7.3节 电磁铁（教学课件）物理教科版2024九年级上册

第3节 电磁铁九年级物理上册 •教科版2024年第七章　磁与电电磁铁的特性和应用、电磁继电器的构造和工作原理。教学重点　　2025年9月22日中国海军福建舰成功完成多机型电磁弹射试验，成为全球首个同时掌握电磁弹射、五代隐身舰载机与固定翼预警机核心技术的国家，实现从追赶者到领先者的跨越。庞大的舰载机是如何从航母甲板上弹射出去的呢？电磁铁1.电磁铁的概念内部插有铁芯的螺线管，在有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性，这种磁体叫做电磁铁。2.工作原理电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。通电后，铁芯被螺线管的磁场磁化，两磁场叠加，使电磁铁的磁性增强。你能制作一个简易的自制电磁铁吗？解：A、电磁铁的磁性有无可以由通断电流来控制，通电时有磁性，断电时无磁性，因此它不是永磁体，故A错误；B、软铁容易被磁化，磁性也容易消失，不能长时间保持磁性，故B正确；C、钢被磁化后具有长期保持磁性的性质，可以制成永磁体，而电磁铁的铁芯不能用钢，断电后磁性不能消失，故C错误；D、铁芯被磁化后和原来通电螺线管的磁场叠加起来，使电磁铁的磁性增强，铁芯并没有带电，故D错误。故选：B。【学习任务一】电磁铁的工作原理下列有关电磁铁的说法中正确的是（　　）A．电磁铁是永磁体B．电磁铁的铁芯是用软磁性材料制成的C．电磁铁的铁芯用钢较好，因为它被磁化后磁性不易消失D．电磁铁中的铁芯带上了电，因此磁性很强B　　把一根较长的导线绕在一枚大铁钉上，就可制成一个电磁铁。把电源、电磁铁及滑动变阻器串联起来，闭合开关，观察“电磁铁”吊起了多少曲别针。自制电磁铁实际电磁起重机中的电磁铁磁性很强。如何使你制作的电磁铁磁性增强？影响电磁铁磁性强弱的因素有哪些呢？【实验】探究影响电磁铁磁性强弱的因素①电流的大小可能会影响电磁铁磁性的强弱。②线圈的形状和匝数可能会影响电磁铁的磁性强弱。猜想与假设实验器材电磁铁（3只，不同匝数）、电流表1只、学生电源1台、开关、滑动变阻器1只、铁架台、大头针若干、导线若干等。实验方法控制变量法①控制电磁铁线圈的匝数相同，改变线圈中电流的大小。②控制电磁铁线圈的电流相同，改变线圈匝数。转换法判断磁性强弱方法：根据吸引大头针、曲别针等的多少来判断螺线管的磁性强弱。实验过程RpRp1. 电磁铁的磁性强弱跟电流大小的关系：　　将滑动变阻器、电流表和电磁铁串联起来，闭合开关，此时电磁铁线圈匝数一定，调节滑动变阻器，改变通过线圈的电流大小，观察电磁铁吸引大头针的数目变化。结论一：当匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强。分析论证2. 电磁铁的磁性跟线圈匝数的关系：　　把三个匝数不同的电磁铁，与滑动变阻器、电流表串联在电路中，闭合开关，此时电路中电流大小一定，观察电磁铁吸引大头针的数目变化。Rp结论二：当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强。分析论证影响电磁铁磁性强弱的因素：电磁铁通电时____磁性，断电时磁性______；线圈的匝数乙丁时，通过电磁铁的电流越____，电磁铁的磁性______；当电流一定时，电磁铁线圈的匝数______，磁性______。总结归纳有消失大越强越多越强【学习任务二】影响电磁铁磁性强弱的因素某同学将两个相同的铁钉绕制成电磁铁，连接如图所示的电路，使用足够数量的大头针进行探究实验。下列探究正确的是（　　）A．闭合开关S，电磁铁A线圈的匝数更少，所以通过电磁铁A线圈的电流更大B．闭合开关S，电磁铁B线圈的匝数更多，所以电磁铁B吸引的大头针数量更多C．若要使电磁铁A和B的磁性增强，可向右移滑动变阻器的滑片PD．只将两个铁钉换成同规格的两个铜钉，闭合开关S电磁铁A吸引的大头针数量增多B解：A、由于两个线圈串联在电路中，故通过两个电磁铁的电流大小相等，故A错误；B、电流大小相同，铁芯相同，线圈的匝数越多，电磁铁吸引的大头针越多，电磁铁的磁性越强，故B正确；C、当滑片向右移动时，电阻增大，根据欧姆定律　　可知电路中的电流减小，故电磁铁的磁性减弱，故C错误；D、铁钉会被磁化，使电磁铁磁性增强，铜钉不会磁化，将两个铁钉换成同规格的两个铜钉，磁性减弱，电磁铁A吸引的大头针数量减少，故D错误。故选：B。【变式训练】探究影响带电磁铁磁性强弱的实验在探究“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_____（选填“增加”或“减少”），说明电流越____，电磁铁磁性越强；②根据图示可知，____（选填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电流一定时，_________，电磁铁磁性越强；③电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是_________________。