第3节 电磁铁 电磁继电器
教学目标
1．能描述电磁铁，说明电磁铁的特点和工作原理。
2．能通过实验，得出电磁铁强弱与哪些因素有关。
3．能说明电磁继电器的结构及工作原理。
教学重难点
教学重点
电磁铁的磁性。
教学难点
电磁继电器的工作原理及其应用。
教学用具
电磁铁、电磁继电器、漆包线、规格相同的铁钉2根、电源、开关、导线、大头针、滑动变阻器等。
相关资源
图片等。
教学过程
课堂引入
在废品站里，巨大的电磁起重机吸起几吨重的废钢铁，并把它们放到大型汽车上……你知道，它怎么能随意地把钢铁吸住或放下呢？
新知讲解
一、电磁铁、电磁铁的磁性
原来电磁起重机是利用电磁铁来工作的，什么是电磁铁呢？
在螺线管内插入铁芯后，在有电流通过时有较强的磁性，没有电流时就失去了磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁。
接下来我们再了解一下通电螺线管的磁场。通电螺线管是由许多匝线圈串联而成的，其磁场是每匝线圈所产生磁场的叠加。
1．电磁铁磁性强弱与线圈的匝数有没有关系呢？
下面我们比较一下电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系。可以提出以下猜想：线圈的匝数越多，磁性越强。
实验设计
把两个电磁铁串联接入电路中，以保证通过两个电磁铁的电流大小相同。
实验分析
我们看到：在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
2．电流的磁效应告诉我们电可以产生磁。于是提出猜想：电流越大，磁性越强。
实验设计1
要探究电磁铁磁性强弱与电流大小关系，就应该控制线圈的匝数不变，只改变电路中的电流大小，再观察比较电磁铁吸引回形针的数量。那怎样改变电路中电流的大小呢？
有同学就提出这样的措施：根据欧姆定律I=U/R，线圈匝数不变，电阻R就不变，改变电压U，电流I变化。
实验分析1
电磁铁磁性的强弱与电流大小的关系：在线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁的磁性越强。
实验设计2
除了改变电压，还可以怎样改变电路中电流的大小呢？
如图所示，在电路中加入滑动变阻器，移动滑动变阻器的滑片，改变电路中的电流，观察电磁铁吸引回形针的数量。
实验分析2
我们同样可以得出电磁铁磁性的强弱与电流大小的关系是：在线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁的磁性越强。
3．电磁铁的应用
电磁铁可以通过增加匝数和增大电流来增大磁性强度，在生活中有广泛的应用，如电磁起重机、电磁吸床、电磁锁、感应水龙头等。
你坐过高速列车吗？磁浮列车是怎么工作的呢？
原来，它的车身及运行轨道上都装有绕着线圈的电磁铁，通电后均会产生磁性。车身与轨道间在磁作用下悬浮，从而达到减小摩擦阻力的作用。
二、电磁继电器
1．利用电磁继电器自动控制
如图所示的电路，需要人手去闭合开关，电铃才会响。倘若去掉开关，希望在AB之间插入一个“自动装置”，能够自动控制电铃的工作状态，你能做得到吗？
我们利用这一装置完成这个任务。如下图所示，当弹簧处于原长时，杆是上扬的状态，AB两点间断开，电铃不响；若用力压下铁杆，左侧的弹簧被拉伸，AB两点间接通，电铃开始工作；倘若撤掉压力，杆在弹力的作用下恢复上扬的状态，AB再次断开。好像也没有实现自动控制，怎么办呢？
我们可以尝试将电磁铁放在铁质杆的下面，用另外一个开关和电源控制电磁铁的通电和断电。如下图所示。
开关断开时，没有电流经过电磁铁，电磁铁没有磁性，衔铁处于上扬的状态，电铃不工作；闭合开关，电流经过电磁铁，电磁铁产生磁性，将衔铁吸下，电铃开始工作。
教师展示图片，如图所示的电路板，黄色方框里便是我们使用的电磁铁，而上方是一根铁质的长杆。电路中的AB分别对应着电路板上的A接线柱和B接线柱，且A接线柱与杆上的A′点相连，若杆接触到了B接线柱，也就相当于AB两接线柱相通。
从实践中发现，利用这样的装置是能够实现电路通断的“自动控制”的，我们把这样的装置称为“电磁继电器”。
接下来就让我们了解一下电磁继电器的结构及名称。
2．电磁继电器的结构
电磁继电器是由A衔铁、B动触点和静触点、C弹簧、D电磁铁组成的。我们把用来控制电磁铁磁性有无的电路称为控制电路，把右侧的电路称为工作电路。
3．高压电路的远程控制
