初中物理人教版九年级全册第二十章电与磁第3节电磁铁电磁继电器

第3节电磁铁电磁继电器课时导学案【学习目标】1．能描述电磁铁，说明电磁铁的工作原理。2．通过实验探究知道电磁铁的磁性强弱与电流大小、线圈匝数的关系。3．能说明电磁继电器的结构及工作原理，了解电磁继电器在生产、生活中的应用。重点：实验研究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关。难点：电磁继电器的工作原理及其应用。【自主学习】电磁铁1、观察课本P129图，实验演示：取一根铁钉，让它接触大头针，发现不能吸引，将漆包线绕在上面制成线圈，通电后发现它能够吸引大头针了。断开开关，可以看到大头针又掉下来了。此现象说明了什么？答案：插入铁钉的通电螺线管具有磁性，并且有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性。

2、把一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过有磁性。这种磁铁就叫电磁铁。你能总结出电磁铁磁性的特点吗？答案：电磁铁有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性。3、生活中你知道电磁铁有哪些应用？答案：电冰箱、吸尘器、电磁起重机、电铃中有电磁铁。温馨提示：电磁铁实际上是一个带铁芯的螺线管。二、影响电磁铁磁性强弱的因素

1、猜想与假设：影响电磁铁磁性强弱的因素有：(1)电流的大小;(2)线圈匝数的多少。2、实验设计：(1)电磁铁的磁性是看不见摸不着的量,可通过吸引铁钉的个数来判断,这种方法是转换法。(2)电磁铁的磁性强弱可能与多个因素有关,在探究时,需利用控制变量法。①探究电磁铁磁性与线圈中电流的关系思路：需控制线圈匝数不变,改变电路中的电流。故电路中可连入滑动变阻器。②探究电磁铁磁性与线圈匝数的关系思路：控制电流相同,改变线圈匝数。实验数据及分析：分析实验数据,你可得出的实验结论是(1)与电流的关系：线圈匝数相同时,通过线圈的电流越大,磁性越强;(2)与线圈匝数的关系：通过线圈的电流相同时,线圈匝数越多,磁性越强。温馨提示：电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数及电流大小两个因素有关,故在叙述影响电磁铁磁性强弱的结论时,“在××相同(一定)时”这个前提条件不可忽略。三、电磁继电器

观察课本P131图结合电磁铁的特点及其应用,回答下列问题：1.根据电磁铁的特点,观察通电后,电磁继电器的工作过程。答案：当有电流通过线圈,衔铁就被吸合到电磁铁上,此时,C触点与上端金属片的B触点接通,工作电路就工作。2、填一填：电磁铁通电时,具有__磁性___,吸引__衔铁___,使动触点和静触点接触,工作电路_闭合____;电磁铁断电时,电磁铁失去_磁性____,__弹簧___把衔铁拉起来,_切断___工作电路。3.根据电磁继电器的工作原理分析工人利用其可以实现哪些操作?电磁继电器的实质是什么?答案：可实现用低电压、弱电流控制高电压、强电流的工作电路或进行远距离操作。电磁继电器的实质是一种利用电磁铁来控制工作电路的开关。【合作交流】1.通电螺线管中插入铁芯后，为什么磁性明显加强了？答案：铁芯被磁化成为磁体。2、电磁铁的铁芯要用软铁,能不能用钢或铝、铜？【点拨】电磁铁的“铁芯”必须使用软铁类的软磁性材料。因为软铁容易被磁化,磁性也容易消失,而钢具有保持磁性的性质,钢被磁化后会成为永磁体,更不能使用铜、铝等非磁性材料,这些材料起不到增强电磁铁磁性的作用。答案：不能【效果展示】1、下列装置中，没有用到电磁铁的是（

