人教版九年级物理第二十章-第3节-电磁铁 电磁继电器（提升版）辅导教学案

第二十章第3节电磁铁电磁继电器

辅导科目物理年级九年级教材版本人教版

讲义类型提升版（适用于考试得分率在60%——80%以内的学员）

1.了解什么是电磁铁，知道电磁铁的特性和工作原理及其应用；

教学目的2.通过实验探究了解影响电磁铁磁性强弱的因素；

3.了解电磁继电器的结构和工作原理，了解电磁继电一器在生产生活中的应用。

重点：1.电磁铁的特性和工作原理及其应用

重、难点2.影响电磁铁磁性强弱的因素

难点：了解电磁继电器的结构和工作原理。

授课时长建议授课时长2小时

教学内容

【课程导入】

【新知讲解】

※知识点一：电磁铁与电磁继电器

一、电磁铁

1、电磁铁

(1)结构及原理

插入铁芯的通电螺线管称为电磁铁。有电流通过时有磁性，没有电流时失去磁性。

电磁铁工作原理：电流磁效应

(2)电磁铁的磁性特点

问题电磁铁磁性大小跟哪些因素有关呢？

线圈是主要部件，

应该与线圈的形状、

匝数有关。

磁性强弱可能与电流的大小、线圈的匝数和

是否带铁芯有关。

【实验目的】影响电磁铁磁性强弱的因素。

【实验器材】两个电磁铁(一个150匝，一个100匝。)电源、开关、导线、大头针、沙

皮纸、滑动变阻器、电流表或小灯泡。

【判断磁性强弱方法】根据吸引铁钉、曲别针等的多少来判断螺线管的磁性强弱。

【实验方法】控制变量法、转换法

实验1:研究电磁铁的磁性跟线圈匝数的关系。即通过的电流和铁芯相同，改变线圈匝数

（控制变量法）。

现象：匝数越多，吸引的大头针数量越多（转换法）。

结论：当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强。

实验2：研究电磁铁的磁性强弱跟电流的关系。即电磁铁的匝数和铁芯相同，改变通过的

电流大小（控制变量法）。

现象：增大电流，电磁铁吸引的大头针数目增多（转换法）。

结论：通过电磁铁的电流越大,电磁铁的磁性越强。

实验3：探究有无铁心对电磁铁磁性的影响。即通过的电流大小和匝数相同，一个铁芯,

一个不加铁芯（控制变量法）

区A

现象：有铁芯的吸引更多的大头针（转换法）

结论：当电磁铁的匝数和通过电流一定时，有铁心，电磁铁的磁性大大增强。

2、电磁铁的应用

电

磁

选

矿

机

示

意

浮

磁悬

图

磁悬浮列车所用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁。是一种靠安装在车厢和轨道上的

磁体的相互作用悬浮和高速运动的，由于磁力使其悬浮在轨道上方几厘米高度，行走时不需

接触轨道，因此只受来自空气的阻力。磁悬浮列车的最高速度可达每小时500km以上。

二、电磁继电器

电磁继电器可以用低电压、弱电流控制高电压、强电流电路，还可实现远距离操纵和生

产自动化，在现代生活中起着越来越重要的作用。那么，电磁继电器是由那些部分组成的？

它是怎样实现自动控制的呢？

1、电磁继电器的构造

电磁继电器的构造：如图所示，A是电磁铁，B是衔铁，C是弹簧，D是动触点，E是静

触点。电磁继电器工作电路可分为低压控制电路和高压工作电路组成。控制电路是由电磁铁

A、衔铁B、低压电源E1和开关组成；工作电路是由小灯泡L、电源E2和相当于开关的静

触点、动触点组成。连接好工作电路，在常态时，D、E间未连通，工作电路断开。用手指将

动触点压下，则D、E间因动触点与静触点接触而将工作电路接通，小灯泡L发光。闭合开

关S,衔铁被电磁铁吸下来，动触点同时与两个静触点接触，使D、E间连通。这时弹簧被拉

长，观察到工作电路被接通，小灯泡L发光。断开开关S,电磁铁失去磁性，对衔铁无吸引

