Matlab在电磁铁设计计算中的应用

《电磁铁》教学设计

《电磁铁》教学设计 《电磁铁》教学设计 一、教学目标： 1、科学概念： 电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的基本性质； 改变电池正负极的连接方法或改变线圈缠绕的方向会改变电磁铁的`南北极。 2、过程与方法： 制作铁钉电磁铁； 做研究电磁铁南北极的实验。 3、情感、态度、价值观： 养成认真细致、合作研究的品质。 二、教学准备 1、学生：每组1号电池2节，铁钉2根，单股网线2根，小铁钉若干、指南针2只 2、教师：电脑课件、大指南针等 三、教学流程： （一）复习导入 1、学生谈学习了《电和磁》一课的收获。 2、提出任务：利用前一课所学知识设计一个装置吸引小铁钉。 （二）制作电磁铁

1、学生说方法并演示把导线绕到铁钉上。 2、出示课件并提出要求：朝一个方向均匀绕导线，两端打结固 定（示范方法） 3、取材料，比一比哪些组绕得又快又好！ 4、用绕好的装置吸小铁钉，发现不能将铁钉吸起来。 5、领取电池实验并交流发现。（提醒：由于导线较短，只能接 触很短一段时间。） 6、归纳：接通电流产生磁性，断开电流磁性消失。 7、请学生给这样一个装置命名，引出“电磁铁”概念及其组成。 8、引导学生思考电磁铁有没有南北极。 （三）铁钉电磁铁的南北极 1、学生猜测电磁铁有无南北极并请说说如何判断。 2、学生交流方法、补充。（如果学生没有补充完整则设问：钉 尖如果和指 南针南极吸引是不是一定能证明这端是北极） 3、学生领取指南针实验并记录。 4、各组依次反馈汇总，确定电磁铁有南北极并引发新的探究问题——电磁铁的南北极跟什么因素有关？ 5、分组研究是否真的和这些因素有关。 6、交流实验结果。 7、小组讨论实验结果不一致的原因。 8、再次实验验证（控制条件）。 9、形成研究结论：电磁铁有南北极，电磁铁南北极跟电池正负 极连接方法或线圈缠绕方向都有关。

电磁铁设计

直流电磁铁设计 共26 页 编写： 校对：

直流电磁铁设计 电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能。电能和机械能的变换是通过具体的电磁铁结构来实现的。合理的电磁铁结构是能量变换效率提高的保证。电磁铁设计的任务是合理的确定电磁铁的各种结构参数。确定电磁铁的各种结构参数是一个相当复杂的任务，下面我们探讨确定电磁铁结构参数的一般方法。电磁铁吸合过程是一个动态过程,设计是以静态进行计算. 一、基本公式和一般概念 1、均匀磁场B= S Φ（T ） 2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（A ） 3、磁场强度H= L NI （A/m ），建立了电流和磁场的关系。 该公式适用于粗细均匀的磁路 4、磁导率μ= H B 建立了磁场强度和磁感应强度（磁通密度）的关系。 μ0=4π×10-7享/米 相对磁导率μr =0 μμ 5、 磁通Φ= M R NI 磁阻R M = s l μ 这称为磁路的欧姆定律，由于铁磁材料的磁导率μ不是常数，使用磁阻计算磁路并不方便，磁阻计算一般只用于定性。

6、磁感应强度的定义式B=qv F ，磁感应强度与力的关系。 7、真空中无限长螺线管B=μ0nI 。对于长螺线管，端面处的 B=21 μ0nI 。 面积Ⅰ为断电后剩留的能量，面积Ⅱ为作功前电磁铁储存的能量，面积Ⅲ为电磁铁作的功。

我们的目的是使Ⅰ和Ⅱ的面积最小，Ⅲ的面积最大。 面积Ⅰ表示电磁铁作完功后的剩磁，（1）减小面积Ⅰ可用矫顽力小的电铁。（2）提高制造精度，使吸合后气隙最小，但要防止衔铁粘住。 面积Ⅱ表示作功前所储存的能量，在衔铁位置一定时，取决于漏磁通，漏磁通大，面积Ⅱ就大。 9、机械效率 A K1= A A：输出的有效功 A0：电磁铁可能完成的最大功。 10、重量经济性系数 G K2= A G=电磁铁重量。 A0：电磁铁可能完成的最大功。 K2不仅取决于磁效率和机械效率，而且还取决于磁性材料的正确利用，电磁铁的类型和主要外形尺寸之间保持合理的比例关系。11、结构系数Kυ 每一类型的电磁铁，都有一定的吸力和行程。按最优设计方法设计的电磁铁重量最轻。一般来说，长行程的电磁铁比短行积的电磁铁长，吸力大的电磁铁比吸力小的电磁铁外径大。 为了按最小材料消耗率比较电磁铁，引入结构系数K J这个判据。

电磁继电器习题与答案-物理九年级第二十章20.3电与磁第三节电磁铁人教版

第二十章电与磁 第三节电磁铁电磁继电器 测试题 知识点：电磁继电器： 1．如图所示是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图，关于它的说法正确的是（） A．当温度低于90℃时，报警装置就会响铃，同时绿灯亮 ' B．当温度低于90℃时，报警装置就会响铃，同时红灯亮 C．当温度达到90℃时，报警装置就会响铃，同时红灯亮 D．当温度达到90℃时，报警装置就会响铃，同时绿灯亮 2．如图所示是研究电磁铁磁性的实验．闭合开关后，下列说法正确的是（） A．电磁铁的下端是N极 B．电磁铁能吸引大头针是电磁感应现象 % C．将铁钉换成铜棒会使磁性增强 D．滑片P向左移动，电磁铁吸引大头针的数目会增多 3．如图是一种水位自动报警器的原理示意图，当水位升高到金属块A时（）

