第二十章第3節(jié)+電磁鐵+電磁繼電器+課件+2022-2023學(xué)年人教版物理九年級(jí)

第二十章電與磁第3節(jié)

電磁鐵

電磁繼電器復(fù)習(xí)引入電流的磁效應(yīng)通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)安培定則電磁鐵一根條形磁體，它的周?chē)嬖谥艌?chǎng)。這種磁體是一種永久磁體。永久磁體可以吸引鐵釘、曲別針、鋼針等鐵磁性材料制作的物體。如果把一根導(dǎo)線(xiàn)繞成螺線(xiàn)管，再在螺線(xiàn)管內(nèi)插入鐵芯，當(dāng)有電流通過(guò)時(shí)，它會(huì)有較強(qiáng)的磁性。這種磁體，在有電流通過(guò)時(shí)有磁性，沒(méi)有電流時(shí)就失去磁性。我們把這種磁體叫作電磁鐵（electromagnet）。電磁鐵家里的一些電器，如電冰箱、吸塵器中都有電磁鐵。在工地、碼頭，以及一些車(chē)間、貨場(chǎng)，人們常?？梢钥吹诫姶牌鹬貦C(jī)在工作（見(jiàn)右圖）。電磁起重機(jī)的主要部件之一是電磁鐵。電磁鐵的磁性實(shí)際上，根據(jù)工作的性質(zhì)不同，需要電磁鐵的磁性強(qiáng)弱也不同。那么電磁鐵磁性的強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)呢？我們知道，磁性強(qiáng)的磁體對(duì)鐵磁性物質(zhì)作用力大，研究電磁鐵時(shí)，可以根據(jù)它吸引鐵塊、鐵釘或曲別針等的多少來(lái)判斷它的磁性強(qiáng)弱。想想議議用一根導(dǎo)線(xiàn)和一枚鐵釘可以制作一個(gè)電磁鐵（見(jiàn)右圖）。怎樣可以使這個(gè)電磁鐵的磁性較強(qiáng)？電磁鐵的磁性首先，電磁鐵只有在線(xiàn)圈中通有電流時(shí)才有磁性，那么電流的大小應(yīng)該會(huì)影響電磁鐵磁性的強(qiáng)弱。其次，構(gòu)成電磁鐵的主要部件是線(xiàn)圈，線(xiàn)圈的形狀和匝數(shù)可能也會(huì)影響電磁鐵的磁性強(qiáng)弱。那么，對(duì)于外形相同的線(xiàn)圈，電磁鐵磁性的強(qiáng)弱跟線(xiàn)圈的匝數(shù)會(huì)有怎樣的關(guān)系？演示把滑動(dòng)變阻器、電流表和一定匝數(shù)的線(xiàn)圈（內(nèi)部有鐵釘）串聯(lián)起來(lái)，通過(guò)開(kāi)關(guān)接到電源上。調(diào)整變阻器的滑片，改變電路中的電流。觀(guān)察通入不同大小的電流時(shí)，電磁鐵吸引曲別針的數(shù)目有什么變化。改換不同匝數(shù)的螺線(xiàn)管，比較不同匝數(shù)電磁鐵的磁性。電磁鐵的磁性從實(shí)驗(yàn)可以看出，匝數(shù)一定時(shí)，通入的電流越大，電磁鐵的磁性越強(qiáng)；電流一定時(shí)，外形相同的螺線(xiàn)管，匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強(qiáng)。電磁鐵的實(shí)際用途很多，最直接的應(yīng)用之一是電磁起重機(jī)。電磁鐵安裝在吊車(chē)上，通電后吸起大量鋼鐵，移動(dòng)到另一個(gè)位置后切斷電流，鋼鐵被放下。大型電磁起重機(jī)一次可以吊起幾噸鋼材。在電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電鈴和電磁繼電器里也用到電磁鐵。全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水閥門(mén)，衛(wèi)生間里感應(yīng)式?jīng)_水器的閥門(mén)，也都是由電磁鐵控制的。電磁鐵的磁性目前許多國(guó)家在研制高速磁浮列車(chē)，其上所用的磁體大多是通有強(qiáng)大電流的電磁鐵。磁浮列車(chē)的車(chē)廂和鐵軌上分別安放著磁體，磁極相對(duì)。由于磁極間的相互作用，列車(chē)能夠在鐵軌上方幾厘米的高度上飛馳，避免了來(lái)自車(chē)輪與軌道之間的摩擦力，突破了以往列車(chē)的速度極限，每小時(shí)可運(yùn)行500km以上。這幾乎達(dá)到了短程飛機(jī)的航速，并且噪聲低、動(dòng)力損耗少、穩(wěn)定性高。2003年，我國(guó)上海市龍陽(yáng)路至浦東機(jī)場(chǎng)的磁浮鐵路成為世界上第一條商業(yè)運(yùn)營(yíng)的磁浮鐵路。電磁繼電器驅(qū)動(dòng)巨大機(jī)器的電流可能達(dá)到幾十安、幾百安。在工廠(chǎng)里，我們常常看到工人師傅利用按鈕來(lái)控制機(jī)器（見(jiàn)右圖），難道強(qiáng)大的電流就在按鈕下面流過(guò)？不，用手直接控制強(qiáng)大的電流或操作高壓電路是很危險(xiǎn)的，工人師傅按下的只是繼電器的開(kāi)關(guān)，而電源的接通和斷開(kāi)是由繼電器控制的。那么，什么是繼電器？它是怎樣工作的？電磁繼電器繼電器是利用低電壓、弱電流電路的通斷，來(lái)間接地控制高電壓、強(qiáng)電流電路通斷的裝置。電磁繼電器就是利用電磁鐵來(lái)控制工作電路的一種開(kāi)關(guān)。電磁繼電器的結(jié)構(gòu)如右圖所示，由電磁鐵、銜鐵、彈簧、觸點(diǎn)組成。其工作電路由低壓控制電路和高壓工作電路兩部分構(gòu)成。電磁繼電器當(dāng)較低的電壓加在接線(xiàn)柱D、E兩端，較小的電流流過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，電磁鐵把銜鐵吸下，使B、C兩個(gè)接線(xiàn)柱所連的觸點(diǎn)接通，較大的電流就可以通過(guò)B、C帶動(dòng)機(jī)器工作了。工人師傅的按鈕只控制電磁鐵電流的通斷，而高電壓、強(qiáng)電流電路的通斷則由B、C兩個(gè)觸點(diǎn)控制，這樣人們就可以安全方便地操縱大型機(jī)械了。電磁鐵

