九年级物理全册同步讲义：电磁铁 电磁继电器（人教版）

课时20.3电磁铁电磁继电器（帮课堂）（解析版）

她花【学习目标】

1.了解什么是电磁铁，知道电磁铁的特性和工作原理;

2.知道影响电磁铁磁性强弱的因素;

3.了解电磁铁在生活中的广泛应用;

4.了解电磁继电器的结构和工作原理;

5.初步认识电磁学知识的实际应用。

【知识导图】

【基础知识】

知识点一、电磁铁

1.概念

用一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时由磁性，没有电流时就失去磁性。

我们把这种磁体叫做电磁铁。

2.电磁铁的构造

如图所示，电磁铁主要由线圈和铁芯（由软铁制成，不能月钢，因钢磁化后磁性不易消失）构成。当

线圈通过电流时产生磁场，而铁芯可以可以在线圈产生磁场时被磁化，产生与螺线管的磁场方向一致的磁

场，大大增强了电磁铁的磁性。

3.电磁铁极性的判断

插入铁芯只是为了增强螺线管的磁性，不会影响通电螺线管的磁极磁性，仍然可以用安培定则来表述

电流方向和磁极之间的关系。

拓展培优:

常见的电磁铁多数成U型，目的是使电磁铁的两个磁极能同时吸引物体，增大其吸引力。

【典例1］如图所示，用漆包线（导线表面涂有绝缘漆）绕在圆筒上做成了一个螺线管，用来研究通电

螺线管磁性强弱与哪些因素有关。闭合开关后，发现该通电螺线管的磁性较弱，下列措施能够使它的磁性

增强的是（）。

A.在圆筒中插入一根铁芯B.减少线圈匝数

C.滑动变阻器的滑片P向右滑动D.将电源正负极互换

【答案】Ao

【解析】影响通电螺线管磁性强弱的因素有：电流的强弱、线圈的匝数及铁芯的有无。

A.在圆筒中插入铁芯，能增强通电螺线管的磁性，故A符合题意；

B.减少线圈匝数，会减小通电螺线管的磁性，故B不符合题意；

C.图示中的滑动变阻器滑片向右移动是，变阻器接入电路的阻值变大，则通过电路的电流减小，那么

螺线管的磁性会减弱，故C不符合题意；

D.将电源正负极互换，只能改变通过螺线管的电流，不会影响其磁性的强弱，故D不符合题意。

故选Ao

知识点二、电磁铁的磁性

1.探究-电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关

实验目的探究影响电磁铁磁性强弱的因素

实验猜想影响电磁铁磁性强弱的因素可能是线圈中的电流大大小、电磁铁线圈匝数的多少（用控制变量法）

实验器材电源、开关、滑动变阻器、电流表、两个规格相同的大铁钉、导线和若干大头针

设计电路图

（1）将导线绕在铁钉上做成简易电磁铁，并将其置了足量的大头针的上方:

（2）连接好电路，使滑动变阻器接入电路的阻值适中，闭合开关，观察到如图甲所示电磁铁吸引大

头针较少；移动滑片P,使滑动变阻器接入电路的电值变小，观察到如图乙所示电磁铁吸引的大头针

进行实验

增多。比较可知，通过电磁铁的电流越大，电磁铁吸引大头针的数量越多，电磁铁的磁性越强;

（3）如图丙所示，将导线绕在两个相同的铁钉上，构成两个简易电磁铁的串联电路。从图内可以看

出，在电流相同情况下，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。

实验结论电磁铁磁性的强弱与线圈中的电流大小以及线圈匝数的多少有关。

（1）由磁铁的而数一定时,线圈中通过的电流越大，由磁铁的磁件越弼:

