考点精讲：16.3、16.4 电磁铁和电磁继电器（解析版）

学而优教有方.3、16.4电磁铁和电磁继电器思维导图思维导图知识精讲知识精讲知识点01电磁铁的定义和应用1．电磁铁是怎样制成的？工作原理是什么？答：插入铁芯的通电螺线管称为电磁铁；其工作原理是：根据电流的磁效应，铁芯被磁化后，使通电螺线管的磁场大大增强。2．电磁铁与普通的磁铁有什么不同？答：电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失。3．电磁铁在生产、生活中有哪些应用？答：电磁铁在生产、生活中的应用十分广泛，例如磁浮列车、电磁起重机、电铃、电话等都应用了电磁铁。【即学即练1】许多自动控制的电路中都安装有电磁铁。关于电磁铁，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【答案】D【解析】A.电磁铁的铁芯是用软磁性材料制成，因为铜不是磁性材料，故A错误；B.电磁铁的优点一方面是磁性的有无可以控制，不是永磁铁，故B错误；C.电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关，故C错误；D.电磁铁是利用电流的磁效应制成的，故D正确。故选D。知识点02电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关1．电磁铁的磁性与什么因素有关？答：①匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强。②电流一定时，外形相同的电磁铁，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。2．电磁铁是一个带有铁芯的螺线管，其有着广泛的应用。在实际使用中，要增强电磁铁的磁性，以下方法可行的是(B)A．减少线圈的匝数B．增大线圈中的电流C．改变线圈中电流的方向D．减小线圈两端的电压【即学即练2】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，如图所示，下列说法错误的是()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【答案】C【解析】从图中可以看出两线圈是串联的，通过的电流是相同的，线圈匝数越多，磁性越强，吸引铁钉越多；滑片P向右滑动，电阻增大，电流变小，电磁铁的磁性减弱；从电路中可以看出通过AB的电流都向右，利用安培定则可以判断电磁铁A、B的上端均为N极。故选C。知识点03电磁继电器1．什么是电磁继电器？答：电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。2．电磁继电器的构造及工作原理是什么？①构造：电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、触点组成。其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分组成。②原理：当较低的电压加在接线柱D、E上，较小的电流流过线圈时，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个接线柱所连的触点接通，较大的电流就可以通过B、C带动机器工作了。工人师傅的按钮只控制电磁铁电流的通断，而高电压、强电流电路的通断则由B、C两个触点控制，这样人们就可以安全、方便地操纵大型机械了。3．电磁继电器的作用是什么？答：(1)利用电磁继电器可以实现利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路。(2)利用电磁继电器可以实现远距离操纵和自动控制。【即学即练3】如图为一种电磁继电器的控制电路和工作电路，请分析其工作原理。如图所示是一种自动控制电路，当控制电路的开关S1闭合时，电磁铁有(选填“有”或“无”)磁性，吸引(选填“吸引”或“不吸引”)衔铁，动触点B与静触点C接触(选填“接触”或“分离”)，红灯亮。当控制电路的开关S1断开时，电磁铁无(选填“有”或“无”)磁性，不吸引(选填“吸引”或“不吸引”)衔铁，动触点B与静触点C分离(选填“接触”或“分离”)，红灯所在电路断开，绿灯所在电路接通，绿灯亮。能力拓展能力拓展考法01电磁铁【典例1】将如图中的电磁铁连入你设计的电路中(在虚线方框内完成)．要求：电路能改变电磁铁磁性的强弱；使小磁针静止时N.S如图(提示：可用器材有滑动变阻器.干电池)．【答案】【解析】电磁铁的磁性强弱与电流的大小.线圈的匝数有关，本题中只要串联一个变阻器，改变电路的电流可改变磁性，再根据安培定则可判断出电源的正负极。故答案为：如下图：。考法02电磁继电器【典例2】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（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（填“上”或“下”）静触点接触，电磁铁的上端是极。