力。衔铁在弹簧的拉力作用下回到原来的位置，动触点与静触点分开，工作电路被切断，小

灯泡L不发光。

2、电磁继电器的工作原理

工作原理：电磁铁通电时，把衔铁吸下来使D和E接触，工作电路闭合。电磁铁断电时

失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断工作电路。

结论：电磁继电器就是利用电磁铁控制工作电路通断的开关。

用电磁继电器控制电路的好处：用低电压控制高电压；远距离控制；自动控制。

铁

衍n-----------------0-TV0-

^■^W^HZ^V一

丁

i■5高压电源

弹QL-----------------0-e^-

簧

Q高压工作电路

I

低压•_£1----------L

电源____________________

低压控制电路

3、电磁继电器的应用

防讯报警器：K是接触开关，B是一个漏斗形的竹片圆筒，里面有个浮子A,水位上涨

超过警戒线时，浮子A上升，使控制电路接通，电磁铁吸下衔铁，于是报警器指示灯电路接

通，灯亮报警。

防讯报警招

温度自动报警器：当温度升高到一定值时，水银温度计中水银面上升到金属丝处，水银

是导体。因此将电磁铁电路接通，电磁铁吸引弹簧片，使电铃电路闭合，电铃响报警，当温

度下降后，水银面离开金属丝，电磁铁电路断开，弹簧片回原状，电铃电路断开，电铃不再

友严。

温度自动报警器

◎例题

【例1】如图所示，闭合开关S,弹簧测力计的示数增大。下冽分析正确的是（）

A.c端是S极，a是电源的正极

B.c端是N极，a是电源的负极

C..若滑动变阻器的滑片向右滑动，弹簧测力计示数增大

D.若将电源正负极接线的位置对调，弹簧测力计示数增大

【答案】B

【例2】图为一款“智能照明灯”的电路，灯L天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中,

电源电压恒定，凡为定值电阻，&为光敏电阻,其阻值随光照强度而变化。以下说法正确的是

)

1oo—

1一220V

控制电跄

A.电磁继电器利用电磁感应原理工作B.R2的阻值随光照强度的增大而增大

C.当光照强度增大时，电压表示数减小D.若将品换成阻值稍小的电阻，可缩短灯L的发

光时间

【答案】CD

【解析】A.电磁继电器其原理为电生磁，为电流磁效应；

B.由题意得天亮时电磁继电器应将衔铁吸下来，则天亮时电流应增大，故电阻应减小，得

&的阻值随光照强度的增大而减小；

C.当光照强度增强时，R2电阻减小，电压表测R2电压，根据串联分压原理，故电压表示数

减小；D.R换成电阻稍小的电阻，则电磁继电器衔铁更容易被吸下来，当光照不是很强烈

时即被吸下来，从而缩短了光照时间。

□练习

1、一个空心小铁球漂浮在盛水的烧杯中，将烧杯置于铁棒A3的上方，绕在铁棒上的线圈连

接如图所示的电路，开关S闭合后，空心小铁球仍漂浮在水面上，此时A端为电磁铁的

极，当滑片P向左滑动，空心小铁球所受浮力（选填“增大”、“减小”或“不

变”）

H-1—1

R

【答案】（D.S（南）⑵.增大

【解析】由电路图知道，S闭合后，电流由A流向8,由右手安培定则知道，螺线管的A端

为电磁铁的S极；当滑片P向左移动时，接入电路的电阻减少，电路的电流增大，则电磁铁

的磁性增强，小球受到的向下的磁场力增大，由平衡条件知道，小球受到的向上的浮力会增

大。

2、下图是小华设计的一种节能电梯工作原理图，R是一个力敏电阻，当电梯上无人时，力敏

电阻受到的压力变小，阻值变大，电磁铁的磁性变，触点3与触点（选填“1”

或“2”）接触，电动机..的转速变小，电梯变慢，从而达到节能目的.