A．红灯灭、绿灯亮B．红灯亮、绿灯灭 C．红灯亮、绿灯亮D．红灯灭、绿灯灭 4．如图是电磁继电器的构造和工作电路示意图．要使电磁铁对衔铁的吸引力变大，以下做法可行的是（） \ A．去掉电磁铁线圈中的铁芯B．减少电磁铁线圈的匝数C．适当增大电源A的电压D．适当增大电源B的电压5．电梯为居民出入很大的便利，出于安全考虑，电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图所示，R1为保护电阻，R2为压敏电阻，其阻值随压力增大而减小．下列说法正确的是（） A．电磁铁是根据电磁感应原理制成的 B．工作时，电磁铁的上端为S极 < C．超载时，电磁铁的磁性减小 D．正常情况下（未超载时），K与B接触 知识点：电磁铁

6．如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁与条形磁铁处于同一水平线放置，且左端固定，当开关S闭合，电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向下移动时，条形磁铁始终保持静止，则在此过程中，条形磁铁受到的摩擦力（） A．方向向右，逐渐减小 B．方向向右，逐渐增大 。 C．方向向左，逐渐减小 D．方向向左，逐渐增大 7．城市下水道井盖丢失导致行人坠入下水道的悲剧时有发生，令人痛心．为此，某同学设计了一种警示电路：在井口安装一环形灯L，井盖相当于开关S；正常情况下（S闭合），灯L不亮；一旦井盖丢失（S断开），灯L即亮起，以警示行人．图中电路符合要求的是（） A．B． C．D． 8．要增强电磁铁的磁性，下列措施可行的是（） | A．改变电流的方向B．增大通入的电流 C．减小通入的电流D．减少电磁铁线圈匝数 9．科研人员设计了一种“能量采集船”，如图所示，在船的两侧装有可触及水面的“工作臂”，“工作臂”的底端装有手掌状的、紧贴水面的浮标．当波浪使浮标上下浮动时，工作臂就前后移动，获得电能储存起来．下列电器设备与“能量采集船”能量采集原理相同的是（） A．电动机B．电磁铁C．电扇D．发电机

第三节电磁铁导学案

第3节电磁铁导学案 ★学习目标： 1．知识与技能 （1）了解电磁铁的构造及原理。 （2）了解电磁铁的磁性强弱可由电流大小、线圈匝数多少及有无铁芯来控制。 （3）了解电磁铁在现代生产与生活中的广泛应用。 2．过程与方法 （1）通过实验探究，找出控制电磁铁磁性强弱的方法。 （2）经历动手自制电磁铁的过程，了解电磁铁的构造及应用。 3．情感、态度与价值观 （1）经历实验探究得出结论的过程，培养学生尊重科学、喜爱物理的情感。 （2）通过“动手做”，培养学生的动手实践能力，增强学生将所学知识应用到实际生活中的意识。 ★学习重点：电磁铁的工作原理、影响电磁铁磁性强弱的因素 ★学习难点：影响电磁铁磁性强弱的因素 【知识回顾】 1．奥斯特实验证明了：⑴⑵ 2．通电螺线管外部的磁场与的磁场相似。通电螺线管两端的极性跟螺线管中有关。当电流方向变化时，通电螺线管的极性。 3．如下图所示，正确的是（） 【课前自主学习】 1．内部带铁芯的通电螺线管叫，电磁铁是根据效应和通电螺线管内铁芯被后磁场大大增强的原理工作的。 2．电磁铁中有电流通过时（有，无）磁性，没有电流通过时磁性。 3．电磁铁磁性的强弱由的大小和螺线管的多少来决定。 4．磁性的有无，可以通过电流的来控制；磁体的极性，可以通过改变来改变；磁性的强弱可以通过改变或的多少来控制。5．电磁铁在生产和生活中的应用很多，在电炉、电铃、电灯中，用到电磁铁的是。【新课导学】 一、导入新课 大海捞针，梦想成真 二、合作探究 （一）合作探究活动一 学生制作电磁铁：（指导学生自己制作电磁铁并检验通电后是否有磁性并提醒注意事项）实验过程：用漆包线在大铁钉上顺着一个方向绕制成两个匝数不同的线圈，再用透明胶布缠绕固定，使漆包线不松散，这样就制成简单的电磁铁。

电磁铁的设计计算

电磁铁的设计计算 1原始数据 YDF-42 电磁铁为直流电磁铁工作制式为长期根据产品技术条件已知电磁铁的工作参数 额定工作电压UH=24V 额定工作电压时的工作电流IH ≤1A 2 测试数据 测试参数工作行程δ=1mm 吸力F=7.5kg 电阻R=3.5Ω 4 设计程序 根据已测绘出的基本尺寸通过理论计算确定线圈的主要参数并验算校核所设计出的电磁铁性能 4.1 确定衔铁直径dc 电磁铁衔铁的工作行程比较小因此电磁吸力计算时只需考虑表面力的作用已知工作行程δ=1mm 时的吸合力F=7.5kg 则电磁铁的结构因数 K = F／δ7.5／0.1=27 (1) 电磁铁的结构形式应为平面柱挡板中心管式 根据结构因数查参考资料，可得磁感应强度BP=10000 高斯 当线圈长度比衔铁行程大的多时,可以不考虑螺管力的作用,认为全部吸力都由表面力产生由吸力公式 F= （Bp/5000）2×Π／4×dc2 (2) 式中Bp磁感应强度(高斯) dc 活动铁心直径(毫米) 可以求得衔铁直径为 dc= 5800×F Bp = 5800×7.510000 =1.59cm=15.9mm 取dc=16 mm 4.2 确定外壳内径D2 在螺管式电磁铁产品中它的内径D2与铁心直径dc之比值n 约为2~ 3 ,选取n=2.7 D2=n ×dc=2.76×16=28.16 毫米(3) 式中D2 外壳内径毫米 4.3 确定线圈厚度 bk= D2?dc 2 ?Δ(4) 式中bk -----线圈厚度毫米 Δ------线圈骨架及绝缘厚度毫米今取Δ=1.7 毫米 bk= 28.16?16 2 ?1.7 =4.38毫米 今取bk=5 毫米 4.4 确定线圈长度 线圈的高度lk与厚度bk比值为β,则线圈高度