（2）线圈中通过的电流大小一定时，，外形相同的线圈，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。

2.电磁铁的特点和应用

（1）电磁铁的特点

①磁性的有无可通过通断电流来控制；

②磁极的极性可通过改变电流的方向来实现；

③磁件的强弱可通过改变电洸大小、线圈的可数来捽制C

（2）电磁铁在实际生活中的应用

①对磁性材料有力的作用。主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上；

②产生强磁场。现代技术上很多地方需要的强磁场都是由电磁铁提供的，如磁浮列车、磁疗设备、测

量仪器以及研究微观粒子的加速器等。

【典例2】在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如

图所示的电路。

（1）实验中，通过观察来判断电磁铁磁性的强弱；

（2）根据图示的情景可知，_______（选填“甲”或“乙”）吸引的大头针个数较多，说明电流一定

时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越（选填“强”或“弱”）：当滑动变阻器的滑片向左移动时,

电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增加，说明电流越,电磁铁的磁性越强；

（3）根据右手螺旋定则，可判断出乙电磁铁的上端是（选填"N”或"S”）极；

（4）电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是o

利用电磁继电器可以通过控制低压电路通断间接控制高压电路的通断，使人避免高压触电的危险，如

远离高电压

大型变电站的高压开关等。

远离有害环境利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等有害环境，实现远距离控制。如核电站中的开关等。

在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件操纵控制电路的通断，

实现自动控制

还可以实现对温度、压力、或光照的自动控制。如水位H动报警器、温度臼动报警器等。

【典例3】如图甲所示的智能电梯在有、无人乘坐时会以不同的速度运行，这样可以节约用电。图乙所

示是其控制电路图，R是一个压敏电阻，其阻值随压力的减小而增大。当有人走下电梯后，左侧电路中电流

______（选填“增大”、“减小”或“不变”），则图中电磁铁的磁性将（选填“增强”、“减弱”

或“不变”），电动机的功率将（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

【答案】减小；减弱；变小。

【解析】当有人走下电梯后，压力减小,压敏电阻阻值增大，故左侧电路中电流减小，电磁铁

磁性减弱。

[3]电磁继电器衔铁与触头1接通，电动机与R1串联，Ri分玉，电动机电压变小，功率变小。

【方法帮】

题型一：电磁铁

【角度1】电磁铁的构造及工作原理

方法直接

解答此类题目要明确：

（1）电磁铁内部插入的铁芯是能够被磁化，且磁性在断电时就消失的软磁体；

（2）电磁铁，有电流时由磁性，无电流时无磁性；

（3）电磁铁磁性的强弱与电流大小和线圈的匝数的多少有关。

【典例1】如图是研究电磁铁磁性强弱的实验装置.，其中E是电磁铁。只利用此装置可以研究电磁铁磁

性强弱与______是否有关。闭合开关S后，发现电磁铁吸引起少量大头针。为了让电磁铁能吸引起更多的

大头针，只利用图中的器材，可以将滑动变阻器滑片向_____移动。（选填“左”或“右”）

【答案】电流强度；左。

【解析】［1］由图中可知，移动滑动变阻器滑片的位置，可以改变滑动变阻器接入电路中阻值的大小，

从而改变电路中电流的大小，故利用此装置可以用来探究电磁铁磁性强弱与电流强度是否有关。

［2］为了让甩磁铁能吸引更多的大头针，应增大电磁铁的磁性，即要增大电路中的电流，应减小滑动变

阻器接入电路中的阻值，故应将滑动变阻器的滑片向左移动。

【角度2】实验探究电磁铁磁性强弱的影响因素

【典例2】为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，小南用电池（电压一定）、滑动变阻器、数量较多