【答案】弱；1

【解析】电磁铁的磁性随电流的增大而增大，当压力变小，阻值变大时，电流会变小，所以

电磁铁的磁性变弱，触点3上移与触点1接触电动面与电阻品.串联，电阻增大，电流变小，

所以电动机转速变,慢。

§知识小结

【课堂检测】

1.关于电磁铁，几位同学有下面的一些说法，你认为其中错误的是

A.电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性

B.电磁铁中通过的电流越大，它的磁性就越强

C.在电流一定的情况下，外形相同的螺线管线圈匝数越多，它的磁性越强

D.往通电螺线管中插入金属棒就会使通电螺线管的磁性增强

2.（2018.宜春期末）在探究通电螺线管的实验中，小明连接了如图所示的电路，通电螺线管

M端放有一小磁针，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，下面说法正确的是

自1

I—~I---------------------

A.通电螺线管M端为S极

B.小磁针N极指向水平向左

C.若滑动变阻器的滑片P向匕端移动，通电螺线管的磁性增强

D.若滑动变阻器的滑片P向匕端移动，通电螺线管的磁性减弱

3.如图是一些研究电现象和磁现象的实验。下列关于这些实验的叙述正确的是

亍工

m1UH2m3iw"

A.如图中小磁针被铁棒吸引，说明铁棒本身具有磁性

B.如图中小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场

C.如图中条形磁铁静止时A端总是指向北方，说明A端是条形磁铁的南极

D.如图中铁钉3吸引的大头针比A多，说明电磁铁的磁性强弱与电流大小有关

4.（2018・房山二模）下列问题中，属于可探究的科学问题是

A.电能生磁，磁能生电吗？

B.电流通过导体产生的热量与电流的大小有关吗？

C.电磁铁磁性强弱与电流大小有关吗？

D.电阻两端电压越大，该电阻的电功率越大吗？

5.下列关于电和磁的说法正确的是

A.电流周围存在磁场

B.磁场看不见、摸不着，不是真实存在的

C.磁体的磁感线都是从磁体的S极出发，回到磁体的N极的

D.电磁铁磁性的强弱可以通过调节它的电流方向来控制

6.（2018.武夷山校级期末）在如图所示的电路中，磁敏电阻R的阻值随磁场的增强而明显减

小。将螺线管一端靠近磁敏电阻R,闭合开关Si、S2,下列说法正确的是

（WQW]