我们把电磁铁所在的电路称为“低压控制电路”，把电磁起重机所在的电路称为“高压工作电路”。利用电磁继电器，实现了低压控制电路控制高压工作电路的通断，提高了操作的安全性。
4．工作电路的自动切换
事实上，我们对控制电路或工作电路稍加以改进，自动化控制电路还可以达到更多的目的。如图所示的电路，我们在动触点的上方再加上一个静触点G。衔铁上扬时，与静触点G接触，此时灯泡亮；衔铁被吸下时，与静触点B接触，此时电铃响。这样就可以实现电铃与灯泡电路通断的“自动切换”了。
典型例题
例1 在探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，小科设计了如图所示的电路。下列相关说法错误的是（ ）
A．通过电磁铁A和B的电流相等
B．电磁铁A、B上方的磁极极性不同
C．电磁铁B的磁性强于电磁铁A的磁性
D．向右移动滑片P，电磁铁A、B的磁性都减弱
解析：A选项，电磁铁A和B串联在电路中电流相等。说法正确。
B选项，根据安培定则可以判断A电磁铁的磁极如图红色，B电磁铁的磁极如图蓝色，可以判断A、B上方的磁极极性相同。说法错误。
C选项，AB电磁铁的电流相同，铁芯相同，B的线圈匝数多，B电磁铁磁性强。说法正确。
D选项，向右移动滑片，电路电阻变大，电流变小。电磁铁的匝数、铁芯都没有变化，电流都变小，电磁铁磁性都变弱。说法正确。
答案：B
例2 如图所示是智能扶手电梯工作原理图，其中R是压敏电阻，当有人乘梯时，压敏电阻受压阻值变化改变线圈中电流，引起电磁铁磁性强弱变化，使得电磁继电器动触点的位置变动电动机转速加快；当没有人乘梯时，电动机转速减慢减少耗电。下列选项正确的是（ ）
A．电磁铁上端是N极
B．电磁铁的工作原理与发电机的工作原理相同
C．R的阻值随压力的增大而减小
D．电动机的工作原理是电磁感应
解析：A选项，如图，当闭合开关时，电流从电磁铁的上端进入，根据安培定则可以判断电磁铁的下端是N极，上端是S极，故选项A错误。
B选项，电磁铁是通电流之后具有磁性，断电流时没有磁性，是根据电流的磁效应工作的，发电机是根据电磁感应原理工作的，原理不同，故选项B错误。
C选项，当没有人乘梯时，电动机转速减慢减少耗电，说明电动机两端的电压减小，电动机和定值电阻R1串联在电路中，说明衔铁被弹簧拉起，动触头和上面的静触头接通，此时控制电路中的磁性较弱，电路中电阻较大，所以压敏电阻的阻值较大，当有人乘坐电梯时，电动机转速较快，电动机两端的电压较大，只有电动机接入电路，衔铁被电磁铁吸引，动触头和下面的静触头接通，说明电磁铁的磁性较大，控制电路的电流较大，压敏电阻的阻值较小，可以判断压敏电阻的阻值R随着压力的增大而减小，故选项C正确。
D、电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力而运动，故选项D错误。
答案：C
课堂小结
1．如果将一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流流过时，它会有很强的磁性。这种磁体，在有电流时有磁性，没有电流时就会失去磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁。
2．影响电磁铁磁性强弱的因素有电流的大小、线圈的匝数和有无铁芯，电流越大、线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强，相同情况的线圈，插入铁芯后电磁铁的磁性增强。
3．电磁铁磁性的有无可以通过电路的通断来控制；磁性的强弱可以通过改变电流的大小或线圈的匝数来控制；磁极的极性可以通过改变电流的方向来控制。
4．电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、触点组成，是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路通断的开关。
