16.4 电磁继电器与自动控制
学习目标
1.了解电磁继电器的结构和工作原理。 2．会连接用电磁继电器进行自动控制的简单电路。
知识点一 电磁继电器
1．电磁继电器主要由电磁铁、衔铁、复位弹簧、触点组成，其工作电路由低压的控制电路和高压的工作电路两部分构成。
2．电磁继电器的工作原理：电磁铁中通电时，电磁铁把衔铁吸下来，使动触点和静触点接触，工作电路闭合；电磁铁断电时，失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断工作电路，电磁继电器就是利用电磁铁控制工作电路通断的开关。
知识点二 用电磁继电器进行自动控制
3．利用电磁继电器可实现用弱电流、低电压电路控制强电流、高电压的工作电路，还可以实现自动控制。
4．控制电路和工作电路分开连接，一般来说，控制电路串联连接，工作电路的动触点先接电源。
重点一 分析电磁继电器电路工作过程的思路
分析电路时应明确控制电路与工作电路：首先从控制电路入手，控制电路通路时，电磁铁有磁性，控制电路断路时，电磁铁无磁性；然后根据电磁铁磁性的有无，观察工作电路触点连接情况，并由此确定工作电路中用电器的工作情况。
【跟踪训练】 1.根据水的导电性可以设计一种水位自动报警器，其原理如图所示。图中的螺线管中插入了一根软铁棒，通电后磁性会更________(选填“强”或“弱”)。当水位到达金属块A时，电磁铁中________(选填“有”或“没有”)电流，产生磁性吸引衔铁，使动触点和________(选填“红”或“绿”)灯电路接通而使该灯亮。当水位低于金属块A时，电磁铁中________(选填“有”或“没有”)电流，衔铁在弹簧的作用下使动触点和________(选填“红”或“绿”)灯电路接通而使该灯亮。
【答案】强 有 红 没有 绿
重点二 电磁继电器的连接
一般来说，先把控制电路串联连接，工作电路的动触点先接电源，接着再分析电路。
【跟踪训练】 2.请将电磁继电器电路连接完整，要求：开关闭合时，电动机转，小灯泡不亮；开关断开时，小灯泡亮，电动机不转。
【答案】如图所示。
基础巩固
1．电磁继电器的作用之一是通过控制低压电路的通断间接地控制高压电路的通断。关于如图所示的电路，以下说法正确的是( B )
A．连有电动机的电路是低压控制电路
B．连有电动机的电路是高压工作电路
C．图示电路的主要优点是节约用电
D．图示电路的主要优点是操作方便
2．(2025·广元中考)如图所示是某学校路灯的智能照明电路。S为光敏开关，天暗时S自动断开，天亮时S自动闭合；R为滑动变阻器。下列说法正确的是( B )
A．天亮时，电磁铁的上端是北极
B．天亮时，将R的滑片P向上滑动，电磁铁磁性变强
C．天暗时，衔铁被电磁铁吸引，触点c与a接触
D．天亮时，电磁铁外部磁感线从上端出发回到下端
3．暴雨容易造成洪涝灾害。小明设计了一种利用电磁继电器来自动控制抽水机工作的电路：当水位在安全位置以下时绿灯亮，抽水机不工作；当水位到达安全位置上限时红灯亮，抽水机开始工作。下图是小明还未连接完成的电路，小明接下来的电路连接应该是( B )
A．M接A，N接B
B．M接B，N接D
C．M接B，N接C
D．M接A，N接D
4．如图所示是控制电梯运动快慢的电路(R是一个压敏电阻)，当人站在电梯上，压敏电阻的阻值减小，通过电磁铁线圈的电流________(选填“增大”或“减小”)，电磁铁的磁性________(选填“增强”或“减弱”)，衔铁与触点________(选填“1”或“2”)接触，电动机的转速变________(选填“快”或“慢”)。
【答案】增大 增强 2 快
5．据图回答下列问题：
(1)两个电源中低压电源是____________，高压电源是____________。
(2)控制电路由____________、电源和开关组成，工作电路由电动机、电源和____________组成。
(3)指出图中各部件的名称：
A____________；B____________；
C____________；D____________。
【答案】(1)电源甲 电源乙 (2)电磁铁 触点 (3)电磁铁 复位弹簧 衔铁 触点