電磁繼電器定義：當(dāng)在通電螺線(xiàn)管內(nèi)部插人鐵芯后，鐵芯被通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)磁化，這樣就組成了一個(gè)電磁鐵。構(gòu)成及原理：電磁鐵主要由線(xiàn)圈、鐵芯及銜鐵三部分組成，鐵芯和銜鐵一般用軟磁材料制成。鐵芯一般是靜止的，線(xiàn)圈總是裝在鐵芯上。電磁鐵是根據(jù)電流的磁效應(yīng)及通電螺線(xiàn)管中加人鐵芯磁性增強(qiáng)的原理工作的。電磁鐵只有在通電的情況下有磁性，斷電則磁性消失。知識(shí)點(diǎn)一：電磁鐵電磁鐵

電磁繼電器探究影響電磁鐵的磁性強(qiáng)弱的因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材兩個(gè)相同的大鐵釘，一些絕緣導(dǎo)線(xiàn)，以及開(kāi)關(guān)、電源、滑動(dòng)變阻器、一些曲別針和電流表并組裝成電磁鐵，將其接在電路中，觀(guān)察其吸引曲別針的數(shù)量來(lái)確定其磁性的強(qiáng)弱。實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。知識(shí)點(diǎn)二：電磁鐵的磁性電磁鐵