课件33张PPT。第3节 电磁铁 电磁继电器第二十章 磁场新课引入新课引入电磁起重机能轻松把废铁吸起和放下利用了什么工作原理？内容讲解在螺线管内插入铁芯，在有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁。一、电磁铁通电螺线管是许多匝线圈串联而成的，其磁场是每匝线圈磁场的叠加。一、电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强。比较电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系。二、电磁铁的磁性实验设计：把两个电磁铁串联接入电路中，以保证通过两个电磁铁的电流大小相同。二、电磁铁的磁性在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。实验分析：二、电磁铁的磁性视频 “影响电磁铁磁性强弱的因素”。影响电磁铁磁性强弱的因素猜想电流越大，磁性越强。电流的磁效应告诉我们电可以产生磁。二、电磁铁的磁性怎样改变电路中电流的大小？实验设计：二、电磁铁的磁性匝数不变，电阻R就不变，改变电压U，电流I 变化。实验设计：二、电磁铁的磁性在线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁的磁性越强。实验分析：电磁铁磁性的强弱与电流大小的关系：二、电磁铁的磁性视频 “影响电磁铁磁性强弱的因素”。还可以怎样改变电路中电流的大小呢？实验设计：二、电磁铁的磁性如图所示，在电路中加入滑动变阻器，移动变阻器的滑片，改变电路中的电流，观察电磁铁吸引回形针的数量。实验设计：二、电磁铁的磁性实验分析：电磁铁磁性的强弱与电流大小的关系：在线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁的磁性越强。二、电磁铁的磁性电磁铁的应用电磁起重机电磁吸床电磁锁感应水龙头二、电磁铁的磁性磁浮列车的车身及运行轨道上都装有绕着线圈的电磁铁，通电后均会产生磁性。车身与轨道通过磁作用而处于悬浮状态，从而达到减小阻力的作用。磁浮列车二、电磁铁的磁性如何在AB之间插入一个“自动装置”，可以自动控制电铃的工作状态呢？三、电磁继电器用力压下铁杆，电路导通；撤掉压力，弹簧的弹力使电路断开。三、电磁继电器通电，衔铁被吸下，电铃开始工作。断电，衔铁上扬，电铃不工作。三、电磁继电器电磁继电器利用电磁铁的磁性有和无，控制电铃电路的通和断。实现了电铃电路通断的“自动控制” 。
三、电磁继电器A衔铁B触点C弹簧D电磁铁E工作电路F控制电路ABCDEF三、电磁继电器高压电路的远程控制利用电磁继电器实现“低压控制电路”和“高压工作电路”的配合，提高操作的安全性。低压电路高压电路三、电磁继电器高压电路的远程控制利用电磁继电器实现“低压控制电路”和“高压工作电路”的配合，提高操作的安全性。低压电路高压电路三、电磁继电器三、电磁继电器实现电铃与灯泡电路通断的“自动切换”。典型例题典型例题1．在探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，小科设计了如图所示的电路。下列相关说法错误的是（ ）
A．通过电磁铁A和B的电流相等
B．电磁铁A、B上方的磁极极性不同
C．电磁铁B的磁性强于电磁铁A的磁性
D．向右移动滑片P，电磁铁A、B的磁性都减弱B典型例题2．如图所示是智能扶手电梯工作原理图，其中R是压敏电阻，当有人乘梯时，压敏电阻受压阻值变化改变线圈中电流，引起电磁铁磁性强弱变化，使得电磁继电器动触点的位置变动电动机转速加快；当没有人乘梯时，电动机转速减慢减少耗电。下列选项正确的是（ ）
A．电磁铁上端是N极
B．电磁铁的工作原理与发电机的工作原理相同
C．R的阻值随压力的增大而减小
D．电动机的工作原理是电磁感应C课堂小结课堂小结1．如果将一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流流过时，它会有很强的磁性。这种磁体，在有电流时有磁性，没有电流时就会失去磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁。
2．影响电磁铁磁性强弱的因素有电流的大小、线圈的匝数和有无铁芯，电流越大、线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强，相同情况的线圈，插入铁芯后电磁铁的磁性增强。课堂小结3．电磁铁磁性的有无可以通过电路的通断来控制；磁性的强弱可以通过改变电流的大小或线圈的匝数来控制；磁极的极性可以通过改变电流的方向来控制。
4．电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、触点组成，是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路通断的开关。再见