2020-2021学年教科版九年级上册物理第七章第三节电磁铁

2020-2021学年教科版九年级上册物理第七章第三节电磁铁学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．下列用电器或设备中，没有电磁铁的是（） A．日光灯B．电铃C．电磁起重机D．磁悬浮列车2．下列电器中没有应用电磁铁的是 A．电铃B．电磁选矿机C．电热毯D．电磁继电器 3．电磁铁在生活和生产中有着广泛的应用，如图所示应用到电磁铁的设备有（）A．B．C． D． 4．许多自动控制的电路中都安装有电磁铁．有关电磁铁，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，可以使用永磁铁 C．电磁铁磁性的强弱只与电流的大小有关D．电磁铁是根据电流的磁效应制成的5．某同学用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如图所示．在“研究电磁铁”的实验过程中，当S闭合后，下列说法不正确的是 A．电流相同，匝数多的磁性大 B．要使电磁铁磁性增强，应将滑动变阻器的滑片P向左移动

C．电磁铁能吸引的大头针越多，表明它的磁性越强 D．B线圈的匝数多，说明通过B线圈的电流大于通过A线圈的电流 6．某同学连接如图所示电路研究电磁铁的磁性，为了让铁钉吸引大头针的数目增多，以下措施中可行的是（） A．对调电源的正负极B．将滑片向右端滑动 C．减少铁钉上所绕线圈的匝数 D．去掉一节干电池 7．关于电磁铁，下面说法中正确的是 A．电磁铁是根据电磁感应原理制作的 B．电磁继电器中的磁体，必须用电磁铁 C．电磁继电器中的磁体，可以用永磁体，也可以用电磁铁 D．电磁铁中的铁芯，可以用钢棒代替 8．下列哪种方法可以增强电磁铁的磁性 A．增大电阻B．增强电流C．延长通电时间D．改变电流方向 9．目前许多国家都在研制磁悬浮列车．我国拥有全部自主知识产权的第一条磁悬浮列车试验线已建成，且实现了2000千米无故障运行．一种磁悬浮列车的车厢和铁轨上分别安放着磁体，车厢用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁．现有下列说法： ①磁悬浮列车消除了车体与轨道之间的摩擦； ②磁悬浮列车增大了车体与轨道之间的摩擦 正确的说法是（） A．①B．②C．①和②D．都不对 10．如图所示，闭合开关S后，只进行下列一项操作，一定能使电磁铁磁性增强的是 A．变阻器的滑片向右移动B．变阻器的滑片向左移动 C．开关由1拨到2 D．把电源的正负极对调 二、多选题 11．电与磁的知识有广泛的应用，下列说法中正确的是（） A．电磁铁是利用电流的磁效应制成的B．电动机是利用通电线圈在磁场中受力转

电磁铁设计计算书

电磁铁设计计算书 河北科技大学电气工程学院 张刚 电磁铁设计中有许多计算方法，但有许多计算原理表达的不够清晰，本人参照“电 磁铁设计手册”一书，对相关内容进行了整理补充，完成了一个直流110V 拍合式电磁铁的计算。 设计一个拍合式电磁铁，它的额定工作行程为4mm ，该行程时的电磁吸力为0.8公 斤，用在电压110V 直流电路上，线圈容许温升为65℃。 1) 初步设计 第一步：计算极靴直径 电磁铁的结构因数为： 0.8 2.2F K φδ = = ≈ 查空气气隙磁感应强度与结构因数的经济表格，如下图所示： 从图中可查得，气隙磁感应强度最好取为p B =2000Gs 。 极靴的表面积为： 2 2 2500050000.852000n p S F cm B ????==?= ? ? ????? 极靴直径为： 445 2.52 3.14 n n S d cm π ?= = = 取n d =2.5cm ，则2 4.9n S cm =。磁感应强度p B 增加为2040Gs 。 第二步，计算铁芯直径 材料采用低碳钢，其磁感应强度取cm B =11000Gs ，漏磁系数σ取2，则：

222040 4.9 1.1811000 p n cm cm B S S cm B σ??= = = 铁芯直径为： 1.52c d cm = = = 取 1.5c d cm =，则2 1.77cm S cm = 第三步，计算线圈磁动势 线圈的磁动势NI 为工作气隙磁动势、铁芯磁动势和非工作气隙磁动势的和，记 为： ()()()cm n NI NI NI NI δ=++ 计算中，可取： ()()()cm n NI NI a NI += 这里a=0.15~0.3,也就是铁芯磁动势和非工作气隙磁动势的和约占总磁动势的 15%~30%。 因此，线圈的磁动势应为： ()()() 42 7 102040100.4109321141010.3p p B B NI a a δ μδμπ---????==?=≈--?-安匝 系统一般要求电压降到85%U n 时仍能正常工作，在额定电压U n 下的磁动势为： ()1 10950.85 NI NI = =安匝 计算温升时，一般取额定电压U n 的1.05~1.1倍，此时的磁动势为： ()2 1.051150NI NI =?=安匝 第四步,计算线圈尺寸 1)推导计算线圈厚度公式 线圈的温升公式为： m P S θμ= ? 这里： θ：温升，单位℃； P ：功率，单位W ； m μ：线圈的散热系数，单位2/W cm ?℃；

