14.4电磁铁及其应用 课件(共42张PPT)2023-2024学年度北师大版物理九年级全册

(共42张PPT)
第4节 电磁铁及其应用
电磁铁起重机
在废品站里，巨大的电磁铁吸起几吨重的废钢铁，并把它们吸到大卡车上┈┈“哇，真奇怪！怎么能随意把钢铁吸住或放下呢？”
新课引入
1.知道电磁铁的构造和工作原理
2.通过实验探究知道影响电磁铁磁性强弱的因素，体会控制变量的方法
3.知道电磁继电器的结构和工作原理，了解电磁继电器就是利用电磁铁
控制工作电路的开关
4.通过分析电铃、电磁阀、磁浮列车中的工作原理，体会实现自动控制的初步方法
难点
重点
学习目标
新知学习
思考：纸盒中可能有什么装置？
吸起曲别针
放下曲别针
有磁性
无磁性
揭秘：纸盒中可能有什么装置？
一、电磁铁
线圈
铁芯
1．插入软铁棒的通电螺线管称为电磁铁。
2．有电流通过时有磁性，没有电流时失去磁性。
在通电螺线管中插入软铁棒，螺线管的磁性会更强
为什么插入铁芯后，通电螺线管的磁性会大大增强？
螺线管通电后具有磁性，这时内部的铁芯被磁化，两个磁场叠加，使磁性比原来螺线管的磁性强
请你试着分析，铁芯为什么要用软磁材料？
因为电磁铁在实际应用中，通常情况下要求得失磁性自由，铁是软磁体，正符合这样的要求
永磁体
电磁铁
电磁铁磁性大小跟哪些因素有关呢？
　　 磁性强弱可能与电流的大小、线圈的匝数有关。
应用电流磁效应，应该与电流大小有关。
线圈是主要部件，应该与线圈的形状、匝数有关。
问题
猜想
研究一：探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系
自变量：
因变量：
控制不变量：
线圈中的电流大小
电磁铁的磁性强弱
线圈匝数
思考
如何测量电磁铁磁性的强弱呢？
方法一：用电磁铁吸引大头针。能吸起的大头针数量越多，说明电磁铁的磁性越强
S
a
方法二：在弹簧测力计下面挂一个小铁块，用弹簧测力计将铁块从电磁铁上拉开，弹簧测力计的示数越大，说明电磁铁的磁性越强
——转换法
思考
选择什么器材，使用什么方法改变和比较通过电磁铁线圈中的电流大小呢
方法一：用滑动变阻器（或电阻箱）改变接入电路中电阻值的大小，从而改变电路中电流的大小。用电流表测量电流的大小
方法二：:可以通过增加（或减小）干电池的个数来改变电源两端的电压，从而改变电路中电流的大小。用电流表测量电流的大小
研究一：探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系
改变电流
通过电磁铁的电流越____，电磁铁的磁性_____。
增大电流电磁铁吸引
的大头针数目_____。
越强
大
增多
S
a
S
b
现象
结论2
实验2
研究二：探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系
自变量：
因变量：
控制不变量：
线圈匝数
电磁铁的磁性强弱
线圈中的电流大小
改变线圈匝数
当电流一定时，电磁铁线圈的匝数______，磁性______。
越多
越强
研究二：探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系
S
a
b
多
强
匝数越______，
磁性越______。
现象
结论1
实验1
1.匝数一定时，通入电磁铁线圈中的电流越大，电磁铁的磁性越强
2.电流一定时，螺线管匝数越多，电磁铁的磁性越强
1. 电磁铁的构成：内部插入铁芯的通电螺线管。
2. 电磁铁的工作原理：电流的磁效应。
3. 电磁铁的磁性有无可以通过电流的通断来控制
4. 电磁铁的磁性强弱可以通过线圈中电流大小和线圈匝数来控制
5. 电磁铁的磁极方向可以通过线圈中电流方向来控制
归纳
电磁起重机
磁悬浮列车
电动机
发电机
电磁阀门
感应式出水阀门
电铃
电磁继电器
电磁铁的应用
某同学在做“探究电磁铁特性”的实
验中，使用了两个相同的大铁钉绕制成
电磁铁进行实验，如图所示，下列说法
中不正确的是（　　）
A．要使电磁铁磁性增强，应将变阻器的滑动片向左滑动
B．电磁铁能吸引的大头针越多，表明它的磁性越强
C．电磁铁b 线圈匝数较多，所以通过 b 的电流较小
D．若将两电磁铁上部靠近，会相互排斥
C
针对训练
二、电磁铁的应用
思考：电磁铁有哪些优点？
电磁铁的优点：
1.电磁铁磁性的有无，可以用通、断电来控制。
2.电磁铁磁性的强弱，可以用电流大小来控制。
3.电磁铁磁极的极性，可以用电流方向来控制。
电磁起重机
磁悬浮列车
电动机
发电机
电磁阀门
感应式出水阀门
电铃
电磁继电器
电磁铁的应用