【答案】导体；下；N【解析】当井盖丢失时，电磁铁断电，没有磁性，接灯泡的电路工作，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触电接触，警铃响；由安培定则可判断出线圈的上端的极性是N极。故答案为：导体；下；N。分层提分分层提分题组A基础过关练1．（2022·黑龙江哈尔滨·中考真题）如图所示，闭合开关后，下列说法不正确的是（）A．电铃利用电流热效应工作B．电源用来提供电能C．导线用来连接电路元件D．开关用来控制电流通断【答案】A【解析】A．电铃的重要部件是电磁铁，利用电流的磁效应工作的，故A错误，A符合题意。B．在电路中，电源是用来提供电能的，将其他形式的能转化成电能，故B正确，B不符合题意。C．在电路中，导线具有良好的导电性，导线用来连接电路中的各个元件，使电路构成回路，故C正确，C不符合题意。D．在电路中，用开关来控制电路的通断，故D正确，D不符合题意。故选A。2．（2022·内蒙古包头·中考真题）图甲是磁悬浮台灯，灯泡内部装有磁体和半导体芯片，灯座内有如图乙所示电磁铁。灯座通电后，灯泡会悬浮在灯座上方，半导体芯片发光。下列说法正确的是（）A．发光的半导体芯片电阻为零B．灯泡悬浮是利用同名磁极相互排斥的原理C．通电后电磁铁具有磁性说明磁能生电D．通电后电磁铁的下端为S极【答案】B【解析】A．半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，具有一定的电阻值，因此半导体芯片的电阻不为0，故A错误；B．同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，灯泡悬浮利用了同名磁极相互排斥的原理，故B正确；C．电磁铁是利用电流的磁效应工作的，当电流流过电磁铁线圈时，电磁铁就具有磁性，说明电能生磁，故C错误；D．电流从电磁铁线圈的上端流入，由安培定则可判断电磁铁的下端为N极，故D错误。故选B。3.．（多选题）（2022·山东潍坊·中考真题）我市装有多座过街天桥，极大方便了行人的出行。阴雨天时，空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为保证行人上下天桥时的安全，需在天桥入口处设置警示灯。图甲是某同学为此设计的部分模拟电路，电磁铁及触点1固定不动，衔铁可在电磁铁作用下上下运动，带动铜棒绕点运动。该电路中需用到阻值随空气湿度变化的湿敏电阻，将湿敏电阻接在电路中（图中未画出），闭合开关，当空气湿度小于设定值时，警示灯随湿度变化而自动调整亮度；当空气湿度增大到设定值时，警示灯能不断闪烁。图乙是可供选择的两种湿敏电阻的阻值随湿度变化关系的图像。忽略电磁铁线圈电阻，灯泡阻值不变，以下说法正确的是（）A．应选R1作为该电路的湿敏电阻B．在、、三处位置中，湿敏电阻应安装在处C．小于设定值时，湿度越小警示灯越亮D．向左移动滑片P，可使警示灯在较小湿度下实现闪烁【答案】BD【解析】A．由图乙知，R1的电阻随湿度的增加而增加，R2的电阻随湿度的增加而减小。根据实际情况，当空气潮湿，能见度变低时，警示灯变亮，电路中电流变大，电阻变小，即湿敏电阻随湿度的增加而减小，所以应选R2作为该电路的湿敏电阻，故A错误；B．由图甲知，当湿度增大，能见度低，湿敏电阻变小，根据欧姆定律得，电路的电流增大，电磁铁的磁性变强，将衔铁吸引下来，若湿敏电阻应安装在处时，会被短路，电路的电流突然增大，警示灯一下变得很亮起到闪烁的作用，故B正确；C．由图乙知，当湿度减小，湿敏电阻变大，根据欧姆定律得，电路的电流变小，所以小于设定值时，湿度越小警示灯越暗，故C错误；D．向左移动滑片P，电路中电阻变小，根据欧姆定律得，电路的电流增大，电磁铁的磁性变强，将衔铁吸引下来可使警示灯在较小湿度下实现闪烁，故D正确。故选BD。题组B能力提升练1．（2022·全国·九年级课时练习）用一根导线和一枚铁钉可以制作一个电磁铁，如图中所示。怎样可以使这个电磁铁的磁性较强？【答案】见解析【解析】由于电磁铁的磁性强弱与线圈中电流大小和线圈匝数有关，所以增大线圈中电流大小和增多线圈的匝数，可以使电磁铁的磁性增强。2．（2022·湖南湘潭·中考真题）图1是某恒温箱的电路原理图。工作电路电压为220V，电热丝R0的阻值为88Ω；控制电路电源电压为8V，线圈的电阻R1为10Ω，调温电阻R2最大阻值为120Ω；热敏电阻R3的阻值随温度t变化的关系如图2所示。R0和R3均置于恒温箱中，当继电器线圈中的电流达到50mA时，继电器的衔铁会被吸下。求：（1）S闭合时，电磁铁上端是_______极（用字母表示），当恒温箱中温度升高时，线圈中的电流将变_______；（2）恒温箱中温度保持为40℃，R3的阻值为_______Ω，此时R2的阻值为_______Ω；（3）R0工作时，功率为_______W，5min消耗的电能为_______J；（4）该恒温箱能设定的最高温度为多少_______？【答案】