第3节电磁铁的应用

共1课时 第3节电磁铁的应用初中科学浙教2011课标版评论（0）1教学设计开始由电磁起重机视频引出电磁铁，然后通过比较电磁铁与一般磁铁有什么不同，从而使学生发现电磁铁的三大优点，通过比较的方法，使电磁铁的优点在学生的脑海中留下深刻的印象。接下来介绍电磁铁在生产和生活中的应用，使学生体会科学知识的价值，激发学生学习科学的兴趣。 先从开头引入的电磁起重机讲起，说一说它的工作原理，然后讲电磁选矿机的工作原理，再讲学生熟悉的电铃，设计探究活动一让电铃响起来，4人小组观察电铃的结构，并动手连接电路，观察它的工作情况并说出工作原理。这一环节设计让学生自己动手，其主要目的培养他们学习科学的兴趣，铃声虽然常听，但也很少接触实际的电铃，所以让他们亲自动手，可以加深鬼电铃结构和原理的理解。电磁继电器是本节课的另一个重点，先向学生说明直接去操纵高电压、电流是十分危险的，从而引出电磁继电器，4人小组观察电磁继电器的结构，观察时要提醒学生，衔铁与两个触点是位置，然后教师演示（注意的是要向学生说明这里的高电压是用电池来代替）。再结合多媒体手段，让学生观察电磁继电器的模型，进一步使学生认识电磁继电器的组成、原理，能区别控制电路与工作电路，进而知道电磁继电器的定义和优点。其中设计的探究活动二，动手连接电路，用电磁继电器控制电动机加以巩固。然后介绍电磁继电器在自动化方面的应用，利用多媒体手段，让学生观察水位自动报警器，了解它的工作原理，同时结合生活实际，介绍家用全自动洗衣机的也用到电磁继电器，让学生领悟科学技术的发展对人类生活的影响和改变。 最后学生了解一下磁悬浮列车、信息的磁记录、电话等应用，体会电磁铁应用的广泛性。评论（0）2教学目标 知识与技能： 1.知道电磁铁的组成和特点 2.理解电磁继电器的结构和工作原理 3.了解电铃、电磁选矿机和电磁起重机、磁悬浮列车的工作原理 4.了解信息的磁记录和电话是如何发声的。 过程与方法： 通过小组合作学习，得出电铃、电磁继电器的原理。 情感态度与价值观： 通过了解科学知识的实际应用，提高学习科学知识的兴趣，领悟科学技术的发展对人类生活的影响和改变；体验合作探究的乐趣。评论（0）3学情分析 本节课的教学对象是八年级的学生,这一年级的学生对于周围的世界的实际问题具有越来越强烈的好奇心和兴趣。活泼好动、善于想象、善于研究是他们的最大特点。教师采用“引导探究式”的教学方法,学生主要采用“亲自动手——主动探究——交流合作”的学习方法,使学生在直观情境的观察和自主的实践活动中获取知识,并通过交流与合作来深化对知识的理解和认识。评论（0）4重点难点 重点：电铃、电磁继电器的结构和工作原理。 难点：电磁继电器的结构和工作原理。评论（0）5教学准备 多媒体课件、电铃、电磁继电器、学生电源、小灯泡、电池、导线等6教学过程6.1 第一学时教学活动评论（0）活动1【导入】视频导入 视频引入 师：今天我们先来看一段电磁起重机的工作过程的视频，（视频：电磁起重机，引出电磁铁。）问题：电磁起重机最下面的圆形物体是什么？ 生：是电磁铁。

电磁铁设计

电磁铁设计

直流电磁铁设计

直流电磁铁设计 电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能。电能和机械能的变换是通过具体的电磁铁结构来实现的。合理的电磁铁结构是能量变换效率提高的保证。电磁铁设计的任务是合理的确定电磁铁的各种结构参数。确定电磁铁的各种结构参数是一个相当复杂的任务，下面我们探讨确定电磁铁结构参数的一般方法。电磁铁吸合过程是一个动态过程,设计是以静态进行计算. 一、基本公式和一般概念 1、均匀磁场B= S Φ （T ） 2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（A ） 3、磁场强度H= L NI （A/m ），建立了电流和磁场的关系。 该公式适用于粗细均匀的磁路 4、磁导率μ= H B 建立了磁场强度和磁感应强度（磁通密度）的关系。 μ0=4π×10-7享/米 相对磁导率μr =0 μμ 5、 磁通Φ= M R NI 磁阻R M = s l μ 这称为磁路的欧姆定律，由于铁磁材料的磁导率μ不是常数，使用磁阻计算磁路并不方便，磁阻计算一般只用于定性。

6、磁感应强度的定义式B= qv F ，磁感应强度与力的关系。 7、真空中无限长螺线管B=μ0nI 。对于长螺线管，端面处的 B=2 1μ0nI 。 面积Ⅰ为断电后剩留的能量，面积Ⅱ为作功前电磁铁储存的能量，面积Ⅲ为电磁铁作的功。

我们的目的是使Ⅰ和Ⅱ的面积最小，Ⅲ的面积最大。 面积Ⅰ表示电磁铁作完功后的剩磁，（1）减小面积Ⅰ可用矫顽力小的电铁。（2）提高制造精度，使吸合后气隙最小，但要防止衔铁粘住。 面积Ⅱ表示作功前所储存的能量，在衔铁位置一定时，取决于漏磁通，漏磁通大，面积Ⅱ就大。 9、机械效率 A K1= A A：输出的有效功 A0：电磁铁可能完成的最大功。 10、重量经济性系数 G K2= A G=电磁铁重量。 A0：电磁铁可能完成的最大功。 K2不仅取决于磁效率和机械效率，而且还取决于磁性材料的正确利用，电磁铁的类型和主要外形尺寸之间保持合理的比例关系。11、结构系数Kφ 每一类型的电磁铁，都有一定的吸力和行程。按最优设计方法设计的电磁铁重量最轻。一般来说，长行程的电磁铁比短行积的电磁铁长，吸力大的电磁铁比吸力小的电磁铁外径大。 为了按最小材料消耗率比较电磁铁，引入结构系数K J这个判据。