增加同名磁极相互排斥大甲匝数越多解：①当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器的阻值减小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，吸引大头针的个数增加；②由图知，甲吸引大头针的个数较多，说明甲的磁性较强，甲乙串联，电流相等，甲的线圈匝数大于乙的线圈匝数，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强；③大头针被磁化，同一端的磁性相同，互相排斥，所以下端分散。故答案为：①增加；大；②甲；线圈匝数越多；③同名磁极相互排斥。3.电磁铁的优点电磁铁磁性的有无可由电流的通断来控制。电磁铁的磁性强弱，可用电流大小、线圈匝数多少来控制。电磁铁的极性变换，可通过改变电流方向来实现。4.电磁铁的应用　　电磁铁在生活、生产和科学技术中有很广泛的应用。从家里的全自动洗衣机到电动汽车，从磁悬浮列车到三峡水库的发电站，各种大小的电磁铁无处不在。　　电磁起重机在工作，其主要部件之一是电磁铁。电磁铁安装在吊车上，通电后吸起大量钢铁，移动到另一个位置后切断电流，钢铁被放下。要驱动巨大机器的电流高达有几十上几百安。直接控制或操作是很危险的。在工厂里，工人师傅常利用按钮来控制机器。如何控制这些强大的电流？认识电磁继电器1. 电磁继电器概念　　电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高压电、强电流电路通断，来控制工作电路的一种开关的装置。利用一个回路中的电流控制另一个回路通断的装置。2. 电磁继电器的结构　　由电磁铁、衔铁、弹簧、触点（动触点和静触点）等组成。工作时的电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。3. 电磁继电器的工作原理　　控制电路中开关S闭合时，电磁铁的线圈有电流通过产生磁性，衔铁B被吸下来，动触点D与静触点E接触，高压电路闭合，电动机M工作。　　反之控制电路开关S断开时，线圈没有电流通过磁性消失，衔铁B被弹簧弹起，动触点D与静触点E脱离，高压电路断开，电动机M停止工作。　　将电磁铁、衔铁、簧片、触点进行组装，认识它的结构，观察电磁铁通电和断电时衔铁的动作变化。设计、连接一个用继电器控制小电机的电路，接通、断开控制电路，观察小电机的工作状态。组装电磁继电器　　电磁继电器是一种常用的电子控制开关，其在电力系统保护、生产过程自动化等领域中得到了广泛的应用。4. 电磁继电器的应用【学习任务三】电磁继电器的构造与原理如图是某仓库设计的温度报警电路。R1为热敏电阻，其阻值随温度的变化而变化，R2为可调电阻。温度正常时指示灯L发光，当温度升高到报警温度时，指示灯熄灭，蜂鸣器报警。下列判断正确的是（　　）A．R1的阻值随温度的升高而增大B．温度升高过程中，电磁铁磁性减弱C．若要调低报警温度，可将R2的阻值调大D．若控制电路电源电压降低，报警温度将升高D解：AB．当温度升高到报警温度时，指示灯熄灭、蜂鸣器报警，表明此时继电器衔铁被吸引向下运动，即磁性增强，电路中电流变大，总电阻变小，即电阻R1的阻值变小，故R1的阻值随温度的升高而减小。故AB错误；C．若要调低报警温度，此时热敏电阻的阻值会变大，而蜂鸣器工作，控制电路中的电流需要变大，根据　　可知，电阻中的总电阻需要变小，因此应减小R2的阻值，故C错误；D．若控制电路电源电压降低，则电路中电流变小，要保持原来的电流不变，总电阻应减小，R1的阻值随温度的升高而减小，报警温度将升高，故D正确。故选D。【变式训练】电磁继电器在实际生活中的应用每个电梯在设计和制造时，都会明确标注其最大载重限制。电梯超载时，自动报警系统的电铃就会响起，电梯无法启动。报警系统的工作原理如图所示，R1是保护电阻，R2是压敏电阻。下列判断正确的是（　　）A．压敏电阻R2的阻值随压力的增大而增大B．电梯的自动报警电铃应接在CD之间C．闭合控制电路，通电螺线管的上端为N极D．增大R1的阻值可以增加电梯的限载质量D解：A、实现超载停机并发出提醒时电磁继电器的衔铁被吸合，则电磁铁线圈里的电流应变大，根据欧姆定律可知控制电路的电阻减小，即压敏电阻R2的阻值减小，所以R2的阻值随压力的增大而减小，故A错误；B、电梯超载时需要将电动机断电，报警电铃响，此时电磁继电器的衔铁被吸合，动触点和下面的静触点接触，自动报警电铃应接在E、F之间，故B错误；C、如图所示，电流从电磁铁的下端流入，上端流出，根据安培定则可知，电磁铁的下端为N极、上端为S极，故C错误；D、控制电路电流不变，根据欧姆定律可知总电阻不变，当增大R1的阻值，根据串联电路的电阻特点可知压敏电阻R2的阻值变小，因R2的阻值随压力的增大而减小，则R2的阻值随压力变大，即限载质量变大，故D正确。故选：D。将继电器改装成电铃电铃是靠铃锤不断地敲击铃身发出响声。工作原理：衔铁与弹簧片相连，自然情况下弹簧片是和螺钉接触的。接通电源后电磁铁吸引衔铁，敲击铃碗发声，同时弹性片与螺钉分离导致断电，电磁铁失去磁性后弹性片又和螺钉接触而通电，如此往复使电铃连续发声。请同学们尝试使用电磁继电器制作一台电铃，看看怎样连接能使衔铁连续振动，发出声音。