電磁繼電器實(shí)驗(yàn)過(guò)程：（1）保持線(xiàn)圈匝數(shù)一定，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器改變電路中的電流大小，判斷電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流大小之間的關(guān)系；（2）保持電流大小一定，改變線(xiàn)圈匝數(shù)，判斷電磁鐵磁性強(qiáng)弱與線(xiàn)圈匝數(shù)數(shù)量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：（1）電流越大，鐵釘吸引的大頭針數(shù)量越多；（2）線(xiàn)圈匝數(shù)越多，鐵釘吸引的大頭針數(shù)量越多。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，可以得出影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素為通過(guò)電磁鐵的電流和電磁鐵線(xiàn)圈的匝數(shù)。對(duì)于同一電磁鐵，在線(xiàn)圈匝數(shù)一定時(shí)，電流越大，磁性越強(qiáng)；在通過(guò)電流大小一定時(shí)，匝數(shù)越多，磁性越強(qiáng)。知識(shí)點(diǎn)二：電磁鐵的磁性電磁鐵

電磁繼電器構(gòu)成：電磁繼電器一般由電磁鐵、銜鐵、彈簧片、觸點(diǎn)等組成，其工作電路由低壓控制電路和高壓工作電路兩部分構(gòu)成。下圖為電磁繼電器圖示。知識(shí)點(diǎn)三：電磁繼電器電磁鐵

電磁繼電器原理：在線(xiàn)圈兩端加上一定的電壓，線(xiàn)圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線(xiàn)圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。電磁繼電器就是用低電壓、弱電流去控制高電壓、強(qiáng)電流的一種控制開(kāi)關(guān)，其作用是自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等。知識(shí)點(diǎn)三：電磁繼電器電磁鐵

電磁繼電器應(yīng)用：電磁繼電器主要用于自動(dòng)控制。常應(yīng)用在溫度自動(dòng)報(bào)警器、鍋爐壓力自動(dòng)報(bào)警器、自動(dòng)水位顯示器、防汛報(bào)警器等自動(dòng)化設(shè)備。知識(shí)點(diǎn)三：電磁繼電器課堂練習(xí)例題1：下列關(guān)于電磁鐵的說(shuō)法中，正確的是（

）。

A.

電磁鐵是永久磁鐵B.

電磁鐵是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制成的C.

電磁鐵的磁性強(qiáng)弱只與線(xiàn)圈匝數(shù)有關(guān)D.

電磁鐵的鐵芯是用軟磁性材料制成的D知識(shí)點(diǎn)一：電磁鐵課堂練習(xí)【解析】電磁鐵不是永久磁鐵，它磁性的有無(wú)跟電流的通斷有關(guān)，選項(xiàng)A不符合題意；電磁鐵是利用電流的磁效應(yīng)制成的，選項(xiàng)B不符合題意；電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與電流的大小和線(xiàn)圈的匝數(shù)有關(guān)，選項(xiàng)C不符合題意；因?yàn)檐洿判圆牧系拇判圆荒鼙Ａ粝聛?lái)，所以鐵芯需用軟磁性材料制成，選項(xiàng)D符合題意。課堂練習(xí)例題2：如圖所示，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S，且將滑動(dòng)變阻器滑片P向右移動(dòng)時(shí)，圖中的電磁鐵（

）。A.

a

端是N極，磁性減弱B.

b

端是N極，磁性減弱C.

a

端是S極，磁性增強(qiáng)D.

b

端是N極，磁性增強(qiáng)B知識(shí)點(diǎn)二：電磁鐵的磁性課堂練習(xí)【解析】如圖所示，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S，電流從左邊的導(dǎo)線(xiàn)流入電磁鐵，根據(jù)安培定則可判斷出b端為N極，a端為S極；同時(shí)滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻變大，電路中的電流變小，電磁鐵磁性減弱。課堂練習(xí)例題3：如圖所示是一個(gè)水位自動(dòng)報(bào)警器的原理圖。水位沒(méi)有到達(dá)金屬塊A時(shí)，綠燈亮；水位到達(dá)金屬塊A時(shí)，紅燈亮。下列關(guān)于它的工作原理的討論中，正確的是（

）。A.