的大头针、铁钉以及较长导线为主要器材，进行如图所示的简易实验。

（1）他将导线绕在铁钉上制成简易电磁铁，并巧妙地通过来显示电磁铁磁性的强弱；

（2）连接好电路，使变阻器连入电路的阻值较大，闭合开关，观察到如图甲所示的情景。接着，移动

变阻器滑片，使其连入电路的阻值变小，观察到图乙所示的情景，比较图甲和乙，可知______图中的电流

较小，从而发现，通过电磁铁的电流越______（选填“大”或“小”）磁性越强；

（3）实验中还可以改变______来改变电磁铁的磁性强弱。

【答案】吸起大头针的多少；甲；大；螺线管的面数。

【解析】（1）［1］根据转换法，巧妙地通过电磁铁吸引大头针的多少来显示电磁铁磁性的强弱。

（2）［2］连接好电路，使变阻器连入电路的阻值较大，接着，移动变阻器滑片，使其连入电路的阻值

变小，因电源电压不变，可知甲图中的电流较小。

［3〕甲、乙两图中电磁铁线圈的匝数相同，比较图甲和乙，乙图中电磁铁吸引大头针的数目多，通过乙

图中电磁铁的电流大，因此可以得出：线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，磁性越强。

（3）[4]电磁铁的磁性强弱与通过线圈的电流大小及匝数多少有关。实验中还可以改变螺线管的匝数

来改变电磁铁的磁性强弱。

【角度3】按要求连接电磁铁电路

（1）根据滑动变阻器对电磁铁强弱的影响正确选择滑动变阻器的接线柱；

（2）由小磁针静止时的指向和磁极间的相互作用规律标出电磁铁的N极；

（3）根据安培定则标出电磁铁上线圈中电流方向，找出电磁铁上电流的流入端和流出端；

（4）把标出电流流入端的电磁铁当作一个已知正、负接线柱的用电器，依次连接各元件即可。

【典例3】将图中的电磁铁连入你设计的电路中（在方框内完成），要求：

（1）电路能改变电磁铁磁性的强弱：

（2）使小磁针静止时如图。

【解析】改变线圈中的电流大小可以改变电磁铁磁性的强弱，因此电路中要有•个滑动变阻器.要使

电磁铁的左端为N极，由安培定则可以判定，电流要从电磁铁的左端流入。故设计电路如下：

S___N______

0

【角度4】含电磁铁电路的动态分析

方法以技

（1）电路变化：分析电路中电学量（电流）的变化；

（2）电流的变化引起电磁铁磁性如何变化；

（3）电磁铁的吸引力如何变化；

（4）其他物理量的变化。

【典例4】如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其特性是电阻在磁场中会急剧减小，且磁场越强电阻越小,

闭合开关S2后，下列四种情况相比较，指示灯最亮的是（）。

A.Si断开，滑片P在图示位置；

B.Si闭合，滑片P在图示位置；

C.Si闭合，滑片P在滑动变阻器最右端；

D.Si闭合，滑片P在滑动变阻器最左端

【答案】Do

【解析】A.Si断开时，电磁铁无磁性，由题意可知GMR的电阻最大，由I二二可知，右侧电路中电流

R

最小，由P=FR可知，指示灯的实际功率最小，指示灯最暗，故A错误；

BCD.闭合S1时，GMR所处的位置由无磁场变为有磁场，GMB的阻值减小；当滑片P在滑动变阻器最左

TT

端时，左侧电路的电阻最小，由「一可知，左侧电路中的电流最大，电磁铁磁性最强，则GMR的电阻最小,

R

右侧电路中电流最大，由P=I/R可知，指示灯的实际功率最大，指示灯最亮，故BC错误，D正确；

故应选D。

题型二：电磁继电器

【角度1】电磁继电器的电路连接

“""报解题通法

（1）区分控制电路和工作电路；

（2）分析外部条件的变化引起控制电路中电阻和电流的变化；

（3）分析控制电路中电流的变化引起电磁继电器衔铁的动作；

（4）分析衔铁动作对工作电路的影响，根据设计要求连接电路。

【典例5】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】当温度升高到设定温度时,控制电路接通，电磁铁有磁性,吸引衔铁向下移动,而此时要求红灯

壳:

水温低「设定温度时，控制电路断开，电磁铁没有磁性,衔铁向上移动，而此时要求此时绿灯亮;

因此红灯和绿灯并联，由动触点和静触点控制灯泡的工作。由此设计电路如下图：

【角度2】电和磁的综合计算

【典例6］为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有延时加热、

保温、消毒等功能的恒温调奶器，其电路图如图甲所示。控制电路中，电压〃尸3V,定值电阻行50。，热

敏电阻“阻值随温度变化的图象妇图乙所示；工作电路中，电压编220V,用=836Q,令44Q。已知恒温调

奶器容量为2kg,水温达到80c时衔铁会跳起。［水的比热容为4.2X103J/（kg・C）］

（1）随着温度的升高，热敏电阻的阻值（选填“增大”或“减小”）,电磁铁的磁性______（选

填“增强”或“减弱”），当温度增大到一定值时，衔铁会跳起；

（2）求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流：

（3）求工作电路在保温状态下的电功率；

（4）当调奶器加满温度为25。。的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，求此过程中水吸收的热量及恒

温调奶器的加热效率.

