电磁铁~电磁继电器教案

第二十章电与磁

第三节电磁铁电磁继电器

课程解读

一、学习目标：

1. 知道电磁铁的构造和工作原理。

2. 了解电磁铁的磁性大小与通入电流的大小、电磁铁的外形及匝数有关，磁极极性与通入的电流方向有关，有无磁性可由通断电流控制。

3. 知道电磁铁的有关应用。

4. 了解电磁继电器的构造及工作原理。

5. 知道电磁继电器的应用。

二、重点、难点：

重点：研究电磁铁的特点，电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系。

难点：电磁继电器的有关应用。

三、考点分析：

1. 考查重点：电磁铁的特点和应用，电磁继电器的构造、工作原理及应用。

2. 题型：填空题、选择题、实验题。

3. 在中考中所占的分值为3-5分，占总分值的4％左右。

知识梳理

一、电磁铁

1. 电磁铁：内部插入铁芯的螺线管。

2. 影响电磁铁磁性强弱的因素：

电磁铁线圈的匝数越多、线圈的横截面积越大、通过线圈的电流越强，线圈的磁场就越强；线圈中间插入铁芯后，磁场会大大增强

3. 优点：电磁铁磁性的有无用通断电来控制，磁性强弱用电流大小来控制；它的南北极

用电流方向来控制；使用起来非常方便。

4. 应用：电磁起重机、电铃、发电机、电动机等。

二、电磁继电器

1. 结构：电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、静触点、动触点等组成。

2. 原理：电磁继电器是利用电流的磁效应工作的。

3. 电磁继电器的实质就是利用电磁铁控制工作电路通、断的开关。

4. 电磁继电器的应用：利用电磁继电器可以实现用低电压、弱电流来控制高电压、强电流的工作；也可以实现远距离操纵和自动控制。如：电铃、水位自动报警器、防盗报警器等。

电铃水位自动报警器

恒温箱报警器防盗报警器

三、电磁阀门

1. 结构：电磁阀由阀体、滑阀、衔铁、电磁线圈等组成。

2. 工作原理：电磁阀车门是通过改变线圈中电流的通断，来实现磁性的有无的，电磁铁的移动带动滑阀移动，完成车门的关闭和打开。

3. 电磁阀的其他应用：燃气热水器的电磁阀门、全自动洗衣机的进、排水系统等。

四、磁悬浮列车

1. 磁悬浮列车的工作原理：磁悬浮列车主要依靠磁场作用来实现支撑、导向、牵引和制动功能。列车运行时，列车上的电磁铁与轨道线圈产生的磁场发生相互作用使列车受到很大的向上的托力，列车就会浮在轨道的上方。使列车运行的摩擦减小，大大提高车速。

2. 磁悬浮列车的优点：高速、舒适、无噪音、无污染、能耗低。

典型例题

知识点一：电磁铁的特点和电磁铁磁性强弱的影响因素

例1. 为什么电磁铁的磁性比空心螺线管的磁性强得多？电磁铁的铁芯起什么作用？能用铜芯或铝芯代替吗？为什么？

思路分析：

1）题意分析：本题考查电磁铁的特点

2）解题思路：通电螺线管的内部和外部都存在磁场，当插入铁芯后，铁芯被磁化变成一个磁体，它的磁极与通电螺线管的磁极相同。增强了螺线管的磁性，因此电磁铁的磁性比空心螺线管的磁性强得多。

解答过程：铁芯被磁化变成一个磁体，它的磁极与通电螺线管的磁极相同。增强了螺线管的磁性。电磁铁的铁芯起了增强螺线管磁性的作用。不能用铜芯或铝芯代替铁芯，因为铜和铝不是磁性材料，不能磁化，不能成为磁体。

