初中物理人教版九年级全册第3节 电磁铁 电磁继电器教案

20.3  电磁铁　电磁继电器

教学目标

1、能描述电磁铁，说明电磁铁的特点和工作原理。

2、能通过实验，得出电磁铁磁性强弱与哪些因素有关。

3、能说明电磁继电器的结构及工作原理，了解电磁继电器在生产、生活中的应用。

教学重难点

重点：电磁铁的特点。突出教学重点的关键是做好”电磁铁磁性强弱与哪些因素有关“的实验，引导学生参与实验、分析现象，体验科学探究的方法。

难点：电磁继电器的工作原理及其应用。

教学过程

新课引入

（引入）创设情境：（红布盖住）同学们，老师向雷神索尔先生借来了他的神奇之锤。这个锤子的神奇之处在于：只有天生神力之人才能拿起它。

大家要不要挑战一下？

学生活动：（男女两位学生，男生失败，女生成功）

师：是这位女生真的拥有神力？还是这其中含有什么机关呢？学完今天这节课，我们就能发现其中的奥秘。（展示课题，板书课题）今天我们学习第20 章第3 节，电磁铁、电磁继电器。

新课教学：电磁铁的构造

（电磁铁概念）什么是电磁铁呢？上一节课，我们学习了《电生磁》。知道通电螺线管的周围存在磁场。现在，老师给螺线管通电。（操作：使螺线管通电）

可以看到小磁针发生了偏转，说明它有磁性。那它可以吸引回形针吗？（不能）这是为什么呢？磁性太弱了。

老师这有一个铁棒。铁棒本身是没有磁性的（操作：用铁棒吸回形针）

现在将铁棒插入螺线管中，再尝试一次。（操作:在螺线管中加入铁棒，吸引回形针）

瞧，吸起来了。加入铁棒后的螺线管能像磁铁一样吸引铁物质。（断开）

像这样，在螺线管中插入铁棒的磁铁就是电磁铁。因为铁棒在中心，所以称为铁芯。由此可知，电磁铁的构造就是螺线管加铁芯。螺线管也叫线圈。

（板书：构造）

新课教学：自制电磁铁

（自制电磁铁）我们可以根据电磁铁的构造，自己制作一个简易的电磁铁。请同学们找到铁钉和漆包线。（教师演示）：首先把漆包线的一端预留大约7厘米，然后将漆包线绕在铁钉上。像这样绕一圈我们称之为一匝。接着顺着这个方向快速的将漆包线绕在铁钉上，直到另一端也只剩下大约7厘米为止。比一比，看谁绕制的快？

学生活动：绕制电磁铁

同学们动手能力真强。你的电磁铁现在能够吸起回形针吗？怎样才能有磁性呢？

接下来，请同学们将自制电磁铁接入电路，看看能否成功吸引回形针。

漆包线外层的漆是绝缘的，为了节约时间，老师已经提前将两端的漆磨掉了，所以大家连接时要夹住两端的裸露部分。请注意，这是一个短路试验，所以请同学们完成实验后要迅速断开连接。

（不同组的漆包线长度不一样）

大部分的同学都已经完成了操作。在这个过程中，你有什么收获吗？好，请你来说说。

吸引了n 个回形针，电磁铁只有在通电时才有磁性。

其他同学，你们的电磁铁是不是也有相同的特点？非常好。

这是电磁铁的一个特性，电磁铁磁性的有无取决于电流的有无。

（板书：电磁铁磁性的有无取决于电流的有无）

问：这位同学的电磁铁吸引了N 个回形针，你们的也是吸引N个吗？

哦.不同的电磁铁吸引回形针的个数不一样。这说明了什么？

电磁铁的磁性有强弱之分，那么电磁铁的磁性强弱与什么因素有关呢？

（学生实验）对于这个问题，你有什么猜想？

新课教学：电磁铁磁性的强弱与什么因素有关

学生提出猜想：线圈匝数、电流大小、铁芯的大小……

同学们思维很活跃，特别棒。有了猜想，当然要用实验来验证。因为时间关系，这节课，我们就只选择电流大小、线圈的匝数两个因素进行探究。像这种多因素的探究实验，要用什么实验方法呢？

（控制变量法）还有吗？（转换法）将电磁铁的磁性强弱转换为所吸回形针的个数。

接下来，请同学们根据学案和提供的实验器材完成实验方案的设计。

老师将大家分成了两个大组，这一组探究磁性强弱是否与电流大小有关，这一组就探究磁性强弱是否与线圈匝数有关。

老师已经将电磁铁的代表符号画在了学案上。

（展示学生设计方案）请说一说你们组设计这个方案的思路。

非常好！改变电流大小还有没有其他方法？

这两种方法哪种更好？为什么？

那等会请大家用这个方案进行实验1（展示电路图）

再看实验2：你们组的设计这个方案的思路是什么？非常好！还有没有其他不同方案？

那等会请大家用这个方案进行实验2（展示电路图）

接下来请大家完成实验。

大部分同学已经完成了实验。谁来分享自己的实验结论？（……）

在线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁的磁性就越强。

在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性就越强。

通过实验，我们发现电磁铁的磁性强弱取决于电流的大小、线圈的匝数。

（板书：磁性的强弱取决于电流大小、线圈匝数）

电磁铁的特性

（特性三）电流的有无决定了磁性的有无，电流的大小决定了磁性的强弱，而电流不仅有大小，电流还有方向。如果改变电磁铁中电流的方向，那会不会引起电磁铁某种性质的改变呢？是不是这样呢？我们用实验现象说话。

