资源描述
第3节 电磁铁 电磁继电器
主备人
学科
物理
时间
课题
第二十章 电与磁 第3节 电磁铁 电磁继电器
教
学
目
标
知识与技能
1．知道电磁铁的特性和工作原理；
2．了解影响电磁铁磁性强弱的因素；
3．了解电磁继电器的作用和工作原理。
过程与方法
1．通过实验探究电磁铁磁性与什么因素有关，进一步体会控制变量法和转换法；
2．通过观察电磁继电器的结构，知道电磁继电器的工作原理，会说明电磁继电器在实际电路中的工作过程。
情感态度与价值观
1.通过认识电磁铁的实际应用，加强物理与生活的联系，提高学习物理的兴趣。
2．通过了解物理知识的实际应用，认识科学及其相关技术对社会发展、人类生活的影响，提高学习物理的兴趣。
教学重点
1.实验研究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关。
2.电磁铁的特性和应用、电磁继电器的构造和工作原理。
教学难点
电磁铁的特性和应用、电磁继电器的构造和工作原理。
教具准备
干电池三节，大铁钉两枚，大钢钉一枚，铝筒一个，漆包线（1m和1．2m各一根），小刀一把，大头针（或细铁屑）适量，开关、滑动变阻器一只 演示用电磁铁
教学方法
实验法、讨论法、讲授法、观察法、对比法、控制变量法、转换法。
教学过程设计
导
入
新
课
提出问题：如果要使通电螺线管的磁性增强，应该怎么办呢？
实验：先将小磁针放在螺线管的两端，通电后观察小磁针偏转的程度，再将铁芯插入螺线管，通电后观察小磁针偏转的程度。
现象：插入铁芯的通电螺线管的磁性明显增强。
结论：螺线管中插入铁芯磁性明显增强。
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
新课学习
一、电磁铁
1、电磁铁
（1）概念：我们把插有铁芯的螺线管叫做电磁铁。
提出问题：为什么插入铁棒后，通电螺线管的磁性会增强呢？
（2）原理：铁芯插入通电螺线管，铁心被磁化，也要产生磁场，于是通电螺线管的周围既有电流产生的磁场，又有磁铁产生的磁场，因而磁场大大增强了。
（3）应用：电冰箱、吸尘器中都有电磁铁，电磁起重机灯
电磁起重机 冰箱里的电磁铁 吸尘器里的电磁铁
提出问题：电磁铁与永磁体相比，有些什么特点呢？它的磁性强弱与哪些因素有关呢？
二、电磁铁的磁性
想想议议 用一根导线和一枚铁钉可以制作一个电磁铁，怎样可以使这个电磁铁的磁性增强？
问题：实际生活中，根据工作性质的不同，需要的电磁铁的磁性强弱也不同，那么电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关呢？
1.实验探究：影响电磁铁磁性强弱的因素
（1）猜想与假设：
①电磁铁的磁性强弱可能与电流的大小有关；②电磁铁的磁性强弱可能与线圈的匝数有关；③电磁铁的磁性强弱可能与所插入的铁芯粗细有关；④电磁铁的磁性强弱可能与所插入的材料有关。)
（2）设计实验
①用什么方法探究？
控制变量法
②怎么比较电磁铁磁性的强弱？
看其吸引大头针的多少（转换法）
③怎样改变电磁铁线圈中的电流？
用滑动变阻器
④怎样改变电磁铁线圈的匝数？
取两个匝数不同的电磁铁进行试验
⑤如何控制电流相等？串联
（3）实验步骤：①探究电磁铁磁性强弱与电流的关系。
控制匝数不变——选用同一个电磁铁进行实验。滑动变阻器改变电流：
观察电流改变时，吸引大头针的个数的变化。
实验结论：线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁磁性越强；
②探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系。
将匝数不同的电磁铁串联。观察两个电磁铁吸引大头针个数的多少
实验结论：电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。
归纳：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强。在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，磁性越强。
2.电磁铁的优点。
(1)磁性的有无可以通过电流的通断电控制；
(2)磁极可以通过改变电流方向来控制；
(3)磁性的强弱可以由匝数、电流大小来改变。
3.电磁铁的应用
（1）电磁铁起重机
最直接的应用之一是电磁起重机。在电动机、发电机、电铃和电磁继电器里也用到电磁铁。全自动洗衣机的进水、排水阀门；卫生间的感应式冲水器的阀门也都是由电磁铁控制的。
（2）磁悬浮 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，磁浮列车的车厢和铁轨上分别安装着磁体，磁极相对。由于磁极间的相互作用，列车能够在铁轨上方几厘米的高度上飞驰，避免了来自车轮与轨道之间的摩擦力，突破了以往列车的速度极限，每小时运行500 km以上。噪音低、动力损耗少、稳定性高。2003年，我国上海市龙阳路至浦东机场的磁浮铁路成为世界上第一条商业运营的磁浮铁路。
（3）电磁铁继电器
磁悬浮列车 电磁起重机 电磁继电器
三、电磁继电器
驱动大型机器的电流可达几十安、几百安。在工厂里，工人师傅用手直接控制强大的电流或操作高压电路是很危险的，那怎么才能控制强大的电流和高压电路呢？工人师傅按下的只是继电器的开关，而电源的接通和断开是由继电器控制的。
驱动大型机器的电流可达几十安、几百安。在工厂里，工人师傅用手直接控制强大的电流或操作高压电路是很危险的，那怎么才能控制强大的电流和高压电路呢？工人师傅按下的只是继电器的开关，而电源的接通和断开是由继电器控制的。
1.构造:如图所示,主要部分是电磁铁、衔铁、触点开关和弹簧.