能力达标
6．如图所示是某车间自动除尘装置的简化电路图。当空气中尘埃量较少时，光源发出来的光被挡板挡住了。当空气中尘埃量达到一定值时，由于尘埃的反射，部分光越过挡板射到光敏电阻上，光敏电阻变小，电路中的电流增大，电磁铁的磁性________(选填“增强”“减弱”或“不变”)，在衔铁的作用下，开启自动除尘模式。若图中a、b一个是除尘器，一个是指示灯，则________(选填“a”或“b”)是除尘器。
【答案】增强 b
7．请你设计一个养鸡场用的鸡房温度自动报警器，所给元件如图所示。要求：当鸡房温度正常时，检测室的信号灯(绿灯)亮；当温度高于极限温度时，检测室的信号灯熄灭，同时电铃发出报警铃声。(提示：热敏电阻在极限温度以上时电阻会减小，在其他温度下可以看作是断开的)
【答案】如图所示。
素养提升
8．小明根据所学的电学知识，想设计一个汽车超载自动报警电路。他查阅了相关资料，了解到压敏电阻是阻值随压力变化而变化的元件，并了解到压敏电阻在生活中的一种应用——制作压力传感器。压力传感器受到的压力越大，输出的电压就越大，某压力传感器输出的电压与压力的关系如下表所示：
压力/105N 0 1.2 2.4 3.6 4.8 6.0
输出电压/V 0 1 2 3 4 5
小明利用该压力传感器和电阻箱R(最大电阻999.9 Ω)及部分其他器材设计了如图甲所示的电路，闭合开关S，当线圈中电流大于或等于20 mA时，电磁继电器的衔铁被吸合。已知电磁继电器线圈的电阻为25 Ω，电磁继电器电路的电源电压由传感器的输出电压U提供。(假设U不受电磁继电器电路的影响)
(1)根据表格中数据，请在图乙给定的坐标系中描绘出压力传感器的输出电压随压力变化的图像。
(2)当压力增加到一定程度时，电铃报警，说明汽车超载，则图甲中电铃应接在________(选填“A、B”或“C、D”)两端。
(3)小明希望压力大于或等于2.4×105N时，启动报警系统，则电阻箱R的电阻应调节到多大？
(4)要使该装置报警，汽车的最小重力为多少？
【答案】(1)如图所示。
(2)C、D
(3)当压力为2.4×105 N时，输出电压U＝2 V，使电磁继电器衔铁被吸合的最小电流I＝20 mA＝0.02 A。
则此时电路的总电阻R总＝＝＝100 Ω。
由于电磁继电器线圈的电阻R线＝25 Ω，
所以电阻箱接入电路的阻值R＝R总－R线＝100 Ω－25 Ω＝75 Ω。
(4)因为使电磁继电器衔铁被吸合的最小电流I＝20 mA＝0.02 A，电磁继电器线圈的电阻R线＝25 Ω，
所以要使该装置报警，压力传感器输出的电压最小值为U最小＝IR线＝0.02 A×25 Ω＝0.5 V。
由图像可知，输出电压为0.5 V时，对应的压力为6×104 N，即汽车的最小重力为6×104 N。 16.4 电磁继电器与自动控制
学习目标
1.了解电磁继电器的结构和工作原理。 2．会连接用电磁继电器进行自动控制的简单电路。
知识点一 电磁继电器
1．电磁继电器主要由 、 、 、 组成，其工作电路由低压的 电路和高压的 电路两部分构成。
2．电磁继电器的工作原理：电磁铁中通电时，电磁铁把 吸下来，使 和 接触，工作电路闭合；电磁铁断电时，失去 ，弹簧把 拉起来，切断工作电路，电磁继电器就是利用 控制工作电路通断的开关。
知识点二 用电磁继电器进行自动控制
3．利用电磁继电器可实现用 电流、 电压电路控制 电流、 电压的工作电路，还可以实现 。
4．控制电路和工作电路分开连接，一般来说，控制电路串联连接，工作电路的动触点先接电源。
重点一 分析电磁继电器电路工作过程的思路
分析电路时应明确控制电路与工作电路：首先从控制电路入手，控制电路通路时，电磁铁有磁性，控制电路断路时，电磁铁无磁性；然后根据电磁铁磁性的有无，观察工作电路触点连接情况，并由此确定工作电路中用电器的工作情况。
【跟踪训练】 1.根据水的导电性可以设计一种水位自动报警器，其原理如图所示。图中的螺线管中插入了一根软铁棒，通电后磁性会更________(选填“强”或“弱”)。当水位到达金属块A时，电磁铁中________(选填“有”或“没有”)电流，产生磁性吸引衔铁，使动触点和________(选填“红”或“绿”)灯电路接通而使该灯亮。当水位低于金属块A时，电磁铁中________(选填“有”或“没有”)电流，衔铁在弹簧的作用下使动触点和________(选填“红”或“绿”)灯电路接通而使该灯亮。
