动报警器中的电磁铁应用了电流的磁效应D.想要调高报警的温度，可以适当升高金属丝的位置根据安培定则可以判断出，电磁铁的下端是S极，上端是N极，A错误;温度计中的水银是导体，B错误;自动报警器中的电磁铁应用了电流的磁效应，C正确;温度计里的水银柱与上面的金属丝接触而形成闭合回路，控制电路中有了电流，此时电磁铁将衔铁吸下来，电铃发出响声，完成报警，想要调高报警的温度，可以将金属丝向上移动，D正确。DC5.如图所示是兴趣小组同学设计的运动音乐踏板装置，踩下或松开踏板，两音乐灯交替工作。下列描述正确的是()A.踏板与电磁铁是并联的 B.踩下踏板时绿灯亮、红灯灭C.松开踏板时，动触点与b接触D.增大R的阻值，可增大电磁铁对衔铁的吸引力由题图可知，踏板与电磁铁是串联的，A错误;踩下踏板时，左边的控制电路接通，电磁铁有磁性，将衔铁吸下，动触点与b接触，绿灯连入工作电路中，而红灯所在电路断开，故踩下踏板时绿灯亮、红灯灭，B正确;5.如图所示是兴趣小组同学设计的运动音乐踏板装置，踩下或松开踏板，两音乐灯交替工作。下列描述正确的是()A.踏板与电磁铁是并联的 B.踩下踏板时绿灯亮、红灯灭C.松开踏板时，动触点与b接触D.增大R的阻值，可增大电磁铁对衔铁的吸引力松开踏板时，控制电路断开，电磁铁失去磁性，在弹簧弹力的作用下，动触点与a接触，与b分离，C错误;增大R的阻值，由欧姆定律可知，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变小，减小了电磁铁对衔铁的吸引力，D错误BA.该装置使用的是煤油温度计B.该装置能使鱼缸中的水温大致保持在18°CC.电磁铁上端的磁极是N极D.当温度未达到设定温度时，小型电热器B一直工作6.小红利用电磁继电器设计了一个自动恒温加热鱼缸，如图所示，A为一段软导线，B为一个小型电热器。下列说法中正确的是()温度计与电路连接，煤油不导电，故不可能是煤油温度计，A错误；由题图可知，当温度计中的液柱到达26°C时，控制电路接通，电磁铁吸引衔铁，切断工作电路而停止加热，故该装置能使鱼缸中的水温维持在26°C，B错误;A.该装置使用的是煤油温度计B.该装置能使鱼缸中的水温大致保持在18°CC.电磁铁上端的磁极是N极D.当温度未达到设定温度时，小型电热器B一直工作6.小红利用电磁继电器设计了一个自动恒温加热鱼缸，如图所示，A为一段软导线，B为一个小型电热器。下列说法中正确的是()由题图可知，电磁铁正面电流方向向左，根据安培定则可以判断出，电磁铁下端为N极，C错误;当温度未达到设定温度时，控制电路断路，电磁铁不工作，工作电路一直处于通路状态，小型电热器B一直工作,D正确。

D7.如图所示，条形磁体置于水平桌面上，电磁铁与条形磁体处于同一水平线放置，且左端固定，当开关S闭合，电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向下移动时，条形磁体始终保持静止，则在此过程中，条形磁体受到的摩擦力()A.方向向右，逐渐减小B.方向向右，逐渐增大C.方向向左，逐渐减小D.方向向左，逐渐增大由安培定则可以判断出，电磁铁右端为N极，则与条形磁体相互吸引，即条形磁体受到电磁铁向左的吸引力。条形磁体始终保持静止，所以它受到的吸引力和桌面给它的摩擦力是一对平衡力，大小相等，方向相反，所以条形磁体受到的摩擦力的方向是向右的。当滑片逐渐向下移动时，滑动变阻器连入电路的电阻逐渐增大，由欧姆定律可得线圈中的电流逐渐变小，则电磁铁的磁性逐渐变弱，故条形磁体受到电磁铁的吸引力逐渐变小，因条形磁体受的是平衡力，故它所受的摩擦力也逐渐减小。A正确。A8.如右图所示，这是一种检测汽车尾气的装置。其中气敏电阻的阻值会随着一氧化碳浓度的增大而减小，当一氧化碳的浓度超过规定的浓度时哪个灯亮起，哪个灯熄灭？请你说明原因。绿灯红灯开关闭合后，当汽车尾气中一氧化碳的浓度超过规定的浓度时，气敏电阻的阻值会减小到某个阻值，控制电路中的电流就会增大到一定的电流值，电磁铁的磁性就会增大到临界值而把衔铁吸引下来，使得工作电路中上方的触点开关断开，绿灯熄灭；同时下方的触点开关闭合，红灯亮起，显示汽车尾气中一氧化碳的浓度超标。9.如右图所示，这是一种监测机器温度是否过高的温度自动报警的装置。当机器的温度正常时，电灯亮，电扇不转动，电铃不响；当机器的温度过高时，电扇转动给机器降温，同时电铃响起，发出报警声。请你按以上说明连接好电路，并在适当位置画线来表示闭合的开关S，电扇与电铃工作时互不影响。答案如右图所示小结电磁铁电磁继电器├─电磁铁│├─原理：电流的磁效应│├─探究实验││├─比较磁性的强弱：比较吸引曲别针数目的多少││├─影响磁性的强弱的因素│││├─电流的大小│││└─导线匝数的多少││└─影响磁极性质的因素：螺线管中的电流方向│├─构造││├─螺线管、铁芯││└─电磁起重机│└─应用│├─电磁选矿机│├─磁悬浮列车│├─电铃│└─电磁继电器│├─构造：电磁铁、衔铁、弹簧、触点│├─实质：温度自动报警器│└─应用：远距离操纵练习与应用(1)如右图甲所示，把铁钉下端插入大头针盒中，闭合开关，提起铁钉，铁钉下端将吸附很多大头针。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？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。(2)如右图乙所示，闭合开关后移动滑动变阻器的滑片，无论滑片移到哪个位置，电磁铁B总能比电磁铁A吸附更多的大头针。这说明了什么?(1)吸引的大头针数量减少。说明在线圈匝数一定时，电流越小，电磁铁的磁性越弱。(2)说明在电流相同的情况下，匝数越多，电磁铁的磁性越强。2.右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。注意:虽然纯净的水是不导电的，但一般的水都能导电。水位没有到达金属块A时，线圈中没有电流通过