磁悬浮列车　　磁悬浮列车的车厢和铁轨上分别安装有电磁铁，磁极相对。当电磁铁中通过强大的电流时，由于磁极间的相互作用，列车受到向上的力以及控制运动方向的力，使列车能够“悬浮”在铁轨上方8~10mm 的高度上行驶。由于避免了来自车轮与轨道之间的摩擦，列车的速度可达500km/h以上。电磁铁电磁铁电磁铁磁性强弱优点认识电磁继电器内部带铁芯的通电螺线管称为电磁铁。利用电流的磁效应来工作的。电磁铁线圈的匝数越多、电流越大，电磁铁的磁性就越强。①可通过电流的通断来控制其磁性的有无。②可通过改变电流方向来改变其磁极的极性。③可通过改变电流的大小或线圈匝数的多少来控制其磁性的强弱。概念：继电器是利用低电压、弱电流电路的通断来间接地控制高电压、强电流电路通断的装置。构成：电磁铁、衔铁、弹簧、动触点、静触点。工作原理：电磁继电器靠电磁铁和弹簧的共同作用实现工作电路状态的转换。【解析】A、电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性。不符合题意。B、在条件相同时，电流越大，通电螺线管的磁性越强。不符合题意。C、在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。不符合题意。D、通电螺线管的磁性与螺线管内有无铁芯有关。而往通电螺线管中插入金属棒，不一定是铁芯，若是铝棒，就不会使通电螺线管的磁性增强，符合题意。故选：D。1.（2014秋•乌鲁木齐县月考）关于电磁铁，几位同学有下面的一些说法，你认为其中不正确的是（　　）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D2.（2025•元谋县模拟）如图所示，在探究电磁铁磁性强弱的实验中，使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁A、B进行实验。下列说法正确的是（　　）A．通过观察电磁铁吸引大头针的个数判断它的磁性强弱，这是运用了等效替代法B．滑片P向左滑动，电磁铁的磁性减弱C．电磁铁A、B的上端均为N极D．该实验不能探究电磁铁磁性的强弱与电流强弱的关系C【解析】解：A、实验中可以通过观察电磁铁能吸引大头针的个数判断它的磁性强弱，这是运用了转换法，故A错误；B、滑动P向左滑动，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，故B错误；C、右手握住螺线管，四指指向电流环绕方向，大拇指指向N极。根据A、B绕线方向及电流流向，大拇指均指向螺线管上端，因此A、B上端均为N极。故C正确；D、移动滑动变阻器的滑片，针对一个电磁铁可以改变电流的大小，该实验可以探究电磁铁磁性的强弱与电流的关系，故D错误。故选：C。3.（2025•成都模拟）如图是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝，当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时，电铃响起发出报警信号。下列说法正确的是（　　）A．温度计中的水银是绝缘体B．电铃响时，电磁铁左端是N极C．温度降低到78℃以下，电铃响起发出报警信号D．电铃响时，滑片P向左移动，电磁铁磁性增强D【解析】解：A、水银容易导电，是导体，故A错误；B、电铃响时，电流从螺线管的左端流入，根据安培定则可知，电磁铁右端是N极，故B错误；C、温度降低到78℃以下时，水银与金属丝分离，电磁铁的电路中无电流，电磁铁无磁性，衔铁被拉起，电铃中无电流通过，电铃不响，故C错误；D、滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路电阻减小，电流变大，电磁铁磁性变强，故D正确。故选：D。4. （2025•锦江区校级一模）小明观察了小区入口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，绿灯亮，栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路，车牌识别成功相当于图中开关S闭合。①闭合开关后，线圈吸住铁柱时，电磁铁的上端为____极。②若电源电压下降，栏杆不能抬起。除了更换电池外，请你再写出一种能使栏杆正常抬起的方法：_______________________________。将滑动变阻器接入电路的阻值调小些S【解析】解：①由图知，电流从电磁铁的下端流入，根据安培定则可知，电磁铁的上端为S极；②若电源电压下降，根据　　 可知在电阻不变时电路的电流较小，电磁铁的磁性较弱，吸引力较小，不能将铁柱吸下来，因此栏杆不能抬起，此时可以将滑动变阻器的阻值调小些，便可以增大电路的电流，使电磁铁的磁性增强，将铁柱吸下来，便可以使栏杆正常抬起来。故答案为：①S；②将滑动变阻器接入电路的阻值调小些。1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。2.拓展性作业：利用所学知识设计一款酒精含量报警器，满足如下条件：酒精含量低于设定值时，电路中的绿灯亮；含量达到设定值时，绿灯熄灭，红灯亮且电铃响。