【师】注意观察图中电磁继电器构造，回答下列问题：
①电磁继电器中的电磁铁在什么位置？电磁铁起什么作用？
②图中的衔铁，它起什么作用？
③图中的弹簧，它起什么作用？
【生】衔铁可以接通控制电路，也可以接通工作电路，而接通哪个电路是由电磁铁和弹簧共同作用控制。
电路的组成：①控制电路的组成——电磁铁、低压电源、开关。
②工作电路的组成——高压电源、电动机、电磁继电器的触点部分
2.实质：是由低压、弱电流利用电磁铁来控制高压、强电流的开关。
3．工作原理
当低压的电压加在接线柱D、E两端，电磁铁通电时，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。。电磁铁断电时失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断工作电路。
4．作用：用弱电流控制强电流 用低压电路的通断间接地控制高压电路的通断.可实现远距离控制,与其他元件配合实现自动控制.
课堂小结
课堂练习
1.（2019浙江宁波市）在探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，小科设计了如图所示的电路。下列相关说法错误的是（ ）
A．通过电磁铁A和B的电流相等
B．电磁铁A、B上方的磁极极性不同
C．电磁铁B的磁性强于电磁铁A的磁性
D．向右移动滑片P，电磁铁A、B的磁性都减弱
【答案】B
【解析】A.电磁铁A和B串联在电路中电流相等。说法正确。
B.根据安培定则可以判断A电磁铁的磁极如图红色，B电磁铁的磁极如图蓝色，可以判断A、B上方的磁极极性相同。说法错误。
C.AB电磁铁的电流相同，铁芯相同，B的线圈匝数多，B电磁铁磁性强。说法正确。
D.向右移动滑片，电路电阻变大，电流变小。电磁铁的匝数、铁芯都没有变化，电流都变小，电磁铁磁性都变弱。故选B.
2.(2019年德阳市)在图中所示的自动控制电路中，当控制电路的开关S闭合时，工作电路的情况是( )
A. 灯不亮，电铃响 B. 灯不亮，电铃不响
C. 灯亮，电铃不响 D. 灯亮，电铃响
【答案】A
【解析】由图知道，当控制电路的开关S闭合时，左边控制电路中有电流，电磁铁具有磁性，吸引衔铁，使动触头与下面电路接通，与上面的电路断开，所以，电铃工作，电灯不亮，即只有A正确。
3.（2019 河南）(多选)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,R1为定值电阻,R2为光敏电阻,其阻值随光照强度而变化。以下说法正确的是（ ）
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R1换成阻值稍小的电阻,可缩短灯L的发光时间
【答案】C D
【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R2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．R1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。
5.（2019 江苏泰州）如图为某电磁继电器的工作原理图，开关S闭合时，电磁铁____（有/无）磁性，_____（电灯/电铃）通电工作。
【答案】（1）有 ；（2） 电灯。
【解析】当开关S闭合，电路接通时，电磁铁通电，电磁铁有磁性，把衔铁吸引下来，使触点与电灯所在的电路接通，电灯通电工作。
6.（2019 德阳市）一个空心小铁球漂浮在盛水的烧杯中，将烧杯置于铁棒AB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”）
【答案】 (1). S（南） (2). 增大
【解析】由电路图知道，S闭合后，电流由A流向B，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。
板
书
设
计
第3节 电磁铁 电磁继电器
一、电磁铁
1．定义：插入铁芯的通电螺线管。
2．特点：有电流通过时有磁性，没有电流时失去磁性。
二、电磁铁的磁性
1．影响因素：电流大小、线圈匝数
2．结论：匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强；电流一定时，外形相同的螺线管匝数越多，电磁铁的磁性越强。
3.应用：电磁起重机、电磁阀、磁浮列车等。
三、电磁继电器
1．构造：主要部分是电磁铁、衔铁、触点开关和弹簧
2．工作原理：利用电磁铁控制工作电路的一种开关。
3．应用：远距离控制,现自动控制.
布
置
作
业
【必做题】
教材第132页动手动脑学物理的1,2,3题.
【选做题】
教材第132页动手动脑学物理的4题.
课
后
反
思
1.在学习电磁铁的磁性部分时，运用到了控制变量法和转换法等科学研究方法，让学生自主设计实验，并强化科学研究方法的教育。
2.本节课与生活密切联系，所以课堂的设计来源于生活，电磁铁的磁性强弱实验探究花费时间很多，也是本节课的重点内容，因此本节课重点针对实验提前进行了讲解。实验中要让很多学生提前猜想电磁铁磁性强弱可能跟什么有关，从而制定实验方案和计划，有了研究的方向，学生进行实验时注意合作交流，最后得出结论。电磁继电器的原理比较难于理解，因此结合生活中的事例，通过多媒体把它们的工作过程和原理进行辅助解释。
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