電磁鐵~電磁繼電器教案

-.z.第二十章 電與磁第三節(jié) 電磁鐵 電磁繼電器課程解讀一、學習目標：1.知道電磁鐵的構(gòu)造和工作原理。2.了解電磁鐵的磁性大小與通入電流的大小、電磁鐵的外形及匝數(shù)有關(guān)，磁極極性與通入的電流方向有關(guān)，有無磁性可由通斷電流控制。3.知道電磁鐵的有關(guān)應(yīng)用。4.了解電磁繼電器的構(gòu)造及工作原理。5.知道電磁繼電器的應(yīng)用。二、重點、難點：重點：研究電磁鐵的特點，電磁鐵的磁性強弱跟哪些因素有關(guān)系。難點：電磁繼電器的有關(guān)應(yīng)用。三、考點分析：1.考查重點：電磁鐵的特點和應(yīng)用，電磁繼電器的構(gòu)造、工作原理及應(yīng)用。2.題型：填空題、選擇題、實驗題。3.在中考中所占的分值為3-5分，占總分值的4％左右。知識梳理一、電磁鐵1.電磁鐵：內(nèi)部插入鐵芯的螺線管。2.影響電磁鐵磁性強弱的因素：電磁鐵線圈的匝數(shù)越多、線圈的橫截面積越大、通過線圈的電流越強，線圈的磁場就越強；線圈中間插入鐵芯后，磁場會大大增強3.優(yōu)點：電磁鐵磁性的有無用通斷電來控制，磁性強弱用電流大小來控制；它的南北極用電流方向來控制；使用起來非常方便。4.應(yīng)用：電磁起重機、電鈴、發(fā)電機、電動機等。二、電磁繼電器1.結(jié)構(gòu)：電磁繼電器由電磁鐵、銜鐵、彈簧、靜觸點、動觸點等組成。2.原理：電磁繼電器是利用電流的磁效應(yīng)工作的。3.電磁繼電器的實質(zhì)就是利用電磁鐵控制工作電路通、斷的開關(guān)。4.電磁繼電器的應(yīng)用：利用電磁繼電器可以實現(xiàn)用低電壓、弱電流來控制高電壓、強電流的工作；也可以實現(xiàn)遠距離操縱和自動控制。如：電鈴、水位自動報警器、防盜報警器等。電鈴水位自動報警器恒溫箱報警器防盜報警器三、電磁閥門1.結(jié)構(gòu)：電磁閥由閥體、滑閥、銜鐵、電磁線圈等組成。2.工作原理：電磁閥車門是通過改變線圈中電流的通斷，來實現(xiàn)磁性的有無的，電磁鐵的移動帶動滑閥移動，完成車門的關(guān)閉和打開。3.電磁閥的其他應(yīng)用：燃氣熱水器的電磁閥門、全自動洗衣機的進、排水系統(tǒng)等。四、磁懸浮列車1.磁懸浮列車的工作原理：磁懸浮列車主要依靠磁場作用來實現(xiàn)支撐、導(dǎo)向、牽引和制動功能。列車運行時，列車上的電磁鐵與軌道線圈產(chǎn)生的磁場發(fā)生相互作用使列車受到很大的向上的托力，列車就會浮在軌道的上方。使列車運行的摩擦減小，大大提高車速。2.磁懸浮列車的優(yōu)點：高速、舒適、無噪音、無污染、能耗低。典型例題知識點一：電磁鐵的特點和電磁鐵磁性強弱的影響因素例1.為什么電磁鐵的磁性比空心螺線管的磁性強得多？電磁鐵的鐵芯起什么作用？能用銅芯或鋁芯代替嗎？為什么？思路分析：1）題意分析：本題考查電磁鐵的特點2）解題思路：通電螺線管的內(nèi)部和外部都存在磁場，當插入鐵芯后，鐵芯被磁化變成一個磁體，它的磁極與通電螺線管的磁極相同。增強了螺線管的磁性，因此電磁鐵的磁性比空心螺線管的磁性強得多。解答過程：鐵芯被磁化變成一個磁體，它的磁極與通電螺線管的磁極相同。增強了螺線管的磁性。電磁鐵的鐵芯起了增強螺線管磁性的作用。不能用銅芯或鋁芯代替鐵芯，因為銅和鋁不是磁性材料，不能磁化，不能成為磁體。解題后的思考：在一個通電螺線管中插入一根軟鐵棒就制作成了一個電磁鐵，它的磁極與通電螺線管的磁極相同，增強了螺線管的磁性。例2.如圖所示，一根彈簧的上端固定，下端掛一個鐵塊a，鐵塊的正下方有一個電磁鐵b，滑動變阻器的滑動頭P初始時置于最右端。