解题后的思考：在一个通电螺线管中插入一根软铁棒就制作成了一个电磁铁，它的磁极与通电螺线管的磁极相同，增强了螺线管的磁性。

例2.如图所示，一根弹簧的上端固定，下端挂一个铁块a，铁块的正下方有一个电磁铁b，滑动变阻器的滑动头P初始时置于最右端。若b固定，闭合开关S，则铁块a_______移动；稳定后，当金属滑动头P自右向左移动时，铁块a向______移动。

思路分析：

1）题意分析：一根弹簧的上端固定，下端挂一个铁块a，铁块的正下方有一个电磁铁b，滑动变阻器的滑动头P初始时置于最右端。若b固定，闭合开关S，求铁块a的移动情况；稳定后，当金属滑动头P自右向左移动时，求铁块a的移动情况。

2）解题思路：在没有闭合开关S前，电磁铁b没有磁性，铁块a只受重力作用。闭合开关S后，电磁铁b中有电流通过，电磁铁b有了磁性，对铁块a有了吸引力，所以铁块a 向下移动。当滑动变阻器的滑动头P自右向左移动时，滑动变阻器连入电路中的电阻减小，所以电路中的电流增大，电磁铁b的磁性增强，对铁块a的吸引力增大，故铁块a向下移动。

解答过程：向下，下。

解题后的思考：电磁铁的磁性强弱受通过线圈的电流影响。

例3. 小华同学在做“探究电磁铁”的实验中，使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如图所示，下列说法中正确的是（）

A. 要使电磁铁磁性增强，应将变阻器的滑动片向右滑动

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磁性较强，所以通过它的电流较大

D. 若将两电磁铁上部靠近，会相互吸引

思路分析：

1）题意分析：本题考查探究电磁铁磁性强弱的实验

2）解题思路：A选项滑片向右滑动，电阻变大，电流变小，电磁铁的磁性变弱；B选项通过吸引大头针的多少来判断磁性强弱，正确；C选项两个电磁铁串联电流相同，电磁铁B磁性较强是因为线圈匝数多；D选项根据安培定则，两个电磁铁的上端都为N极，会相互排斥。

解答过程：B

解题后的思考：电磁铁线圈的匝数越多、线圈的横截面积越大、通过线圈的电流越强，线圈的磁场就越强；线圈中间插入铁芯后，磁场会大大增强。

例4.为了探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，小丽同学作出以下猜想：

猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性；

猜想B：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强；

猜想C：外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。

为了检验上述猜想是否正确，小丽所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案：用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上缠绕若干圈，制成简单的电磁铁。如图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。根据小丽的猜想和实验，完成下面填空：（1）通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它的不同。

（2）通过比较两种情况，可以验证猜想A是正确的。

（3）通过比较两种情况，可以验证猜想B是正确的。

（4）通过比较d中甲、乙两电磁铁，发现猜想C不全面，应补充。

思路分析：

1）题意分析：本题考查探究电磁铁磁性强弱的实验的操作。

2）解题思路：本实验中通过观察电磁铁吸引大头针数目的多少来判断电磁铁的磁性强弱，该方法为转化法；研究磁性与电流的关系时，控制线圈匝数相同，研究磁性与线圈匝数的关系时，控制电流相同，用到控制变量法。

解答过程：（1）磁性强弱（2）a、b（3）b、c（4）电流相同时，线圈的匝数越多，它的磁性越强。

解题后的思考：电磁铁线圈的匝数越多、线圈的横截面积越大、通过线圈的电流越强，线圈的磁场就越强；线圈中间插入铁芯后，磁场会大大增强，另外注意控制变量法和（转化法）的使用。

例5.如图所示，闭合开关S，小铁块被吸起，下列说法正确的是[ ]

A. 将小铁块吸起的力是铁芯与铁块之间的分子引力

B. 用手托住小铁块，将电源的正负极对调，闭合开关S，稍后手松开，小铁块一定落下

C. 滑动变阻器的滑片向上移动，小铁块可能落下

D. 滑动变阻器的滑片向下移动，小铁块可能落下