《神奇的电磁铁》教学设计

以学定教，让探究活动更精彩 ——《神奇的电磁铁》教学设计 东城三小袁锦培 【教学内容】 义务教育课程标准实验教科书粤教版科学五年级上册P61－64。 【教材分析】 《神奇的电磁铁》是义务教育课程标准实验教科书五年级上册科学书中第十一课的内容。本课主要内容是让学生知道电能产生磁，以及电磁铁与磁铁的异同，电磁铁磁性的大小受哪些因素的影响。本课安排了两个学生实验：一是制作电磁铁；二是探究影响电磁铁磁性大小的因素。教材编排十分注重学生的科学探究能力培养和良好的情感态度的形成。其主要目的是使学生认识到科学就在我们身边，要善于发现、大胆猜测、勤于思考、勇于探索；使学生认识到在自然发生的条件下的观察，是发现科学原理的前提。从而对科学形成良好的情感态度。而意在于培养学生对科学的良好情感态度及科学探究的能力，使学生懂得科学研究是从问题开始的。 【学情分析】 “电磁铁”在学生的生活中应用非常广泛，身边可以找到许多实例。但是对于大部分学生来说，在身边的哪些电器应用了电磁铁了解的非常不够，因为学生根本不懂得什么是电磁铁。小学五年级的学生科学知识积累不多，特别是实验的机会比少、动手能力差，在教学过程中应重视探究性的学习方式，应教会他们的初步的实验探究的方法和步骤。小学生正处在生长发育阶段，好奇心比较强，凡事都想知道为什么。因此，在课前安排恰到好处的提问来吸引学生的注意力，提高学生学习科学的兴趣和积极性，由于本课内容较多，学生的年龄还小，大脑的兴奋性易疲劳，注意力时间比较短，因此在教学设计和教学活动中要不断变换教学方式给予刺激。 【设计理念】 1、以教师为主导，引导学生开展小组探究性合作学习，在合作中获取知识、技能，感情团队协作精神。 2、以学生为主体，引导学生经历“猜想——验证——结论”过程，帮助学生树立正确的科学结论观。 3、以实验为载体，借助简洁实验记录，有效提炼实验结论，培养学生的高级思维认知能

(九年级物理)第三节 电磁铁

第三节电磁铁 【学习目标】 （1）了解什么是电磁铁。 （2）知道电磁铁的特性和工作原理及其应用。 （3）通过实验探究了解影响电磁铁磁性强弱的因素。 【学习重难点】 （1）重点：探究影响电磁铁磁性强弱的因素 （2）难点：电磁继电器的原理和电路连接 【学习过程】 模块一预习反馈（阅读教材，课前自主完成以下内容） 1、（电磁铁的定义）电磁起重机主要由铁芯和螺线管，这个带铁芯的螺线管叫做。 2、（电磁铁磁性强弱的影响因素）实验表明：通入电磁铁的越大，线圈的越多，它的就越大。 3、（电磁铁的特点）电磁铁磁性的可以利用电流通断来控制，磁性可以用电流的和的多少来调节，磁极的极性可以通过变换来改变。 模块二合作探究 (一)电磁铁的磁性与什么有关？ 阅读课本回答下列问题 请同学们分组讨论，提出自己的猜想，并交流猜想的依据。 影响电磁铁磁性的因素可能有：_______________。 怎样用实验验证我们的猜想呢？ 进行实验： （1）研究电磁铁的磁性有无 实验：闭合和断开开关 现象：通电时电磁铁断电时电磁铁 结论：电磁铁通电时_____磁性，断电时磁性_____.

（2）研究电磁铁的磁性强弱 ①研究电磁铁的磁性强弱跟电流的关系 实验：将开关合上，调节滑动变阻器，使电流增大和减小 现象：增大电流电磁铁吸引的大头针数目_____. 结论：通过电磁铁的电流越____,电磁铁的磁性 _____. ②研究电磁铁的磁性强弱跟线圈匝数的关系 实验：改变线圈匝数 现象：匝数越______,吸引大头针的数目越______ 结论：当电流一定时，电磁铁线圈的匝数______,磁性______. 实验总结： 1、电磁铁通电时____磁性，断电时磁性______；当电磁铁线圈的匝数一定时通过电磁铁的电流越____，电磁铁的磁性______；当电流一定时，电磁铁线圈的匝数_____，磁性____. 2、电磁铁的优点： 电磁铁磁性有无，可用________来控制 电磁铁磁性强弱，可用，，来控制 电磁铁的极性变换，可用____________ 来实现。 模块三形成提升 1、（影响电磁铁磁性强弱的因素） 如图所示，是某学习小组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图。 ⑴、要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过来实现；要判断电 磁铁的磁性强弱，可观察来确 定。 ⑵、下表是该组同学所做实验的记录：

电磁铁的设计计算

电磁铁的设计计算 一. 电磁铁的吸力计算 1. 曳引机的静转矩 T=[（1-φ）Q ·g ·D/（2i ）]×10-3 式中：φ-------对重系数（0.4-0.5） g---------重力加速度 9.8m/s 2 i----------曳引比 Q---------额定负载 kg D--------曳引轮直径 mm T=[（1-Text1(3)）×Text1(0) ×9.8×Text1(1)/（2×Text1(2)）]×10-3 = Text1(16) Nm 2. 制动力矩 取安全系数S=1.75-2 取S= Text1(5) Mz=S ·T= Text1(5)×Text1(16)= Text1(6) Nm 3. 电磁铁的额定开闸力 u--------摩擦系数 0.4-0.5,取0.45； Dz------制动轮直径 Dz= Text1(8)mm F N = ) 321(103 1L L L uD L M Z Z ++? = Text1(6)×Text1(11)×103/(Text1(7)×Text1(6)×Text1(9)) = Text1(12)N L1，L2，L3所示详见右图 4. 电磁铁的过载能力 5.11=N F F F1----电磁铁的最大吸力； 5. 所需电磁铁的最大吸力 F1=1.5F N =1.5×Text1(12)= Text1(13)N 6. 电磁铁的额定功率 1021 F P == Text1(14) W 7. 电磁铁的额定工作电压，设计给定 U N =110 V 8. 额定工作电流 N N U P I == Text2(13) A 9. 导线直径的确定 （电密 J=5—6 A/mm 2 ） J= Text2(1) A/mm 2 裸线 J I d N π4'0== Text2(12) mm 绝缘后导线直径 d ’ = Text2(6) mm 10. 衔铁的直径（气隙磁密 B δ=0.9-1T ）取B δ= Text2(2) T