若b固定，閉合開關(guān)S，則鐵塊a_______移動；穩(wěn)定后，當金屬滑動頭P自右向左移動時，鐵塊a向______移動。SHAPE思路分析：1）題意分析：一根彈簧的上端固定，下端掛一個鐵塊a，鐵塊的正下方有一個電磁鐵b，滑動變阻器的滑動頭P初始時置于最右端。若b固定，閉合開關(guān)S，求鐵塊a的移動情況；穩(wěn)定后，當金屬滑動頭P自右向左移動時，求鐵塊a的移動情況。2）解題思路：在沒有閉合開關(guān)S前，電磁鐵b沒有磁性，鐵塊a只受重力作用。閉合開關(guān)S后，電磁鐵b中有電流通過，電磁鐵b有了磁性，對鐵塊a有了吸引力，所以鐵塊a向下移動。當滑動變阻器的滑動頭P自右向左移動時，滑動變阻器連入電路中的電阻減小，所以電路中的電流增大，電磁鐵b的磁性增強，對鐵塊a的吸引力增大，故鐵塊a向下移動。解答過程：向下，下。解題后的思考：電磁鐵的磁性強弱受通過線圈的電流影響。例3.小華同學在做“探究電磁鐵”的實驗中，使用兩個相同的大鐵釘繞制成電磁鐵進行實驗，如圖所示，下列說法中正確的是（）A.要使電磁鐵磁性增強，應(yīng)將變阻器的滑動片向右滑動B.電磁鐵能吸引的大頭針越多，表明它的磁性越強C.電磁鐵B磁性較強，所以通過它的電流較大D.若將兩電磁鐵上部靠近，會相互吸引思路分析：1）題意分析：本題考查探究電磁鐵磁性強弱的實驗2）解題思路：A選項滑片向右滑動，電阻變大，電流變小，電磁鐵的磁性變?nèi)?；B選項通過吸引大頭針的多少來判斷磁性強弱，正確；C選項兩個電磁鐵串聯(lián)電流相同，電磁鐵B磁性較強是因為線圈匝數(shù)多；D選項根據(jù)安培定則，兩個電磁鐵的上端都為N極，會相互排斥。解答過程：B解題后的思考：電磁鐵線圈的匝數(shù)越多、線圈的橫截面積越大、通過線圈的電流越強，線圈的磁場就越強；線圈中間插入鐵芯后，磁場會大大增強。例4.為了探究電磁鐵的磁性跟哪些因素有關(guān)，小麗同學作出以下猜想：猜想A：電磁鐵通電時有磁性，斷電時沒有磁性；猜想B：通過電磁鐵的電流越大，它的磁性越強；猜想C：外形相同的螺線管，線圈的匝數(shù)越多，它的磁性越強。為了檢驗上述猜想是否正確，小麗所在實驗小組通過交流與合作設(shè)計了以下實驗方案：用漆包線（表面涂有絕緣漆的導(dǎo)線）在大鐵釘上纏繞若干圈，制成簡單的電磁鐵。如圖所示的a、b、c、d為實驗中觀察到的四種情況。根據(jù)小麗的猜想和實驗，完成下面填空：（1）通過觀察電磁鐵吸引大頭針數(shù)目多少的不同，來判斷它的不同。（2）通過比較兩種情況，可以驗證猜想A是正確的。（3）通過比較兩種情況，可以驗證猜想B是正確的。（4）通過比較d中甲、乙兩電磁鐵，發(fā)現(xiàn)猜想C不全面，應(yīng)補充。思路分析：1）題意分析：本題考查探究電磁鐵磁性強弱的實驗的操作。2）解題思路：本實驗中通過觀察電磁鐵吸引大頭針數(shù)目的多少來判斷電磁鐵的磁性強弱，該方法為轉(zhuǎn)化法；研究磁性與電流的關(guān)系時，控制線圈匝數(shù)相同，研究磁性與線圈匝數(shù)的關(guān)系時，控制電流相同，用到控制變量法。解答過程：（1）磁性強弱（2）a、b（3）b、c（4）電流相同時，線圈的匝數(shù)越多，它的磁性越強。解題后的思考：電磁鐵線圈的匝數(shù)越多、線圈的橫截面積越大、通過線圈的電流越強，線圈的磁場就越強；線圈中間插入鐵芯后，磁場會大大增強，另外注意控制變量法和（轉(zhuǎn)化法）的使用。例5.如圖所示，閉合開關(guān)S，小鐵塊被吸起，下列說法正確的是[]A.