1．电磁继电器的作用之一是通过控制低压电路的通断间接地控制高压电路的通断。关于如图所示的电路，以下说法正确的是( )
A．连有电动机的电路是低压控制电路
B．连有电动机的电路是高压工作电路
C．图示电路的主要优点是节约用电
D．图示电路的主要优点是操作方便
2．(2025·广元中考)如图所示是某学校路灯的智能照明电路。S为光敏开关，天暗时S自动断开，天亮时S自动闭合；R为滑动变阻器。下列说法正确的是( )
A．天亮时，电磁铁的上端是北极
B．天亮时，将R的滑片P向上滑动，电磁铁磁性变强
C．天暗时，衔铁被电磁铁吸引，触点c与a接触
D．天亮时，电磁铁外部磁感线从上端出发回到下端
3．暴雨容易造成洪涝灾害。小明设计了一种利用电磁继电器来自动控制抽水机工作的电路：当水位在安全位置以下时绿灯亮，抽水机不工作；当水位到达安全位置上限时红灯亮，抽水机开始工作。下图是小明还未连接完成的电路，小明接下来的电路连接应该是( )
A．M接A，N接B
B．M接B，N接D
C．M接B，N接C
D．M接A，N接D
4．如图所示是控制电梯运动快慢的电路(R是一个压敏电阻)，当人站在电梯上，压敏电阻的阻值减小，通过电磁铁线圈的电流________(选填“增大”或“减小”)，电磁铁的磁性________(选填“增强”或“减弱”)，衔铁与触点________(选填“1”或“2”)接触，电动机的转速变________(选填“快”或“慢”)。
5．据图回答下列问题：
(1)两个电源中低压电源是____________，高压电源是____________。
(2)控制电路由____________、电源和开关组成，工作电路由电动机、电源和____________组成。
(3)指出图中各部件的名称：
A____________；B____________；
C____________；D____________。
6．如图所示是某车间自动除尘装置的简化电路图。当空气中尘埃量较少时，光源发出来的光被挡板挡住了。当空气中尘埃量达到一定值时，由于尘埃的反射，部分光越过挡板射到光敏电阻上，光敏电阻变小，电路中的电流增大，电磁铁的磁性________(选填“增强”“减弱”或“不变”)，在衔铁的作用下，开启自动除尘模式。若图中a、b一个是除尘器，一个是指示灯，则________(选填“a”或“b”)是除尘器。
7．请你设计一个养鸡场用的鸡房温度自动报警器，所给元件如图所示。要求：当鸡房温度正常时，检测室的信号灯(绿灯)亮；当温度高于极限温度时，检测室的信号灯熄灭，同时电铃发出报警铃声。(提示：热敏电阻在极限温度以上时电阻会减小，在其他温度下可以看作是断开的)
8．小明根据所学的电学知识，想设计一个汽车超载自动报警电路。他查阅了相关资料，了解到压敏电阻是阻值随压力变化而变化的元件，并了解到压敏电阻在生活中的一种应用——制作压力传感器。压力传感器受到的压力越大，输出的电压就越大，某压力传感器输出的电压与压力的关系如下表所示：
压力/105N 0 1.2 2.4 3.6 4.8 6.0
输出电压/V 0 1 2 3 4 5
小明利用该压力传感器和电阻箱R(最大电阻999.9 Ω)及部分其他器材设计了如图甲所示的电路，闭合开关S，当线圈中电流大于或等于20 mA时，电磁继电器的衔铁被吸合。已知电磁继电器线圈的电阻为25 Ω，电磁继电器电路的电源电压由传感器的输出电压U提供。(假设U不受电磁继电器电路的影响)
(1)根据表格中数据，请在图乙给定的坐标系中描绘出压力传感器的输出电压随压力变化的图像。
(2)当压力增加到一定程度时，电铃报警，说明汽车超载，则图甲中电铃应接在________(选填“A、B”或“C、D”)两端。
(3)小明希望压力大于或等于2.4×105N时，启动报警系统，则电阻箱R的电阻应调节到多大？
(4)要使该装置报警，汽车的最小重力为多少？