N

大

120

30

550

1.65×105

160℃【解析】（1）[1]S闭合时，电流从电磁铁的上端流入、下端流出，根据安培定则可知，电磁铁上端是N极。[2]由图2可知，当恒温箱中温度升高时，热敏电阻R3的阻值变小，控制电路的总电阻变小，由可知，控制电路的电流变大，则线圈中的电流将变大。（2）[3]由图2可知，恒温箱中温度保持为40℃，热敏电阻R3的阻值R3=120Ω。[4]由题意可知，当继电器线圈中的电流达到I=50mA=0.05A继电器的衔铁会被吸下，此时恒温箱中温度最高，此时控制电路的总电阻为因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，此时R2的阻值为R2=R总-R3-R1=160Ω-120Ω-10Ω=30Ω（3）[5]R0工作时的功率为[6]由可得，5min消耗的电能为W=Pt=550W×5×60s=1.65×105J（4）[7]当恒温箱能设定的温度最高时，热敏电阻R3的阻值最小，而此时控制电路的总电阻为160Ω不变，则热敏电阻R3的最小阻值为R3小=R总-R2大-R1=160Ω-120Ω-10Ω=30Ω由图2可知，该恒温箱能设定的最高温度为160℃。3．（2022·全国·九年级课时练习）小红同学留意到乘坐小区电梯时电梯超载会自动报警，通过研究相关知识她发现电梯的自动报警装置是由压敏电阻和电磁铁共同工作完成。于是她利用盛有水的烧杯设计了如图甲所示的电路来模拟电梯自动报警装置。其中电源电压恒定不变，定值电阻阻值为，压敏电阻的阻值与所受压力大小的关系如图乙所示。（1）当压敏电阻所受压力“超载”时，触点会与___________点（选填“”或“B”）相连，工作电路电铃报警。（2）若烧杯的质量忽略不计，底面积为，当控制电路中电流达到时工作电路报警，则压敏电阻能承受的最大压力是多少？烧杯中水深为多少？（）()（3）为保障安全，避免电梯达到最大承重发生危险，工作人员通常会设置电梯在临近超载时就报警，请你提出一条合理建议来帮助小红在图甲中实现相同目的。()【答案】

B

9N；0.09m

减小定值电阻的阻值【解析】（1）[1]由图乙可知，压敏电阻随压力的增大而减小，当压敏电阻所受压力“超载”时，其阻值变小，根据欧姆定律可知，通过电磁铁的电流变大，电磁铁磁性增强，触点与点相连，电路报警。（2）[2]根据欧姆定律可知，当电路中电流为时，电路的总电阻为根据串联电路的电阻关系可知，此时压敏电阻接入电路的阻值为根据图乙可知，此时所受的压力为，所以此时所受的压强为根据可知，烧杯中水的深度为（3）[3]为了实现压敏电阻受压力未达到最大值时电铃报警，在同等条件下需要增大电路中的电流，根据欧姆定律可知，可以实行的方法：增大电源电压或减小定值电阻的阻值，任选其一即可。题组C培优拔尖练1．（2022·全国·九年级课时练习）如图是一款利用热传感器（温度越高，热传感器电阻越小）设计的高温报警器电路。闭合开关S，当环境温度过高时，电铃响，灯泡不亮；当环境温度较低时，电铃不响，灯亮。请你将电铃、灯泡和热传感器（）画到合适的虚线框内。【答案】【解析】如图所示的是高温报警器，当环境温度升高到一定程度时，热传感器电阻越小，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强，电磁继电器的衔铁被吸合，动触点和下面的静触点接触，使得电铃接通发出报警声；当环境温度较低时，热传感器电阻越大，通过电磁铁的电流越小，电磁铁磁性越小，弹簧将衔铁拉起，使得灯泡工作，所以最上面的虚线框内接灯泡，中间虚线框接电铃，下方虚线框接热传感器，如图所示2．（2022·浙江湖州·中考真题）学习了“电生磁”的知识后，小柯在家里进行实验探究。实验器材主要有：全新干电池若干节、铁钉3枚、大头针若干、长导线1根。实验过程：①用细线把3枚铁钉捆绑在一起，再用长导线缠绕铁钉6圈，连接在1节全新干电池两端（如图所示），制成简易的电磁铁。用电磁铁尖端去靠近大头针，观察吸引大头针的数目（通电时间不超过10秒