第三节 电磁铁 电磁继电器.教案

课题：20.3 电磁铁电磁继电器 第1课时 设计人：校对：XXX 一、导学目标 1.了解电磁铁及其应用，知道电磁铁磁性强弱跟哪些因素 2.知道电磁继电器的工作原理 二、导学过程 （一）自学生疑 1.引导学生自学本节教材，并大胆置疑，全班同学一起解决相对比较简单、基础性的知识，思考：生活中哪些地方应用到了电磁铁？ （二）整合探究 探究1：如何快速将一堆铁屑捡起来放到盒子里（旁边有一磁铁）? （1）用一个电磁铁与磁铁一样可以把铁屑吸起来又很轻松的放到盒子里。 问：这是怎么回事？ 结论：电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性。 探究2：如何自制电磁铁 每个小组分别利用导线和铁钉制作两个电磁铁，完成快的小组上台展示，比比哪一个吸引铁钉多 （1）绕线的时候，两头留出一些 （2）朝着一个方向绕线，不要太松 探究3：电磁铁磁性强弱跟哪些因素有关？ 教师引导:这一个电磁铁的磁性强，看来电磁铁的磁性强弱可能与什么有关？(应该用什么方法来探究) （1）教师提问：我们怎样来判断电磁铁的磁性强弱呢？（这是什么物理方法），引导学生设计实验，画出电路图。 提示：（1）怎样探究磁性强弱与电流的关系? 怎样改变电流？（2）怎样探究磁性强弱与匝数的关系? 怎么设计呢？ （2）师巡视指导 （3）引导学生进行实验，收集数据，得出结论

1.___________________； 2.______________________. （4）学生讨论总结： ①磁性有无由_________来控制 ②磁极的极性可以通过改变__________来控制 ③磁性强弱可以通过改变通入电磁铁的_________或_________来控制 探究4：电磁铁的应用 （1）教师介绍电磁铁在生活中的应用并展示图片 （2）问你还知道哪些电磁铁在生产生活中的应用？ 探究5：电磁继电器的介绍 教师展示电磁继电器实物和图片，提出问题： （1）什么是电磁继电器？它的实质是什么？ （2）电磁继电器由哪些部分组成?工作电路由哪两部分组成？ （3）说出它的工作原理。 学生观察电磁继电器构造，小组合作学习完成老师提出的问题。 （三）训练总结 1.某同学用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如图所示。在“研究电磁铁”的实验过程中，当S闭合后，下列说法不正确的是( ) A. B线圈的匝数多，说明通过B线圈的电流大于通过A线圈的电流B．要使电磁铁磁性增强，应将滑动变阻器的滑片P向左移动 C．电磁铁能吸引的大头针越多，表明它的磁性越强 D．电流相同，匝数多的磁性大 2．如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁与条形磁铁处于同一水平

电磁铁的设计计算

电磁铁的设计计算 一.电磁铁的吸力计算 1.曳引机的静转矩 T=[（1-φ）Q·g·D/（2i）]×10-3 式中：φ-------对重系数（0.4-0.5） g---------重力加速度9.8m/s2 i----------曳引比 Q---------额定负载kg D--------曳引轮直径mm T=[（1-Text1(3)）×Text1(0) ×9.8×Text1(1)/（2×Text1(2)）]×10-3 = Text1(16) Nm 2.制动力矩取安全系数S=1.75-2 取S= Text1(5) Mz=S·T= Text1(5)×Text1(16)= Text1(6) Nm 3.电磁铁的额定开闸力 u--------摩擦系数0.4-0.5,取0.45； Dz------制动轮直径Dz= Text1(8)mm F N = = Text1(6)×Text1(11)×103/(Text1(7)×Text1(6)×Text1(9)) = Text1(12)N L1，L2，L3所示详见右图 4.电磁铁的过载能力 F1----电磁铁的最大吸力； 5.所需电磁铁的最大吸力 F1=1.5F N =1.5×Text1(12)= Text1(13)N 6.电磁铁的额定功率 = Text1(14) W 7.电磁铁的额定工作电压，设计给定 U N =110 V 8.额定工作电流 = Text2(13) A 9.导线直径的确定（电密J=5—6 A/mm2）J= Text2(1) A/mm2 裸线= Text2(12) mm 绝缘后导线直径d’ = Text2(6) mm 10.衔铁的直径（气隙磁密Bδ=0.9-1T）取Bδ= Text2(2) T

电磁铁设计

一、引言 电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能。电能和机械能的变换是通过具体的电磁铁结构来实现的。合理的电磁铁结构是能量变换效率提高的保证。电磁铁设计的任务是合理的确定电磁铁的各种结构参数。确定电磁铁的各种结构参数是一个相当复杂的任务，下面我们探讨确定电磁铁结构参数的一般方法。电磁铁吸合过程是一个动态过程,设计是以静态进行计算. 电磁铁有许多优点：电磁铁磁性的有无可以用通、断电流控制；磁性的大小可以用电流的强弱或线圈的匝数来控制；也可改变电阻控制电流大小来控制磁性大小；临朐昌盛磁电它的磁极可以由改变电流的方向来控制，等等。即：磁性的强弱可以改变、磁性的有无可以控制、磁极的方向可以改变,磁性可因电流的消失而消失。 电磁铁是电流磁效应（电生磁）的一个应用，与生活联系紧密，如电磁继电器、电磁起重机、磁悬浮列车、电磁流量计等。电磁铁可以分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类型。如果按照用途来划分电磁铁，主要可分成以下五种：（1）牵引电磁铁──主要用来牵引机械装置、开启或关闭各种阀门，以执行自动控制任务。（2）起重电磁铁──用作起重装置来吊运钢锭、钢材、铁砂等铁磁性材料。（3）制动电磁铁──主要用于对电动机进行制动以达到准确停车的目的。（4）自动电器的电磁系统──如电磁继电器和接触器的电磁系统、自动开关的电磁脱扣器及操作电磁铁等。（5）其他用途的电磁铁──如磨床的电磁吸盘以及电磁振动器等。

二、基本公式和一般概念 1、均匀磁场B= S Φ （T ） 2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（A ） 3、磁场强度H=L NI （A/m ），建立了电流和磁场的关系。 该公式适用于粗细均匀的磁路 4、磁导率μ=H B 建立了磁场强度和磁感应强度（磁通密度）的关系。 μ0=4π×10-7享/米 相对磁导率μr = μμ 5、磁通Φ= M R NI 磁阻R M = s l μ 这称为磁路的欧姆定律，由于铁磁材料的磁导率μ不是常数，使用磁阻计算磁路并不方便，磁阻计算一般只用于定性。 6、磁感应强度的定义式B= qv F ，磁感应强度与力的关系。 7、真空中无限长螺线管B=μ0nI 。对于长螺线管，端面处的 B=2 1 μ0nI 。 8、磁效率 图1-1 电磁铁工作循环图