將小鐵塊吸起的力是鐵芯與鐵塊之間的分子引力B.用手托住小鐵塊，將電源的正負極對調(diào)，閉合開關(guān)S，稍后手松開，小鐵塊一定落下C.滑動變阻器的滑片向上移動，小鐵塊可能落下D.滑動變阻器的滑片向下移動，小鐵塊可能落下思路分析：1）題意分析：閉合開關(guān)S，小鐵塊被吸起的情況分析。2）解題思路：通電螺線管和條形磁鐵一樣，都具有磁性，能夠吸引鐵類物質(zhì)；對調(diào)電源正負極，改變電流方向，能夠改變通電螺線管的磁極，但它仍然能夠吸引鐵類物質(zhì)；移動滑片，改變電流的大小，能夠改變通電螺線管的磁場強弱。磁場越強（弱），對鐵塊的吸引力就越大（小）。當吸引力小于重力時，鐵塊就要掉下來。解答過程：D解題后的思考：電磁鐵線圈通過線圈的電流越強，線圈的磁場就越強，對鐵塊的吸引力就越大。小結(jié)：在一個通電螺線管中插入一根軟鐵棒就制作成了一個電磁鐵。線圈的匝數(shù)越多、線圈的橫截面積越大、通過線圈的電流越強，線圈的磁場就越強；線圈中間插入鐵芯，磁性大大增強。知識點二：電磁繼電器的應(yīng)用例1.如圖甲所示，將一對磁性材料制成的彈性舌簧密封于玻璃管中，舌簧端面互疊，但留有間隙，就制成了一種磁控元件——干簧管，以實現(xiàn)自動控制。*同學自制了一個線圈，將它套在干簧管上，制成一個干簧繼電器，用來控制燈泡的亮滅，如圖乙所示。干簧繼電器在工作中所利用的電磁現(xiàn)象不包括（）A.電流的磁效應(yīng)B.磁場對電流的作用C.磁極間的相互作用D.磁化甲乙思路分析：1）題意分析：本題考查電磁繼電器的應(yīng)用。2）解題思路：右邊電路閉合后，通電螺線管有磁性，把干簧管內(nèi)的舌簧磁化，兩個舌簧重疊的部分磁極不同，相互吸引，把左邊電路接通，燈泡發(fā)光。解答過程：B解題后的思考：電磁繼電器的實質(zhì)就是利用電磁鐵控制工作電路通、斷的開關(guān)。例2.如圖是*強同學在研究性學習活動中為*倉庫設(shè)計的一種防盜報警器，其踏板放在倉庫的門口，電鈴和燈泡放在值班室內(nèi).觀察電路可知，這個報警器的工作原理是:有人踩踏板時________________；無人踩踏板時____________________________。思路分析：1）題意分析：本題考查防盜報警器的工作原理。2）解題思路：電磁繼電器實際上就是一個開關(guān)，利用電磁鐵吸引銜鐵，使工作電路以不同的方式接通。解答過程：綠燈不亮，電鈴響；綠燈亮，電鈴不響解題后的思考：電磁繼電器實際上就是一個開關(guān)。例3.如圖，用電磁繼電器控制電路。要求：當開關(guān)S閉合時，電動機工作，帶動抽水機向水箱送水；當開關(guān)S打開后，綠燈發(fā)光，告訴人們水箱中有水，在圖中畫上連接線。思路分析：1）題意分析：本題考查水位報警器的工作原理。2）解題思路：電磁繼電器實際上就是一個開關(guān)，利用電磁鐵吸引銜鐵，使工作電路以不同的方式接通。解答過程：解題后的思考：電磁繼電器實際上就是一個開關(guān)。小結(jié)：電磁繼電器的實質(zhì)就是利用電磁鐵控制工作電路通、斷的開關(guān)。電磁繼電器的應(yīng)用：利用電磁繼電器可以實現(xiàn)用低電壓、弱電流來控制高電壓、強電流的工作；也可以實現(xiàn)遠距離操縱和自動控制。提分技巧1.電磁鐵的特點：有無磁性可由通斷電流控制。2.電磁繼電器通過控制電路中的電流變化來改變電磁鐵的磁性，從而實現(xiàn)對工作電路的控制，進而實現(xiàn)利用低壓電路控制高壓電路，小電流控制大電流，達到遠距離操縱或自動控制的目的。預(yù)習導(dǎo)學1.