紅燈亮?xí)r電磁鐵無(wú)磁性B.

水位高低決定電磁鐵有無(wú)磁性C.

綠燈亮?xí)r電磁鐵有磁性D.

電磁鐵的鐵芯是永磁體B知識(shí)點(diǎn)三：電磁繼電器課堂練習(xí)【解析】當(dāng)水位沒(méi)有達(dá)到A時(shí)，電磁鐵沒(méi)有磁性，只有綠燈亮；同時(shí)當(dāng)水位到達(dá)A時(shí)電路接通，電磁鐵有磁性，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下與紅燈接通，紅燈亮，故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；若電磁鐵的鐵芯是一個(gè)永磁體時(shí)，即該電磁鐵始終有磁性，故此時(shí)不管開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或閉合，紅燈始終亮，故不能起到報(bào)警的作用，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；據(jù)上面的分析不難看出，水位高低決定電磁鐵有無(wú)磁性，進(jìn)而才能決定是哪一個(gè)燈泡發(fā)光，故選項(xiàng)B正確。實(shí)戰(zhàn)演練例題1：如圖所示，把一根包有絕緣層的導(dǎo)線(xiàn)繞在鐵釘上，把導(dǎo)線(xiàn)兩端的絕緣層刮去，接上干電池后，鐵釘（

）。A知識(shí)點(diǎn)一：電磁鐵A.

有磁性B.

會(huì)熔化C.

有電流流過(guò)D.

兩端對(duì)小磁針北極都有吸引力實(shí)戰(zhàn)演練例題2：關(guān)于電磁鐵，下列說(shuō)法中正確的是（

）。B知識(shí)點(diǎn)一：電磁鐵A.

電磁鐵是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制作的B.

電磁繼電器中的磁體，必須用電磁鐵C.

電磁繼電器中的磁體，可以用永磁體，也可以用電磁鐵D.

電磁鐵中的鐵芯，可以用鋼棒代替實(shí)驗(yàn)探究【解析】電磁鐵是利用電流的磁效應(yīng)制成的，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電磁繼電器中的磁體，必須用電磁鐵，通過(guò)電流的通斷控制磁性的有無(wú)，不能用永磁體，故選項(xiàng)B正確；電磁繼電器中的磁體，必須用電磁鐵，通過(guò)電流的通斷控制磁性的有無(wú)，不能用永磁體，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；鋼棒是永磁體，磁化后不容易退磁，故不能用鋼棒代替鐵芯，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。實(shí)戰(zhàn)演練例題3：小紅同學(xué)在做“探究電磁鐵”實(shí)驗(yàn)中，使用兩個(gè)相同的大鐵釘繞制成電磁鐵進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖所示，下列說(shuō)法中正確的是（

）。C知識(shí)點(diǎn)二：電磁鐵的磁性A.

電磁鐵A的磁性比電磁鐵B的磁性強(qiáng)B.

要使電磁鐵磁性增強(qiáng)，應(yīng)將變阻器的滑片向右移動(dòng)C.

若將兩電磁鐵上部靠近，會(huì)相互排斥D.