初中物理：电磁铁教学设计

电磁铁 【教学目标】 1．知识和技能。 了解什么是电磁铁，学会制作电磁铁，认识影响电磁铁磁性的因素。 2．过程和方法。 经历探究影响电磁铁磁性的因素的过程，能表达自己的观点，初步具有评估和听取反馈意见的意识。 3．情感态度与价值观。 具有“从生活走向物理，从物理走向社会”的意识，养成主动与他人交流合作的精神，树立勇于有根据的怀疑、大胆想象的科学态度。 【教学器材】 干电池三节，大铁钉两枚，大钢钉一枚，铝筒一个，漆包线（1m和1．2m各一根），小刀一把，电流表一只，大头针（或细铁屑）适量，缝衣棉线若干，开关、滑动变阻器一只。 【教学过程】 一、引入：从生活走向物理 观看录像，画面上出现无锡钢铁总公司废钢分公司电磁铁搬运铁块的现场。看完的同学议一议，猜一猜。 师：你们已经看到了什么？ 生：这是电磁铁…… 师：还想知道什么？ 生甲：什么是电磁铁？我自己能不能做一个？ 生乙：电磁铁是怎样工作的？通过它的电流有多大？ 生丙：想知道电磁铁能吸住多重的东西。 师：同学们对这么多的问题感兴趣，很好。这节课希望同学们能解决一些问题，同时又产生许多新的问题。 评：联系实际，激发兴趣。 二、制作电磁铁 阅读课本，知道什么叫电磁铁、怎样制作电磁铁。依照课本的指导，自主选择器材。大约八、九分钟后，各组都制作完毕。（提醒学生用小刀将两头的绝缘漆刮掉。） 生甲：用1m细漆包线在大铁钉上顺一个方向绕制60匝的线圈，再用棉线在漆包线表面缠绕一层，使漆包线不致松散，这样就制成了一个电磁铁。同样的方法，用1．2m细漆包线在另一大铁钉上绕了80匝制作了另一个电磁铁。 1

生乙：我们也制作了两个电磁铁，不同的是一个绕在铁钉上，另一个绕在钢制的水泥钉上。我们想看看它们有什么不同。 生丙：我们做了三个电磁铁，除了跟甲一样外，我们还在铝筒上绕了一个60匝的电磁铁。 师：手脚真够快的，是不是经常帮妈妈绕毛线？（生愉快地笑了。） 生丁：乙、丙两位同学看书不认真。绕在钢钉或铝筒上不能叫电磁铁。生丙：书上说的不一定都对！亚里土多德曾经说过“我爱老师，我更爱真理”。我们想研究一下，同样是金属，铝筒究竟可不可以。（同学们给了他热烈的掌声。）师：丙同学的这种敢于怀疑、勇于探究的精神的确值得称道。 评：在平等的关系中，培养学生自主探究的能力。 三、实验探究：影响电磁铁磁性大小的因素 1．猜想。 师：“电磁铁能吸住多重的东西”，也就是电磁铁的磁性大小。那么，电磁铁的磁性大小究竟跟哪些因素有关呢？各个小组讨论一下，然后把你们的观点告诉大家。 甲组：跟通过漆包线的电流、它两端的电压以及漆包线的电阻有关。 乙组：还应当与线圈的匝数多少有关。 丙组：我们认为甲组的观点有些重复，根据欧姆定律，电压和电阻的共同作用就是电流，所以，我们的观点是：通过漆包线的电流大小和线圈匝数的多少会影响电磁铁磁性的大小。 师：大家的猜想都有道理，相比之下，丙组的猜想比甲组更合理一些。 丁组：电磁铁磁性的大小跟铁芯的粗细有关，越粗磁性越强。 师（有些惊讶）：你们的这个猜想的确与众不同，坦率地讲，我也说不清楚铁芯的粗细是否对电磁铁的磁性有影响。给的器材里2枚大铁钉也是一般粗，不过，课后我们一起来研究。谢谢你们，能提出这么好的猜想来，让老师也大开眼界。 评：教师真实地在学生面前暴露自己的无知（甚至有意识地表现自己的无知），与学生一起探讨问题，使学生去除对教师的神秘感和权威感，主动承担探究的责任。 2．方案。 电流、匝数都影响电磁铁的磁性，各组讨论，解决以下问题： （1）采取何种步骤？（A．保持匝数不变，磁性与电流的关系；B．保持电流不变，磁性与匝数的关系。） （2）用什么方法来反映电磁铁磁性的强弱？（用吸引铁屑的多少，用吸引大头针的多少，用弹簧秤的方法。） （3）用什么方法来改变通过电磁铁的电流？（增减电池个数；或者用滑动变阻器。） 2

电磁铁设计

直流电磁铁设计

直流电磁铁设计 电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能。电能和机械能的变换是通过具体的电磁铁结构来实现的。合理的电磁铁结构是能量变换效率提高的保证。电磁铁设计的任务是合理的确定电磁铁的各种结构参数。确定电磁铁的各种结构参数是一个相当复杂的任务，下面我们探讨确定电磁铁结构参数的一般方法。电磁铁吸合过程是一个动态过程,设计是以静态进行计算. 一、基本公式和一般概念 1、均匀磁场B= S Φ （T ） 2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（A ） 3、磁场强度H= L NI （A/m ），建立了电流和磁场的关系。 该公式适用于粗细均匀的磁路 4、磁导率μ= H B 建立了磁场强度和磁感应强度（磁通密度）的关系。 μ0=4π×10-7享/米 相对磁导率μr =0 μμ 5、 磁通Φ= M R NI 磁阻R M = s l μ 这称为磁路的欧姆定律，由于铁磁材料的磁导率μ不是常数，使用磁阻计算磁路并不方便，磁阻计算一般只用于定性。