通電導(dǎo)體在磁場中會受到力的作用，力的方向與導(dǎo)體中的電流方向和磁場方向有什么關(guān)系？2.直流電動機的工作原理是什么？3.怎樣改變直流電動機轉(zhuǎn)動的方向？同步練習（答題時間：45分鐘）一、選擇題1.如圖所示：c是條形磁鐵，d是軟鐵棒，閉合開關(guān)S時（）A.若c被吸引，則可判定b為電源正極B.若c被排斥，則可判定b為電源正極C.若d被吸引，則可判定a為電源正極D.若d被吸引，則可判定b為電源正極2.下列不屬于電磁鐵的應(yīng)用的是（）A.電磁繼電器B.電燈C.電磁起重機D.電鈴3.如圖所示，在電磁鐵的上方用彈簧懸掛著一條形鐵棒，開關(guān)S閉合后，當滑片P從a端向b端移動的過程中，會出現(xiàn)的現(xiàn)象是[]A.電流表示數(shù)變大，彈簧長度變長B.電流表示數(shù)變大，彈簧長度變短C.電流表示數(shù)變小，彈簧長度變長D.電流表示數(shù)變小，彈簧長度變短4.如圖所示，當閉合開關(guān)S，且將滑動變阻器滑片P向右移動時，圖中的電磁鐵（）A.a端是N極，磁性增強B.a端是S極，磁性增強C.b端是N極，磁性減弱D.b端是S極，磁性減弱二、填空題5.下圖是由電磁鐵P構(gòu)成的自動空氣開關(guān)的原理圖，當電路由于短路或__________等原因?qū)е码娏鬟^大時，_________的磁性變強，吸引銜鐵Q的力變大，使銜鐵轉(zhuǎn)動，閘刀在彈力的作用下自動開啟，切斷電路，起到保險作用。6.電磁繼電器的電路由____電路和____電路兩部分組成。利用電磁繼電器可進行________操作。7.在探究電磁鐵磁性的實驗中，我們發(fā)現(xiàn)，被吸引的大頭針都不是自然下垂的，而是處于相互排斥的狀態(tài)，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是___________________________________。8.如圖所示，開關(guān)S閉合時電磁鐵的左端為____極，要使電磁鐵的磁性增強，滑動變阻器的滑動頭P應(yīng)向___移動；要使電磁鐵沒有磁性則可以______________。9.把一枚大鐵釘彎成U形，制成一個U形電磁鐵，如圖，試在圖中標出電磁鐵的N、S極。10.光電門是常見的一種自動控制門，門上有一個光電管，也就是電眼。當有人靠近門時，光電管所在的控制電路的電流發(fā)生變化。假如電流是減少的，則開啟門的電動機應(yīng)該如何連接，請連接下圖電路，并指出靜觸點A、B哪個是常閉狀態(tài)。三、實驗題11.當你在自制電磁鐵時，應(yīng)該了解以下與電磁鐵有關(guān)的知識：（1）關(guān)于鐵芯：____________________________________________________。（2）關(guān)于線圈的匝數(shù)：______________________________________________。（3）關(guān)于電流方向：_________________________________________________。（4）關(guān)于電流大?。篲________________________________________________。（5）關(guān)于電流有無___________________________________________________。（6）直觀地判斷電磁鐵的磁性變強或變?nèi)醯姆椒ㄊ莀_______________________。12.小華同學想用壓力傳感器（當壓力達到設(shè)