s（,/国

A.螺线管左端为S极，右端为N极

B.当品的滑片向左滑动时，电压表示数增大

C.当R的滑片向右滑动时，电流表示数增大

D.在螺线管中插入铁芯，电压表示数减小

7.电磁继电器在电路中主要起

A.电源作用B.开关作用C.电阻作用D.传输电流作用

8.（2018.北大附中期末）如图是一种江河水位自动报警器的原理图。则下列说法中正确的是

A.当水位未到达金属块A时，红灯亮

B.当水位未到达金属块A时，衔铁被吸引

C.当水位到达金属块A时，绿灯亮

D.当水位到达金属块A时，红灯亮且电铃响

9.如图，弹簧测力计下悬挂一软铁棒，开关闭合。下列说法正确的是

A.插入了软铁棒的通电螺线管叫电磁铁

B.电磁铁能吸引软铁棒是由于同名磁极相互吸引

C.此装置能够探究电磁铁磁性强弱是否与线圈匝数有关

D.滑动变阻器滑片向右移动时测力计的示数增大

10.下图是温度自动报警器的原理图，它运用了许多物理知识，以下说法中不正确的是

A.温度计中的水银是导体

B.温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的

C.报警器中的电磁铁运用了电流的热效应

D.电磁继电器是一种电路开关

11.（2018•武汉模拟）如图是一种磁悬浮地球仪的示意图，底座里面有一个电磁铁，可使内

部有磁体的地球仪悬浮在空中。下列有关地球仪的说法正确的是

A.地球仪悬浮时，它的重力和底座对它的斥力是一对相互作用力

B.这种装置是根据异名磁极相互排斥的原理来工作的

C.换用一个质量较大的地球仪仍然要悬浮在空中，地球仪受到的磁力大小不变

D.换用一个质量较大的地球仪仍然要悬浮在空中，且距离不变，改变电磁铁线圈中的电

流大小就可以了

12.电磁继电器的下列部件中，能够用铜材料制作的是

A.铁芯B.电磁铁线圈的绕线C.衔铁D.线圈框架

13.电磁铁里常常使用软铁而不用钢做铁芯，这是因为

A.软铁能被磁化，而钢不能被磁化

B.被磁化后，软铁的磁性会比钢的强

C.软铁要比钢便宜

D.磁化后，软铁的磁性易消失，而钢的磁性不易消失

14.（2018.德州模拟）如图所示，处于光滑水平面的小车上放有一条形磁铁，左侧有一螺线

管，闭合开关S,下列判断正确的是

A.小车受到电磁铁斥力作用，向右运动

B.小车受到电磁铁引力作用，向左运动

C.只将滑片P向右移动，电磁铁磁性增强

D.只将电源正负极交换，电磁铁磁性减弱

15.如图所示是一种水位自动报警器的原理图。水位没有达到金属块A时，灯亮;

水位达到金属块A时，灯亮。

16.（2018・遂宁期末）在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、

乙，并设计了如图所示的电路。

（1）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数（填"增加”

