20.3电磁铁　电磁继电器 课件(共43张PPT)人教版（2024）物理九年级下册

(共43张PPT)
第3节　电磁铁　电磁继电器
第二十章 电与磁
知识点
电磁铁
知1－讲
1
1. 定义 把一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时，它会有较强的磁性，没有电流时就失去磁性，这种磁体叫做电磁铁。
2. 构成 内部插入铁芯的通电螺线管。
知1－讲
3. 工作原理：电磁铁是根据电流的磁效应和在通电螺线管中插入铁芯后磁场将大大增强的原理来工作的。
(1)通电螺线管中插入铁芯磁性增强的原因：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。
知1－讲
(2)电磁铁的铁芯一般用铁来做，因为电磁铁在实际应用中，通常情况下要求得失磁性自由，铁是软磁性材料，符合这样的要求。
不能用钢，钢是硬磁性材料，被磁化后磁性能长期保持。
知1－讲
知识拓展
电磁铁的出现：
知1－讲
4. 探究电磁铁磁性强弱的影响因素
(1)实验方法
① 实验探究中通过电磁铁吸引大头针(或小铁钉等)的多少，来比较电磁铁磁性的强弱。这种方法为转换法。
② 影响电磁铁磁性强弱的因素有多个，在探究磁性强弱与其中一个因素的关系时，运用了控制变量法。


知1－讲
(2)实验设计
① 在探究磁性强弱与线圈匝数的关系时，要保证电流相等，将两个线圈串联；
② 在探究磁性强弱与电流大小的关系时，采用只观察一个线圈，用滑动变阻器改变电流大小的办法。
(3)实验结论：线圈匝数一定时，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，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
知1－讲
5. 电磁铁的优点
(1)磁性的有无可由通电、断电来控制。
(2)磁性的强弱可由电流的大小或线圈匝数的多少来控制。
(3)磁极的极性可由电流的方向来控制。
知1－讲
6. 应用：电磁起重机、磁浮列车、电铃、电磁继电器等。
知1－讲
深度理解
通过串联探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，如图1所示。
知1－讲
探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系时，可采用如图2所示的操作。
知1－练
例 1
通电螺线管中插入铁芯后，磁性大大增强，其原因
是( )
A. 铁芯本身具有磁性
B. 插入铁芯，使电流增大了
C. 插入铁芯，相当于增加了线圈的匝数
D. 螺线管的磁性与被磁化的铁芯的磁性的共同作用
知1－练
解题秘方：本题考查的是电磁铁磁性强弱的问题。由电磁铁的构成深入分析其磁性增强的原因。
解析：通电螺线管周围存在磁场，当铁芯插入其中后，铁芯被磁化，又形成一个磁场，两个磁场相互叠加，使磁性增强。
答案：D
知1－练
方法技巧：核心要素分析法。由定义可知，电磁铁的构成最主要的是在线圈中插入了铁芯，而铁芯是磁性材料，通电螺线管具有磁性，能将铁芯磁化，由此进一步分析。

知1－练
1. 许多自动控制的电路中都安装有电磁铁。关于电磁铁， 下列说法中正确的是( )
A. 电磁铁的铁芯，可以用铜棒代替
B. 电磁继电器中的磁体，可以使用永磁体
C. 电磁铁中始终存在电流
D. 电磁铁是根据电流的磁效应制成的
D
知1－练
例 2
[母题 教材P158 想想做做]小荣用如图3 所示的装置探究电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关。
知1－练
(1)下表是小荣的实验记录，根据表中数据回答下列问题：
线圈匝数 100匝 50匝 实验次数 1 2 3 4 5 6
电流/A 0.6 1.2 1.5 1.8 1.0 1.5
吸引大头针的数量/枚 7 11 14 5 8 10
知1－练
①通过比较第_____和第_____两次实验可知电磁铁的磁性强弱跟线圈匝数有关。
②电磁铁的磁性强弱除了跟线圈匝数有关外，还跟_____
______有关。
3
6
电流
的大小
(2)实验中，小荣通过观察_______________________来判断电磁铁磁性的强弱。
电磁铁吸引大头针的数量
解题秘方：本题由控制变量法的设计要求分析解答。
知1－练