B線(xiàn)圈的匝數(shù)多，通過(guò)B線(xiàn)圈的電流小于通過(guò)A線(xiàn)圈的電流實(shí)驗(yàn)探究【解析】由圖可知，B電磁鐵吸引大頭針數(shù)目多，所以B電磁鐵的應(yīng)該比A電磁鐵的磁性強(qiáng)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；要使電磁鐵磁性增強(qiáng)，應(yīng)將變阻器的滑片向左移動(dòng)，因?yàn)榛笠苿?dòng)后電路中電阻減小，電流增大，電磁鐵的磁性增強(qiáng)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)安培定則判斷兩個(gè)電磁鐵的上部都是N極，下部都是S極，兩個(gè)電磁鐵的上部靠近會(huì)出現(xiàn)排斥現(xiàn)象，故選項(xiàng)C正確；A和B兩個(gè)電磁鐵串聯(lián)在電路中，通過(guò)兩個(gè)電磁鐵的電流是相等的，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。實(shí)戰(zhàn)演練例題4：如圖所示的電路中，電源電壓不變，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片P向a端移動(dòng)時(shí)，下列判斷中正確的是（

）。A.

電流表示數(shù)變小，螺線(xiàn)管磁性減弱，上端為N極B.

電流表示數(shù)變小，螺線(xiàn)管磁性減弱，下端為N極C.

電流表示數(shù)變大，螺線(xiàn)管磁性增強(qiáng)，上端為S極D.

電流表示數(shù)變大，螺線(xiàn)管磁性增強(qiáng)，下端為S極A知識(shí)點(diǎn)二：電磁場(chǎng)的磁性實(shí)戰(zhàn)演練例題5：如圖所示為一種溫度自動(dòng)報(bào)警器的原理圖，在水銀溫度計(jì)的頂端封入一段金屬絲，下列說(shuō)法中正確的是（

）。A.

溫度升高至74℃時(shí)，L1亮燈報(bào)警B.

溫度升高至74℃時(shí)，L2

亮燈報(bào)警C.

溫度升高至78℃時(shí)，L1亮燈報(bào)警D.

溫度升高至78℃時(shí)，L2亮燈報(bào)警D知識(shí)點(diǎn)三：電磁繼電器實(shí)戰(zhàn)演練例題6：如圖所示是拍攝機(jī)動(dòng)車(chē)闖紅燈的工作原理示意圖。光控開(kāi)關(guān)接收到紅燈發(fā)出的光會(huì)自動(dòng)閉合，壓力開(kāi)關(guān)受到機(jī)動(dòng)車(chē)的壓力會(huì)閉合，攝像系統(tǒng)在電路接通時(shí)可自動(dòng)拍攝違規(guī)車(chē)輛。下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是（

）。A.

只要光控開(kāi)關(guān)接收到紅光，攝像系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)拍攝B.

機(jī)動(dòng)車(chē)只要駛過(guò)埋有壓力開(kāi)關(guān)的路口，攝像系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)拍攝C.

只有光控開(kāi)關(guān)和壓力開(kāi)關(guān)都閉合時(shí)，攝像系統(tǒng)才會(huì)自動(dòng)拍攝D.

若將光控開(kāi)關(guān)和壓力開(kāi)關(guān)并聯(lián)，也能起到相同的作用C知識(shí)點(diǎn)三：電磁繼電器實(shí)驗(yàn)探究【解析】分析題意可知，只有光控開(kāi)關(guān)和壓力開(kāi)關(guān)都閉合時(shí)，攝像系統(tǒng)才會(huì)自動(dòng)拍攝，因此A和B兩個(gè)選項(xiàng)的說(shuō)法錯(cuò)誤；分析可見(jiàn)，光控開(kāi)關(guān)和壓力開(kāi)關(guān)是相互牽制、相互影響的，因此這兩個(gè)開(kāi)關(guān)只能串聯(lián)，不能并聯(lián)，所以選項(xiàng)D的說(shuō)法錯(cuò)誤。知識(shí)要點(diǎn)一、電磁鐵電磁鐵：插入鐵心的通電螺線(xiàn)管。影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素：1.

線(xiàn)圈中間插入鐵芯后，磁性增強(qiáng)。2.

通過(guò)電磁鐵的電流越大，它的磁性越強(qiáng)。3.

在電流一定時(shí)，外形相同的