为了安全，我们不能靠近高压电路，那么如何实现远距离控制或自动控制呢？
应用一：电磁继电器
电磁继电器：利用电磁铁来实现低压电控制高压工作电路的一种开关
1.电磁继电器的结构
实物图
结构图
电
磁
铁
电磁铁
衔铁
衔铁
静触点
静
触
点
动触点
动触点
弹簧
弹簧
2. 电磁继电器的工作原理
没有电流通过电磁铁时，在弹簧拉力作用下，动触点与上方的静触点接通。
有电流流过电磁铁时，电磁铁把衔铁吸下，动触点与下方的静触点接通。
3.电磁继电器的作用
高压电源
工作电路
控制电路
低压电源
用弱电流、低电压控制强电流、高电压的工作电路。
还可以进行远距离操作。
观察：灯泡和
电铃何时工作。
水位开关
利用电磁继电器模拟防汛报警器
A
水位未到达警戒水位时
水位开关
水位开关
，水位开关处于断开状态。
C
水位到达警戒水位时，水位开关处于闭合状态。
C
A
水位到达警戒水位时，水位开关处于闭合状态。
1. 结构：电磁铁、衔铁、弹簧和触点组成
2. 工作原理：利用电流的磁效应工作
3. 实质：电磁继电器实质上相当于工作电路的开关
4. 作用：（1）利用低电压、弱电流电路来控制高电压、强电流电路，以保证工作人员的安全；（2）实现各种自动控制：远距离自动控制、光自动控制、温度自动控制等
归纳
电磁继电器
电铃是怎样连续地发出声响的？
1.电磁铁
2.弹簧片
3.螺钉
4.衔铁
交流与讨论
应用二：电铃
三、电磁阀控制车门
打开车门时，S接通触点1，使图中右侧的线圈通电，右侧的衔铁吸入线圈中，则横杆将阀体中的滑阀推到左端，下面的空间就与左端管路连通。储气简中储存的压缩空气进入汽缸左部，推动活塞向右运动，使车门打开。同时汽缸中右部的气体会通过管路和阀体中其余的空间由排气管排出到大气中
关闭车门时电磁阀怎样工作呢 请说一说关闭车门时电磁阀的工作过程和活塞如何运动？
？
燃气热水器上的电磁阀也是一种继电器，一旦火突然熄灭，阀门里的电磁铁就会吸引阀门自动关闭燃气通道，防止燃气外泄。另外，在全自动洗衣机的进、排水系统中也用到了电磁阀对进、排水进行控制
磁悬浮列车
磁悬浮列车所用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁，靠安装在车厢和轨道上的磁体的相互作用悬浮和高速运动。由于磁力使其悬浮在轨道上方几厘米高度，行走时不需接触轨道，因此只受来自空气的阻力。磁悬浮列车的最高速度可达每小时500km以上
电磁铁及其应用
电磁铁
定义：内部插入铁芯的通电螺线管
工作原理：电流的磁效应
通电有磁，断电无磁
影响电磁铁磁性强弱的因素：电流大小、线圈匝数
工作原理
应用
电磁继电器
板书设计
1.（多选）如图是探究影响电磁
铁磁性强弱因素的实验，下列
说法正确的是（ ）
A.闭合开关后，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数相同，发现电磁铁乙吸引大头针的数目比甲多
B.电磁铁中铁芯的作用是改变磁场的方向
C.如图甲，滑片向右移动，发现电磁铁吸引大头针的数目增大
D.保持电流表示数不变，这是为了研究电磁铁的磁性强弱与匝数的关系
AD
随堂练习
2．刘倩同学在探究“影响电磁铁磁性强弱因素”时，采用图1、图2、图3实验装置。线圈a的匝数是50匝，线圈b是80匝，调节滑动变阻器的滑片的位置，实验现象如图所示。重复了多次实验都有类似的现象。
（1）实验中刘倩是通过电磁铁 来判定其磁性强弱的。
吸引大头针数量
图1
图2
图3
（2）分析图1、图2的实验现象， ___相同时， __ 越大磁性越强。
（3）分析图 的实验现象，电流相同时， 越多磁性越强。
（4）综合以上实验分析可以得出结论：影响电磁铁磁性强弱的因数有 、 。
线圈匝数
电流
3
线圈匝数
电流大小
线圈匝数
图1
图2
图3
3.如图所示的是公共汽车上用电磁阀控制
车门开、关的工作电路图， L1、 L2 是固
定的线圈。衔铁 T1、 T2 通过横杆相连并
可左右移动，带动传动装置使车门开启或
关闭。当 S 接通触点 b 时，线圈_______(填 “L1”或“L2” )具有磁性，吸引衔铁使横杆向 ______(填“左”或“右” )运动，带动传动装置关闭车门。
L2
右
4.如图所示是恒温箱内部的控制电路，A为电磁铁，B为衔铁，C为弹簧，D为静触点，E为动触点，F为一段螺旋形的软导线，左侧的温度计是电接点水银温度计．当温度低于设定温度T0时，加热器开始加热．以下说法中错误的是(　　)
A. 水银温度计是利用液体热胀冷缩的原理工作的
B. 电磁铁A的上端为N极
C. 在任何温度下电磁铁都有磁性
D. 要使设定的温度T0更高一些，可适当向上拉金属丝
C