D）A．电磁起重机

B．电磁继电器

C．电铃

D．电热毯2、关于电磁铁的叙述中,错误的是(D)A.通电螺线管中插入铁芯就构成了电磁铁B.电磁铁的铁芯用的是铁棒而不是钢棒C.电磁铁通电时有磁性,断电时没有磁性D.电磁铁的磁极方向不能用安培定则判断3、（2023怀化）4、电磁铁实际上就是一个带有铁芯的螺线管,其磁性的有无可以由通断电流来控制。5、(2023莆田)如图是一种“闯红灯违规证据抓拍模拟器”的工作原理图，光控开关接收到红光时会自动闭合，压敏电阻受到压力时其阻值会变小。当红灯亮后，且车辆压到压敏电阻上时，电磁铁的磁性因电路中电流的改变而变强（填“强”或“弱”），吸引衔铁与触点2（填“1”或“2”）接触，电控照相机工作，拍摄违规车辆。6、2023济南舜耕中学段考）小明用如图所示的装置探究电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关。(1)下表是小明的实验记录,根据表中数据回答下列问题：电磁铁(线圈匝数)100匝50匝实验次数123456电流/A吸引大头针的数量711145810①通过比较第3和第6两次实验,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,还跟电流的大小有关。(2)实验中,小明通过观察

电磁铁吸引大头针的多少

来判断电磁铁磁性的强弱。【助你学习】1、电磁铁的特点（1）电磁铁磁性可有可无：通过电流有无控制.（2）电磁铁磁性可大可小：通过改变电流大小或线圈匝数多少控制.（3）电磁铁磁极可以改变：通过改变电流方向控制.2、电磁铁的应用——电磁继电器：(1)种类：①一种有两个触点——静触点和动触点各一个,如图甲,多用于简单的控制电路中,是一个控制电路通断的开关。②另一种有三个触点——两个静触点,一个动触点,如图乙,多用于复杂的自动控制电路中,它的动、静触点相当于一个单刀双掷开关,能实现的是电路的切换：当电磁铁有磁性时,电磁铁吸引衔铁,接通一个电路;当电磁铁无磁性时,弹簧拉起衔铁,断开一个电路同时接通另一个电路。(2)相关电路设计。①控制电路：电磁铁通过开关与电源相连。②工作电路：根据题意,确定各元件的连接方式,将继电器的每对动、静触点看成一个开关,有时看成一个单刀双掷开关。知识擂台【课时达标】选题测控表知识点题号电磁铁1、2、4、5、7、9、10、11电磁继电器2、3、6、8、121.某同学在一个空心纸管上绕了一些漆包线，为了使导线通电产生的磁场明显增强，可以采用的办法是(B)A.拆去若干圈导线，使所绕导线的电阻减小一些B.在空心纸管内部放入一个尽量粗一些的铁芯C.再多绕几圈导线，并在空心纸管内放入一个铜芯D.在空心纸管内部放入任意材料的金属都可以【解析】拆去若干圈导线，使所绕导线的电阻减小一些，若电源电压不变，电流会大一些，但线圈的匝数减少，故无法判断其磁性增强还是减弱，A错；在空心纸管内部放入一个尽量粗一些的铁芯，由于铁芯被磁化，铁芯的磁性和螺线管的磁性的共同作用会使其磁性明显增强，B正确；铜芯是非磁性材料，不会影响电磁铁磁性的强弱，多绕几圈导线，不会使其磁场明显增强，C错；只有在空心管内放入磁性材料(如铁)，才能使电磁铁的磁性增强，若放入铜、铝等非磁性材料不会使电磁铁的磁性增强，D错。2.（2023兰州）3、（2023烟台）4、小华同学在做“探究电磁铁”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（B）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，会相互吸引解析：电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈匝数的多少有关。电流越大，线圈匝数越多，则其磁性越强。磁性的强弱无法用肉眼直接看出来，可以通过它对外表现的性质来判断。本题中是通过铁钉吸引大头针的多少来比较的。在D选项中，要利用安培定则来判断出两电磁铁上部的磁极，A的上端为N极，B的上端也为N极，所以它们是相互排斥的。电磁铁B的磁性较强是因为B的线圈匝数多。由题图可以看出A和B两个电磁铁是串联的，所以电流大小是相同的。5、（2023湖州）解析：通过开关的断开和闭合，探究电流的有无对电磁铁磁场有无的影响；通过调节滑动变阻器改变电流，探究电流的大小对电磁铁磁场强弱的影响；不同匝数的两电磁铁串联，可探究线圈匝数对电磁铁磁场强弱的影响。6、（2023龙岩）解析：7、（2023德州）如图所示，电路中Rx为压敏电阻，阻值随所受压力增大而减小，开关S闭合后，螺线管的上端相当于电磁铁的_S_极；当压力增大时，电磁铁的磁性会_增强__。8、（2023沈阳）下水井盖的丢失给人们出行带来了安全隐患。为提示路人注意安全，小明设计了如图所示的电路，电路中利用一元硬币代替铁质井盖是因为两者都属于_导体___（填“绝缘体”或“导体”）。当井盖丢失时，灯泡发光报警，当电磁铁的线圈中有电流通过时，继电器的动触点与__下_（填“上”或“下”）静触点接触，电磁铁的上端是_N__极。