或“减少'），说明电流越_，电磁铁磁性越强。

（2）由图示情景可知，（填“甲”或“乙的磁性强，说明电流一定时，线圈的匝数

越_，电磁铁磁性越强。

【答案】

1、D

2、BD

3.B【解析】A、图甲中铁棒靠近小磁针，即使铁棒没有磁性，小磁针也会吸引铁棒，不能

确定铁棒是否具有磁性，故A错误；B、图乙是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场,

即电流周围存在磁场，故B正确；C、磁铁都具有指向性，图丙中条形磁铁静止时A端总

是指向北方，说明A端是条形磁铁的北极，故C错误；D、从图丁可知，铁芯相同、电流

相同，只有线圈的匝数不同，说明电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关，故D错误。

4.ABCD【解析】A、电流通过灯泡，灯泡会发光，磁场能使小磁针的指向发生偏转，所以

电能生磁，磁能否生电可以进行科学探究，故A符合题意；B、电流的大小可以通过电流

表示数反映，电流产生热量的多少可以通过温度计示数的变化反映，所以电流通过导体产

生的热量与电流的大小是否有关可以进行科学探究，故B符合题意；C、电磁铁磁性强弱

可由吸引大头针的数量来反映，电流的大小可以通过电流表示数反映，故C符合题意；D、

电压由电压表测量，功率利用P=U/间接测量，而电流可以用电流表测量，所以电阻两

端电压越大，该电阻的电功率是否越大可以进行科学探究，故D符合题意。故选：ABC

Do

5.A【解析】A、据奥斯特实验说明，通电导线周围有磁场，故A正确；B、磁场看不见、

摸不着，但是真实存在的，故B错误；C、在磁体外部，磁体的磁感线都是从磁体的N极

出发，回到磁体的S极的，故C错误；D、电磁铁磁性的强弱与电流的有无、线圈的匝数

和电流的强弱有关，与电流的方向无关，故D错误；故选A。

6.D【解析】A、电流从电磁铁的右端流入，左端流出，利用安培定则判断电磁铁的左端为

N极、右端为S极，故A错误；B、当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻

变小，则电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，因此磁敏电阻的阻值减小；因为串

联电路起分压作用，因此磁敏电阻分得的电压变小，故电压表示数变小，故B错误；C、

当滑片尸向右滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，则电路中的电流变小，通电螺

线管的磁性减弱，因此磁敏电阻的阻值变大；由欧姆定律可知电流表示数变小，故C错

误；D、在螺线管中插入铁芯后，螺线管的磁性增强，则磁敏电阻的阻值减小；因为串联

电路起分压作用，因此磁敏电阻分得的电压变小，故电压表示数变小，故D正确。

7.B【解析】当控制电路接通时，电路中有了电流，电磁铁就有了磁性，吸引衔铁，衔铁的

移动导致了工作电路的通断。所以电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路通断的。电磁

继电器的实质是一个间接开关，它可以用低电压、弱电流的控制电路来控制高电压、强电

流的工作电路。它还可以实现自动控制。故选B。

8、D

9、A

10.C【解析】A.水银是金属，各种金属都是导体，故A正确；B.温度计是根据液体热

胀冷缩的性质工作的，故B正确；C.此原理是当温度达到一定值时，温度计内水银

上升，因为水银是导体，控制电路会接通，电磁铁产生磁性，将衔铁吸引，将报警电

路接通，电铃响，起到报警作用。电磁铁是运用电流的磁效应，而不是电流的热效应，

故C错；D.电磁继电器的实质就是一个开关，故D正确。故选C。

11.D【解析】A.地球仪悬浮时，它的重力和底座对它的斥力作用在同一物体上，是一对平

衡力，不是一对相互作用力，故A错误。B.这种装置是根据同名磁极相互排斥的原理

来工作的，故B错误。C.换用一个质量较大的地球仪仍然要悬浮在空中，质量较大，

重力较大，重力和磁力是一对平衡力，大小相等，则地球仪受到的磁力变大，故C错误。

D.电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，换用一个质量较大的地球仪仍然要悬浮在空中，

且距离不变，改变电磁铁线圈中的电流大小就可以了，故D正确。答案为D。

12、B

13、D

14、B

15.LiL2

【解析】由图知道，当水位没有达到A时，电磁铁没有磁性，故只有L灯亮；当水位到

达A时电路接通，电磁继电器有磁性，且根据右手定则知道上端为S极，衔铁就会在电

磁力吸引的作用下与L2灯接通，L2灯亮。

16.(1)增加大(2)甲多

【解析】（1）如图，当滑动变阻器滑片向左移动时，电路中电流变大，磁性增强，所以

电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增加；

（2）由图示情景可知，甲线圈匝数多，吸引的大头针个数多，而串联时电流相等，说明

电流一定时，线圈的匝数越多，电磁铁磁性越强。

【课堂总结】