（实验）：

通电，电磁铁有磁性，此时它吸引小磁针的 极。改变电流的方向，它吸引了  极。这说明了什么？

结论：改变电流的方向可以改变电磁铁的磁极方向。

这是电磁铁的第三个特性。

（板书：磁极的方向取决于电流的方向）

电磁铁的应用

正因为电磁铁有这些特性，所以电磁铁在生活中的实际用途很多。最直接的应用之一就是电磁起重机。

电磁铁安装在吊车上，通电后吸起大量废铁。当移动到目的地后，如果想将废铁放下，可以怎么操作呢？（切断电流）

电流的有无很好的控制了磁性的有无。

我们自制的电磁铁只能吸引几个回形针，而电磁起重机工作时能吸引这么多的废铁，这是怎么实现的呢？（电流大、线圈匝数多）

人们通过增大电流和增加线圈匝数形成强磁场，并加以利用。

比如:磁悬浮列车。磁悬浮列车的车厢和铁轨分别安放着通有强大电流的电磁铁，磁极相对。通电时，由于磁极的作用，列车能够在铁轨上方几厘米的高度上飞驰。从而避免了车厢和铁轨的摩擦力，使行车速度大大提高。

而且磁悬浮列车还利用了电磁铁磁极的可变性来实现加速和减速。

电磁铁的应用还有很多。比如：电铃、电磁锁、电磁阀门、电磁选矿机等等。

（呼应：）学到这里，你们知道雷神之锤的奥秘是什么了吗？

对，雷神之锤里安装了电磁铁。

这里安装了一个吸力达2400牛的吸盘式电磁铁，这是电源，这是遥控开关。

通电时，电磁铁有磁性，吸附在钢板上，断电时，失去磁性，因此可以轻松的拿起来。

雷神之锤的神奇就是利用电磁铁的特性来实现的。学好物理不仅能帮我们看清事物的真相，而且还能解决实际问题。

电磁继电器

在生产中，有些大机器工作时电流可以达到几十安、几百安。这么强大的电流不能用手直接操作。那怎么才能控制这些强大的电流呢？图中的工人师傅操作的又是哪里的开关呢？

（展示高压电路）此时高压电路是断开的，要想用电器能够工作，就必须使这两个铜制触点连接在一起。请大家结合今天所学内容想一想，有什么安全的方法？

用电磁铁吸。电磁铁不能吸引铜，但可以吸引铁。所以我们设计了这样一个装置。

接下来做什么？给电磁铁通电。我们只需要将电磁铁接入一个低压电路。然后呢？

闭合低压电路上的开关。在电磁铁的吸引下，衔铁向下移动，使两触点连接，高压工作电路接通，用电器工作。

我们只需在低压电路上进行操作，就可以实现对高压工作电路的控制。工人师傅操作的就是低压电路上的开关。像这样利用电磁铁实现由低压电路控制高压工作电路的装置就是电磁继电器。从图中可以看出，电磁继电器主要由：电磁铁、衔铁、弹簧、触点组成。

而且，我们还可以根据实际需要，添加触点及用电器。请同学生们分析，电磁铁有磁性和无磁性时，两个用电器的工作状态。（学生分析）

事实是不是这样呢？老师根据这个电路图制作了一个电磁继电器模型。请刚才回答问题的同学和老师一起来操作。

这是高压工作电路。接入家庭电路220伏特，绿灯亮。

怎样让警报器工作呢？接入4.5伏的低压控制电路。怎么不亮？

闭合开关，电磁铁有磁性，吸引衔铁，警报器工作。

事实证明，你刚才的分析十分正确。非常棒。

多操作几遍，同学们可以看到中间的触点在不停的上下移动，这和我们熟悉的哪个电路元件相似呢？单刀双掷开关。很赞！

同学们，老师可以只用一个打火机就能让这两个用电器自动工作。请仔细观察。（加热双金属片）。

你看到了什么现象？

加热时，红灯自动变亮。停止加热后，绿灯自动变亮。

想一想，是什么因素在控制这两个灯泡的工作状态？（温度）

非常好。这是一个利用温度来实现自动化控制的电磁继电器。对于这个设计，你有什么想要了解的吗？

温度是怎样实现自动化控制的呢？这个被加热的元件有什么特点？我们一起来看看。（播放视频）

加热时，金属片弯曲，控制电路接通。温度降低，金属片恢复，控制电路断开。

同学们，你还可以设计出其他的自动化控制电路吗？比如：光控自动化、声控自动化……怎么做？对，只需将控制电路的开关换成相应的光控开关、声控开关就好。

利用电磁铁实现自动化控制，在生活中也很常见。

比如家庭中使用的全自动洗衣机的进、排水阀门；厕所的自动冲水装置都用到了电磁继电器。

那么，电磁铁还有哪些应用呢？这个问题就留给大家课后去讨论。

板书设计

板书设计

一、电磁铁

1、 构造：

      螺线管、铁芯

2、 特性：

      ①磁性的有无取决于电流的有无控制

      ②磁性的强弱取决于电流的大小、线圈的匝数

      ③磁极的方向取决于电流的方向

3、 应用：

二、电磁继电器

       一种利用电磁铁控制电路的开关