课时20.3 电磁铁、电磁继电器（原卷版）-A4.docxVIP

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第二十章电与磁（原卷版）

课时20.3电磁铁、电磁继电器

2022年课程标准

物理素养

2.4.3通过实验，了解电流周围存在磁场。探究并了解通电螺线管外部磁场的方向。了解电磁铁在生产生活中的应用

物理观念：了解什么是电磁铁，知道电磁铁的特性和工作原理；

科学思维：了解电磁继电器的结构和工作原理；

科学探究：知道影响电磁铁磁性强弱的因素；

科学态度与责任：了解电磁铁在生活中的广泛应用；初步认识电磁学知识的实际应用。

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，不能用钢，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】（24-25九年级上·云南曲靖·期中）小明想要探究“电磁铁磁性强弱与那些因素有关”，他设计的实验电路图如图所示。若要探究电磁铁磁性强弱与电流大小是否有关，在不改变电路和试验器材的情况下，小明接下来的操作是；实验过程中若观察到的现象，则可得出：电磁铁线圈的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越大，电磁铁的磁性就越强。

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

进行实验

（1）将导线绕在铁钉上做成简易电磁铁，并将其置于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阻值变小，观察到如图乙所示电磁铁吸引的大头针增多。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。从图丙可以看出，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）电磁铁的匝数一定时，线圈中通过的电流越大，电磁铁的磁性越强；

（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磁性的强弱可通过改变电流大小、线圈的匝数来控制。

（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】（2024·河南省直辖县级单位·一模）为探究巨磁电阻（GMR）的特性，实践小组设计了如下电路。两电路中电源电压都不变，实验发现，当闭合S1、S2后，滑片P向左滑动过程中，指示灯明显变亮，则下列说法正确的是（）。

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．滑片P向左滑动时，指示灯电路的总功率变小

D．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小

知识点三、电磁继电器

1.定义：电磁继电器是利用低电压、弱电流的通断，来间接控制高电压、强电流电路的通断的装置，其实质就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。含电磁铁的电路称为低压控制电路，被控制的电路称为高压工作电路。

2.构造及工作原理：电磁继电器的电路包括低压控制电路、高压工作电路两部分，如图所示。

控制电路接通时，电磁铁产生磁性吸下衔铁，动、静触点接触，接通工作电路；控制电路断开时，电磁铁失去磁性，在弹簧作用下释放衔铁，动、静触点分离，工作电路断开。从而通过控制电路的通断来控制工作电路的通断。

3.电磁继电器的应用

远离高电压

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。

实现自动控制

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