【家庭作业】

一、选择题

1.如图所示的自动控制电路中，当开关S断开时，工作电路的情况是（）

A.灯亮，电动机转起来，电铃响

B.灯亮，电动机转起来，电铃不响

C.灯不亮，电动机不转，电铃响

D.灯亮，电动机不转.，电铃响

2.法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应

（某些材料的电阻在磁场中急剧减小）荣获了2007年诺贝尔物理学奖，如图是研究巨磁电阻

特性的原理示意图，闭合Si、S2后，下列说法正确的是（）

A.电磁铁右端为N极

B.滑片P向左滑动过程中电磁铁的磁性减弱

C.巨磁电阻的阻值随滑片P向左滑动而明显减小

D.滑片P向左滑动过程中，指示灯明显变暗

3.近期，我国南方各地普降暴雨，城市内涝给人们生活带来很大影响。小明设计一种利用电

磁继电器来自动控制抽水机工作的电路：当水位在安全位置以下时绿灯亮，抽水机不工作；

当水位到达安全位置上限时红灯亮，抽水机开始工作。下图是小明还未连接完成的电路，小

明接下去的电路连接应该是

A.M接A,N接BB.M接B,N接D

C.M接B,N接CD.M接A,N接D

4.下图是抓拍机动车闯红灯的工作原理示意图.光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合,

压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违规车辆.下列有关

说法正确的.是（）

光控开关

鳖则开关摄

像

系

统

旗

A.摄像系统拍摄的图像是正立缩小的虚像

B.当红灯损坏不能发光时，该装置仍能正常工作

C.若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用

D.只要光控开关和压力开关有一个不闭合，摄像系统都不会自动拍摄

5.如图所示是消防应急灯的电路图，其中少连了一根导线，工作原理是：外部电路为220V

交流电，当其正常时，两盏标有“6V”灯泡不发光；外部电路停电时，两盏标有“6V”灯泡发光。

对于这一装置及其工作特点，下列说法中正确的是

A.当外部电路停电时，电磁铁所在电路工作

B.电磁铁通电时，弹簧具有弹性势能

C.电磁铁的上端始终为N极

D.C点应该和触点B相连

6.小明利用光敏电阻受到光照时电阻变小的特性，设计了一个图所示的自动控制电路，要求

光暗时灯亮，光亮时灯灭。在实际调试时，发现灯始终亮着，而光敏电阻和其他电路元件都

正常。下列调节能使控制电路达到要求的是（）

控制电路电源电源

A.减少电磁,铁线圈的匝数

B.抽出电磁铁中的铁芯

C.滑动变阻器滑片P向左移动

D.减小控制电路电源电压

二、填空题

7.家庭电路中常用带有开关的移动插座，插座上的开关与插座是—联，插座与插座之间是

联，如图所示，A、B。弹簧下方分别吊着软铁棒和条形磁铁，闭合开关，将滑动变阻器的滑片

逐渐向右移动时，A弹簧的长度将,B弹簧的长度将（选填“伸长”、“缩短”

或“不变，，）.

8.在研究如图所示的“通电螺线管周围磁场强弱”的实验中，要改变通电螺线管线圈中的电流

大小，可通过调节来实现：要判断通电螺线管周围磁场强弱，可通过观察来确定.

9.图是汽车启动装置电路简图，当钥匙插入钥匙孔并转动时，电磁铁得到磁性，此时电磁铁

上端为极，触点8与C—（填“接通”或“断开”），汽车启动。

10.如图为通电螺线管磁场强弱演示仪的示意图.

（1）当指针指示的数值增大时，表示通电螺线管的磁性增强，则螺线管A端为极.

（2）为了验证通电螺线管的磁性与线圈匝数有关，应将开关S从a点换到b点，并调节变阻

器的滑片向滑动，使电流表的示数不变.

11.如图是一种“闯红灯违规证据模拟器”的工作原理图-光控开关接收到红光时会自动闭合,

压敏电阻若同时受到车的压力，其阻值变小，电磁铁的磁性因电路中电流的改变而变

（选填“强”或“弱”），当电流变化到一定值时，衔铁与触点（选填“1”或“2”）接触，电

控照相机工作，拍摄违规车辆.

12.如图所示的电磁继电器，当控制电路接通时，灯亮。（选填“红”或“绿”）

13.（2011大连）如图所示，A为弹簧测力计，B为铁块，C为螺线管.闭合S时，电流表和

弹簧测力计都有示数.再闭合Si时，电流表的示数将,弹簧测力计的示数将

.（都填“变大”“变小”或“不变”）

三、实验题

14.小明用下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

实验次序123456

电流/A0.61.21.50.81.01.5

吸引大头针的数量/枚711145810

①通过比较第3和第6两次实验，可得出的结论是

②通过比较第1和第2两次实验，可得出的结论是

(2)实验中，小明通过观察来判断电磁铁磁性的强弱.

15.为了探究“电磁铁磁性的强.弱与哪些因素有关“，某实验小组设计了以下实验方案：用漆

包线在两个相同的大铁钉上分别绕50匝和100匝，制成两个电磁铁，然后按照图所示的a、

b、c、d顺序进行实验.

(1)a、b两图相比的不同之处是,通过比较a、b两种情况，可以得到的结论