【答案】增大;减弱;0.02A；55W；4.62X10）；84%O

【解析】（1）［1］［2］由图可知，随着温度的升高，热敏电阻〃阻值变大，电路中的电流变小，电磁铁

的磁性减弱，当温度增大到一定值时，衔铁会跳起，与触点a连接。

（2）［3］图甲中，定值电阻必和热敏电阻〃串联，水温达到80C时衔铁会跳起，由图乙可知，热敏电

U3V

阻AMOOC,通过电磁铁线圈的电流/二万士=鬲诉方=0-02A

K[]+l\jULZ-rlUULI

“2

（3）[4]衔铁跳起，与触点a连接，电阻尼和几串联，电路的总电阻最大，由户=」可知电路的总

R

功率最小,处于保温状态,在保温状态下的电功率展=黑=/福=55W

(4)[5]水吸收的热后^=4.2X103J/(kg•℃)X2kgX(80℃-25℃)=4.G2X105J

衔铁与触点A连接，只有电阻生，接入电路，电路的总电阻最小，由尸=仁可知电路的总功率最大，恒

R

温调奶器处于加热状态，500s内消耗的电能W

恒温调奶器的加热效率〃=。X100%=X1OO%=84%o

【中考帮】

考点一：电磁铁

【典例】（2022•包头）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（）。

甲乙

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。

考点二：电磁继电器

【典例】（2022•山西）创新小组的同学们为学校食堂设计了一个可自动注水的储水池。如图是它的

简化装置图，电源电压一定。控制电路中，用为压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化，而为定值电阻。闭

合开关8、S2,当池中水位上升到一定高度时，触点分离，工作电路断开，注水装置自动停止注水，当池中

水位下降到一定位置时，触点连接，工作电路接通，注水装置自动开始注水。下列分析正确的是（）。

A水位上升时，电磁铁磁性变弱B水位上升时，通过分电流变小

C水位下降时，发的电功率变大【）水位下降时，用的阻值会变大

【答案］!）＜.

【解析】AB.水位上升时，向池中注水，触点接触，当注满水时，触点分离，说明笈电阻逐渐减小，

电流变大，磁性变强，将衔铁吸引到下面，故AB错误：

CD.水位下降时，需要注水，触点接触，电磁铁磁性减弱，故用的阻值会变大，电流变小，根据片7斤

可知，品的电功率变小，故C错误，D正确。故选及

【作业帮】

一、基础练（知识巩固）

1.如图所示，闭合开关S,滑片P向左移动，则螺线管（）。

A.左端为S极，磁性增强B.左端为S极，磁性减弱

C.左端为N极，磁性减弱D.左端为N极，磁性增强

【答案】A.

【解析】电流从正极流向正极，从螺线管的右边流向左边。根据右手定则，四指弯曲方向沿电流方向,

大拇指所指就是N极方向。因此右端为N极左端为S极。滑片向左移动，滑动变阻器变小，电流变大，磁

性增强，故选A。

2.下列有关电和磁的叙述正确的是（）。

A.英国的法拉第发现了电流的磁效应；

B.通电螺线管的磁场强弱只与电流大小有关；

C.通电螺线管外部磁场的形状与条形磁铁的相似；

D.电磁铁中用钢芯代替铁芯效果更好

【答案】Co

【解析】A、丹麦的奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第经过10年的不懈努力得出了法拉第电磁感应

定律，故A错误；

B、通电螺线管的磁场强弱与螺线管的长度、线圈匝数、横截面积、有无铁芯、电流强弱有关，故15错

误；

C、通电螺线管外部磁场的形状与条形磁铁的相似，故C正确；

D、钢芯与铁芯都能被磁化，电磁铁中插入钢芯与插入铁芯效果相同，故D错误；

故选C。

3.如图是一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计中封入一段金属丝下端所指示的温度为90℃,