6、磁感应强度的定义式B= qv F ，磁感应强度与力的关系。 7、真空中无限长螺线管B=μ0nI 。对于长螺线管，端面处的 B=2 1μ0nI 。 面积Ⅰ为断电后剩留的能量，面积Ⅱ为作功前电磁铁储存的能量，面积Ⅲ为电磁铁作的功。

我们的目的是使Ⅰ和Ⅱ的面积最小，Ⅲ的面积最大。 面积Ⅰ表示电磁铁作完功后的剩磁，（1）减小面积Ⅰ可用矫顽力小的电铁。（2）提高制造精度，使吸合后气隙最小，但要防止衔铁粘住。 面积Ⅱ表示作功前所储存的能量，在衔铁位置一定时，取决于漏磁通，漏磁通大，面积Ⅱ就大。 9、机械效率 A K1= A A：输出的有效功 A0：电磁铁可能完成的最大功。 10、重量经济性系数 G K2= A G=电磁铁重量。 A0：电磁铁可能完成的最大功。 K2不仅取决于磁效率和机械效率，而且还取决于磁性材料的正确利用，电磁铁的类型和主要外形尺寸之间保持合理的比例关系。11、结构系数Kφ 每一类型的电磁铁，都有一定的吸力和行程。按最优设计方法设计的电磁铁重量最轻。一般来说，长行程的电磁铁比短行积的电磁铁长，吸力大的电磁铁比吸力小的电磁铁外径大。 为了按最小材料消耗率比较电磁铁，引入结构系数K J这个判据。

电器学电磁铁设计

目录 引言 (1) 1 概述 (2) 1.1 基本公式及概念 (2) 1.2 一个简单电磁铁产品的结构图 (6) 1.3 电磁铁的结构形式 (7) 2直流电磁铁的设计要求 (9) 3 直流电磁铁的设计与计算 (10) 3.1 电磁铁设计点的选择 (10) 3.2选择电磁铁的结构形式 (11) 3.2.1用结构因数选择电磁铁的结构形式 (11) 3.3 直流电磁铁的初步设计 (12) 3.3.1 决定铁心半径和极靴半径 (12) 3.3.2 计算线圈磁通势 (13) 3.3.3 计算线圈高度及厚度 (14) 3.3.4计算线圈导线直径及匝数 (16) 3.4 计算极靴、衔铁和铁轭的尺寸 (16) 3.5 电磁铁草图 (18) 4 电磁铁性能验算 (19) 5结论 (22) 心得体会 (23) 参考文献 (24)

引言 电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能。电能和机械能的变换是通过具体的电磁铁结构来实现的。合理的电磁铁结构是能量变换效率提高的保证。电磁铁设计的任务是合理的确定电磁铁的各种结构参数。确定电磁铁的各种结构参数是一个相当复杂的任务，下面我们探讨确定电磁铁结构参数的一般方法。电磁铁吸合过程是一个动态过程,设计是以静态进行计算. 电磁铁是通电产生电磁的一种装置。在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组，这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性，它也叫做电磁铁。我们通常把它制成条形或蹄形状，以使铁芯更加容易磁化。另外，为了使电磁铁断电立即消磁，我们往往采用消磁较快的的软铁或硅钢材料来制做。这样的电磁铁在通电时有磁性，断电后磁就随之消失。电磁铁在我们的日常生活中有着极其广泛的应用，由于它的发明也使发电机的功率得到了很大的提高。

设计电磁铁

设计直流电磁铁 电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能。电能和机械能的变换是通过具体的电磁铁结构来实现的。合理的电磁铁结构是能量变换效率提高的保证。电磁铁设计的任务是合理的确定电磁铁的各种结构参数。确定电磁铁的各种结构参数是一个相当复杂的任务，下面我们探讨确定电磁铁结构参数的一般方法。电磁铁吸合过程是一个动态过程,设计是以静态进行计算. 一、基本公式和一般概念 1、均匀磁场B= S Φ（T ） 2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（A ） 3、磁场强度H= L NI （A/m ），建立了电流和磁场的关系。 该公式适用于粗细均匀的磁路 4、磁导率μ=H B 建立了磁场强度和磁感应强度（磁通密度）的关系。 μ0=4π×10-7 享/米 相对磁导率μr = μμ 5、 磁通Φ= M R NI 磁阻R M = s l μ 这称为磁路的欧姆定律，由于铁磁材料的磁导率μ不是常数，使用磁阻计算磁路并不方便，磁阻计算一般只用于定性。 6、磁感应强度的定义式B= qv F ，磁感应强度与力的关系。 7、真空中无限长螺线管B=μ0nI 。对于长螺线管，端面处的 B=2 1 μ0nI 。

面积Ⅰ为断电后剩留的能量，面积Ⅱ为作功前电磁铁储存的能量，面积Ⅲ为电磁铁作的功。 我们的目的是使Ⅰ和Ⅱ的面积最小，Ⅲ的面积最大。 面积Ⅰ表示电磁铁作完功后的剩磁，（1）减小面积Ⅰ可用矫顽力小的电铁。（2）提高制造精度，使吸合后气隙最小，但要防止衔铁粘住。 面积Ⅱ表示作功前所储存的能量，在衔铁位置一定时，取决于漏磁通，漏

磁通大，面积Ⅱ就大。 9、机械效率 K 1= A A A ：输出的有效功 A0：电磁铁可能完成的最大功。 10、重量经济性系数 K 2= A G G=电磁铁重量。 A0：电磁铁可能完成的最大功。 K2不仅取决于磁效率和机械效率，而且还取决于磁性材料的正确利用，电磁铁的类型和主要外形尺寸之间保持合理的比例关系。 11、结构系数K φ 每一类型的电磁铁，都有一定的吸力和行程。按最优设计方法设计的电磁铁重量最轻。一般来说，长行程的电磁铁比短行积的电磁 铁长，吸力大的电磁 铁比吸力小的电磁铁外径大。 为了按最小材料消耗率比较电磁铁，引入结构系数K J 这个判据。 K φ= Q Q-初始吸力（kg ） δ-气隙长度（cm ） Q 正比于电磁铁的横截面；δ正比于电磁铁的轴向长度。 结构系数可以从设计的原始数据求得。 12、电磁铁工作的过渡过程