解析：探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，则对比组中线圈匝数应不同(故应从线圈为100 匝和5 0 匝的实验中各选一组)，而电流大小应相同(第3 次和第6 次实验中电流大小相同，均为1.5 A)，可见，第3 和第6 两次实验满足要求。
知1－练
方法规律：由实验数据归纳结论：由线圈匝数相同、电流大小不同的几次实验数据归纳电磁铁磁性强弱与电流大小的关系；由电流大小相同、线圈匝数不同的几次实验数据归纳电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系。
知1－练
2. 某实验小组用自制电磁铁探究影响电磁铁磁性强弱的因素。他们用相同的漆包线和铁钉绕制成两个电磁铁A 和B，B 铁钉上绕有更多匝数的线圈，实验装置如图所示。
知1－练
(1)如图甲，闭合开关， 电磁铁A 的钉尖是_____(填“N”或“S”)极；将滑动变阻器的滑片P 向右移动， 能吸引_____ (填“更多”“不变”或“更少”)的大头针。
S
更少
知1－练
(2)如图乙，把电磁铁A 和B 串联， 闭合开关， 多次移动滑动变阻器的滑片P， 发现电磁铁B 总能吸引更多的大头针， 通过比较， 得出的结论是___________________________
_________________。
电流相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强
知1－练
(3) 电磁铁在生活中应用广泛， 请举一例： _____。
电铃
知2－讲
知识点
电磁继电器
2
1. 结构 电磁铁、衔铁、弹簧和触点。
2. 制作原理 利用电流的磁效应工作。
3. 实质 电磁继电器实质上是利用电磁铁来控制电路的一种开关。
知2－讲
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。
5. 工作原理表述：通常控制电路和工作电路分别表述。
知2－讲
结构图解
电磁继电器的结构如图4 所示。
知2－练
[母题 教材P160T2]如图5 所示的是恒温箱的简易电路图。
例 3
知2－练
其工作原理是接通工作电路后，电热丝加热，箱内温度升高，当箱内温度达到金属丝A 所指的温度时，控制电路_____，衔铁被吸下，工作电路断开，电热丝停止加热。当箱内温度低于金属丝A 所指的温度时，控制电路_____ ，衔铁被_________ ，工作电路再次工作，电热丝加热，从而保持恒温箱内温度恒定。
接通
断开
弹簧拉起
知2－练
解题秘方：电磁继电器的电路可分为控制电路和工作电路两部分，一般先分析控制电路的工作情况，再分析工作电路的工作情况。
知2－练
解析：如图，接通工作电路后，电热丝加热，箱内温度升高，当温度计中的水银柱上升到与金属丝A 接触时，由于水银是导体，控制电路接通，电磁铁有磁性，衔铁被吸下，则工作电路断开，电热丝停止加热，当箱内温度低于金属丝A 所指的温度时，控制电路断开，电磁铁失去磁性，衔铁被弹簧拉起，工作电路再次工作。
知2－练
3. [中考·成都] 为实现节能和智能控制，空调内部用到了传感器和电磁继电器， 如图是启动或停止空调压缩机的电路示意图。
知2－练
电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的_____(填“ 用电器”“电源”或“开关”)。夏天， 空调制冷，房间温度降低，热敏元件的电阻增大，控制电路的电流减小，电磁铁的磁性_____，低于设定温度时， 工作电路就断开， 停止制冷。
开关
减弱
小明利用实验室的电磁继电器、阻值随温度变化的电阻R1、滑动变阻器R2、加热电热丝R0 设计了一个恒温箱控制电路。
易错点
应用电磁继电器时，不能按要求控制电路进行改进
例 4
如图6 甲所示，恒温箱加热器的电源电压为220 V，加热电热丝R0 和电阻R1 处于恒温箱内，图乙是电阻R1 的阻值随温度变化的关系曲线。
电磁继电器所在的控制电路的电源电压U=9 V，电磁继电器线圈的电阻可不计，通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到30 mA 时，电磁继电器的衔铁被吸下来。
(1)请用笔画线代替导线，按照题意将图甲中的电路连接完整。
解：如图7所示。
解析：由题意可知，加热电阻丝与下面静触点相连。
(2)当滑动变阻器R2 接入电路中的电阻为250 Ω 时，接通电路，加热电热丝加热使恒温箱的温度升高到大约______℃并保持不变。在升温的过程中，电阻R1 两端的电压会______(填“变大”“变小”或“不变”)。
50
变大
解析：当电磁继电器线圈的电流达到30 mA 时，电路中的总电阻R ===300 Ω，电阻R1=R-R2=300 Ω-250 Ω=50 Ω，由图乙可知，电阻R1 为50 Ω 时对应的温度为50 ℃，即恒温箱的温度将稳定在50 ℃；在升温的过程中，电阻R1 的阻值变大，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，滑动变阻器接入电路的电阻不变时其两端的电压变小，总电压不变，电阻R1 两端电压变大。
(3)如果要使恒温箱内保持的温度升高，合理的操作方法是_________________。
解析：由图乙可知，要提高恒温箱的设定温度，电阻R1 的阻值要增大；但为了使衔铁吸合时工作电流即线圈中的电流仍为30 mA，就要减小滑动变阻器连入电路的电阻值，即R2 的滑片向左移动。
R2 的滑片向左移动
诊误区：
1. 由分析动态电路的一般方法分析温度升高时R1 两端电压的变化情况：
温度升高
↓
R1 阻值变大
↓
控制电路总电阻变大
↓
控制电路电流变小
↓
滑动变阻器两端电压减小
↓
R1 两端电压变大
2. 按要求使恒温箱内保持的温度升高时：
衔铁吸合时线圈中的电流仍为30 mA
↓
控制电路总电阻不变
↓
电阻R1 的阻值变大
↓
滑动变阻器接入电路的电阻则要调小
↓
滑动变阻器滑片左移
电磁铁 电磁继电器
电铃、电磁起重机等
通电螺线
管、铁芯
组成
电磁铁
应用
电磁继电器