【解析】一元硬币是金属属于导体，由图看出当井盖丢失时，控制电路断开，电路中无电流，电磁铁无磁性，衔铁被弹簧拉起，灯泡发光报警；当电磁铁的线圈中有电流通过时，电磁铁中有电流有磁性，衔铁被吸下，继电器的动触点与下静触点接触，根据安培法则，电磁铁的上端是N极。9、(2023梧州)在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用铁钉制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。（1）实验中是通过吸引大头针的数量来显示电磁铁磁性的强弱，当滑动变阻器滑片向左移动时，电路中的电流增大（填“增大”、“不变”或“减小”），电磁铁吸引大头针的个数增多，说明电流越大，电磁铁磁性越强。（2）根据图示的情景可知，电磁铁甲的上端是南或S极；电磁铁乙（填“甲”或“乙”）的磁性较强，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强；实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是大头针被磁化，同名磁极相互排斥。10、为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关,小琴同学用漆包线(表面涂有绝缘漆的导线)在大铁钉上绕若干匝,制成简单的电磁铁,如图甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。(1)通过比较__甲、乙____两种情况可知电磁铁通电时有磁性,断电时没有磁性;(2)比较图__乙____和__丙__可知,匝数相同时,电流越大磁性越强;(3)由图__丁__可知：当电流一定时,匝数越多,磁性越强。【解析】(1)比较甲、乙两图,螺线管匝数相同,乙中有电流,电磁铁吸引铁钉,故可知电磁铁通电时有磁性,断电时无磁性;(2)由题图可知,乙图和丙图螺线管的匝数相同,丙图电流大于乙图的电流,丙图吸引的铁钉比乙图多。所以由乙、丙可以看出电流越大,磁性越强;(3)图丁两个螺线管串联,所以电流大小相同,B线圈匝数比A线圈匝数多,B吸引的铁钉比A多,所以由图丁可以看出,当电流一定时,匝数越多,磁性越强。11、根据图中小磁针静止时的指向，用笔画线代替导线将如图所示的实物连线图补充完整(要求：①小磁针的指向满足如图所示方向；②滑动变阻器的滑片向A端移动时通电螺线管的磁性减弱)；标出通电螺线管的N、S极并画出它的一条磁感线，在磁感线上标明磁场方向。【解析】根据小磁针N极指向可以判断通电螺线管左端为S极，故电源正极连接通电螺线管左端，滑动变阻器的滑片向A端移动时通电螺线管的磁性减弱，则说明电阻会变大，故滑动变阻器需连接B接线柱，根据通电螺线管外部磁感线方向从N极到S极画出磁感线方向答案：如图所示12、温度自动报警器的工作原理如图所示，在水银温度计的上方封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指示的温度时，红色报警灯亮，平时绿灯亮。请根据以上要求，用笔画线代替导线，完成工作电路部分的连接。【解析】电磁继电器电路分为控制电路和工作电路，连接时要注意工作电路和控制电路是相对独立的。当温度未达到金属丝下端所指示的温度时，电磁铁电路断开，电磁铁无磁性，绿灯电路接通，绿灯亮；当温度达到金属丝下端所指示的温度时，电磁铁电路接通，电磁铁有磁性，将衔铁吸下，绿灯电路断开，红灯电路接通，红灯亮。答案：【对接中考】选题测控表本节中考常考知识点考查角度题号电磁铁电磁铁磁性强弱的决定因素及其实验探究1、2电磁继电器电磁继电器的工作过程31、（2023孝感）张扬同学在探究电磁铁磁性强弱的实验中，使用两个相同的A、B大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如右图所示，下列说法错误的是（C）A．滑片P向右滑动，电磁铁的磁性减弱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A、B的上端均为S极D．该实验可以探究电磁铁磁性的强弱与匝数多少的关系2、（2023荆门）如图所示，闭合开关S，弹簧测力计的示数增大。下列分析正确的是（B）A.c端是S极，a