下列说法错误的是（）。

Li

金

属丝

银

水

电铃

1-电源------11---------------

A.报警器利用了水银导电和热胀冷缩的性质；

B.报警器利用了电磁铁通电时有磁性断电时磁性消失的特点；

C.报警器中，水银温度计和电磁铁串联在电路中；

D.温度达到90℃时，报警器中的灯亮同时铃响

【答案】及

【解析】A.报警器利用水银导电，即当到达警戒温度时，水银与金属丝联通，构成了闭合回路，故电

铃响，故利用的是水银的导电性，温度计的工作原理就是水银的热胀冷缩，故A正确，A不符合题意;

B.报警器就是利用了电磁铁通电时有磁性，电铃响，断电时磁性消失，灯泡亮的特点的，故B正确，

B不符合题意；

C.如图所示，报警器中，水果温度计和电磁铁首尾相连，故串联在电路中，故C正确，C不符合题意;

1）.温度达到90C时，报警器中的铃响灯灭，而没有到达警戒水位时，电铃不响，灯泡亮，故【）错误，

D符合题意。

故选Do

4.如图所示是燃油汽车启动装置的电路简图。汽车启动时，需将钥匙插入仪表盘上的钥匙孔并旋转,

则下列分析正确的是（）。

A.旋转钥匙相当于闭合开关；

B.电磁铁是利用电流的热效应来工作的；

C.电磁铁通电后电磁铁的上端为N极；

D.电动机工作时将电能全部转化为机械能

【答案】AC。

【解析】A.将钥匙插入仪表板上的钥匙孔并旋转，汽车启动，所以旋转钥匙相当于闭合开关，故A正

B.电磁铁是利用电流的磁效应来工作的，故B错误；

C.读图可知，电流从电磁铁的上端流入，用右手握住电磁铁，使弯曲的四指指向电流的方向，则大拇

指所指的上端为电磁铁的N极，故C正确；

D.电动机能够将电能大部分转化为机械能，但也会产生一少部分内能，故D错误。

故选ACo

5.下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，由于一般的水是_________,灯______亮。

【答案】L：导体；L?。

【解析】当水位下降没有达到金属块A时，使控制电路断开，电磁铁失去磁性，弹簧拉着衔铁使动触

点与上面的静触点接触，工作电路接通，则L亮；当水位上涨时，水与金属A接触，由于水是导体，使控

制电路接通，电磁铁吸引衔铁，使动触点与下面的静触点接触，T.作电路接通，则L,灯发光。

6.如图所示电路，开关S接到a后，电磁铁左端为极，小磁针静止时，A端是极,将开关

S由a换到b,调节变阻器的滑片P,保持电流表的示数不变，口磁铁的磁性（选填“增强”、“减

弱”或“不变”）o

【答案】N；N；减弱。

【解析】［1］伸出右手握住螺线管，四指弯曲指示电流的方向，大拇指所指的方向，即螺线管的左端为

通电螺线管的N极。

［2］通电螺线管的左端为N极，右端为S极；根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，小磁针

的A端是N极。

［3］在此实验装置中，保持电流不变，将开关S由a换到b,则减少了线圈的匝数，因此通电螺线管的

磁性减弱。

7.在“研究电磁铁”实验的一组示意图中，其中A、B、C三图线圈的匝数相同，而D图中线圈的匝数

是前面图的2倍，已知LAL,贝！比较图A、C可知：外形相同的电磁铁，______一定时，电流越______,

电磁铁磁性越强。

u一

后

ff

H

r

r

D

C

B

A

。

；大

匝数

】线圈

【答案

电磁

大，

流越

，电

流不同

同，电

匝数相

线圈的

磁铁，

同的电

外形相

可知：

A、C

较图

［2］比

】口］

【解析

。

越强

磁性

磁铁

大，电

电流越

定时，

匝数一

在线圈

为：

故结论

越强，

，磁性

数越多

针的个

的大头

铁吸引

升）

力提

练（能

综合

二、