人教版（2024）九年级全册第3节 电磁铁 电磁继电器课前预习ppt课件

这是一份人教版（2024）九年级全册第3节 电磁铁 电磁继电器课前预习ppt课件，共37页。PPT课件主要包含了复习引入，电磁铁，电磁铁的磁性，想想议议，电磁继电器，电磁铁电磁继电器，知识点一电磁铁，知识点三电磁继电器，课堂练习，实战演练等内容，欢迎下载使用。
电流的磁效应通电螺线管的磁场安培定则
一根条形磁体，它的周围存在着磁场。这种磁体是一种永久磁体。永久磁体可以吸引铁钉、曲别针、钢针等铁磁性材料制作的物体。如果把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，它会有较强的磁性。这种磁体，在有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性。我们把这种磁体叫作电磁铁（electrmagnet）。
家里的一些电器，如电冰箱、吸尘器中都有电磁铁。在工地、码头，以及一些车间、货场，人们常常可以看到电磁起重机在工作（见右图）。电磁起重机的主要部件之一是电磁铁。
实际上，根据工作的性质不同，需要电磁铁的磁性强弱也不同。那么电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关呢？我们知道，磁性强的磁体对铁磁性物质作用力大，研究电磁铁时，可以根据它吸引铁块、铁钉或曲别针等的多少来判断它的磁性强弱。
用一根导线和一枚铁钉可以制作一个电磁铁（见右图）。怎样可以使这个电磁铁的磁性较强？
首先，电磁铁只有在线圈中通有电流时才有磁性，那么电流的大小应该会影响电磁铁磁性的强弱。其次，构成电磁铁的主要部件是线圈，线圈的形状和匝数可能也会影响电磁铁的磁性强弱。那么，对于外形相同的线圈，电磁铁磁性的强弱跟线圈的匝数会有怎样的关系？
把滑动变阻器、电流表和一定匝数的线圈（内部有铁钉）串联起来，通过开关接到电源上。调整变阻器的滑片，改变电路中的电流。观察通入不同大小的电流时，电磁铁吸引曲别针的数目有什么变化。改换不同匝数的螺线管，比较不同匝数电磁铁的磁性。
从实验可以看出，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。电磁铁的实际用途很多，最直接的应用之一是电磁起重机。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。大型电磁起重机一次可以吊起几吨钢材。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，卫生间里感应式冲水器的阀门，也都是由电磁铁控制的。
目前许多国家在研制高速磁浮列车，其上所用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁。磁浮列车的车厢和铁轨上分别安放着磁体，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，每小时可运行500 km以上。这几乎达到了短程飞机的航速，并且噪声低、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。
驱动巨大机器的电流可能达到几十安、几百安。在工厂里，我们常常看到工人师傅利用按钮来控制机器（见右图），难道强大的电流就在按钮下面流过？不，用手直接控制强大的电流或操作高压电路是很危险的，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。那么，什么是继电器？它是怎样工作的？
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。电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。电磁继电器的结构如右图所示，由电磁铁、衔铁、弹簧、触点组成。其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。
当较低的电压加在接线柱D、E两端，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带动机器工作了。工人师傅的按钮只控制电磁铁电流的通断，而高电压、强电流电路的通断则由B、C两个触点控制，这样人们就可以安全方便地操纵大型机械了。
定义：当在通电螺线管内部插人铁芯后，铁芯被通电螺线管的磁场磁化，这样就组成了一个电磁铁。构成及原理：电磁铁主要由线圈、铁芯及衔铁三部分组成，铁芯和衔铁一般用软磁材料制成。铁芯一般是静止的，线圈总是装在铁芯上。电磁铁是根据电流的磁效应及通电螺线管中加人铁芯磁性增强的原理工作的。电磁铁只有在通电的情况下有磁性，断电则磁性消失。
探究影响电磁铁的磁性强弱的因素设计实验：准备实验器材两个相同的大铁钉，一些绝缘导线，以及开关、电源、滑动变阻器、一些曲别针和电流表并组装成电磁铁，将其接在电路中，观察其吸引曲别针的数量来确定其磁性的强弱。实验电路图如图所示。
知识点二：电磁铁的磁性
实验过程：（1）保持线圈匝数一定，调节滑动变阻器改变电路中的电流大小，判断电磁铁磁性强弱与电流大小之间的关系；（2）保持电流大小一定，改变线圈匝数，判断电磁铁磁性强弱与线圈匝数数量的关系。实验现象：（1）电流越大，铁钉吸引的大头针数量越多；（2）线圈匝数越多，铁钉吸引的大头针数量越多。实验结论：通过多次实验，可以得出影响电磁铁磁性强弱的因素为通过电磁铁的电流和电磁铁线圈的匝数。对于同一电磁铁，在线圈匝数一定时，电流越大，磁性越强；在通过电流大小一定时，匝数越多，磁性越强。
构成：电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。下图为电磁继电器图示。
原理：在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。电磁继电器就是用低电压、弱电流去控制高电压、强电流的一种控制开关，其作用是自动调节、安全保护、转换电路等。
应用：电磁继电器主要用于自动控制。常应用在温度自动报警器、锅炉压力自动报警器、自动水位显示器、防汛报警器等自动化设备。
例题1：下列关于电磁铁的说法中，正确的是（ ）。
A. 电磁铁是永久磁铁B. 电磁铁是应用电磁感应原理制成的C. 电磁铁的磁性强弱只与线圈匝数有关D. 电磁铁的铁芯是用软磁性材料制成的
【解析】电磁铁不是永久磁铁，它磁性的有无跟电流的通断有关，选项A不符合题意；电磁铁是利用电流的磁效应制成的，选项B不符合题意；电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关，选项C不符合题意；因为软磁性材料的磁性不能保留下来，所以铁芯需用软磁性材料制成，选项D符合题意。
例题2：如图所示，当闭合开关S，且将滑动变阻器滑片P向右移动时，图中的电磁铁（ ）。
A. a 端是N极，磁性减弱B. b 端是N极，磁性减弱C. a 端是S极，磁性增强D. b 端是N极，磁性增强
【解析】如图所示，当闭合开关S，电流从左边的导线流入电磁铁，根据安培定则可判断出b端为N极，a端为S极；同时滑动变阻器滑片向右移动时，滑动变阻器连入电路的电阻变大，电路中的电流变小，电磁铁磁性减弱。
例题3：如图所示是一个水位自动报警器的原理图。水位没有到达金属块A时，绿灯亮；水位到达金属块A时，红灯亮。下列关于它的工作原理的讨论中，正确的是（ ）。
A. 红灯亮时电磁铁无磁性B. 水位高低决定电磁铁有无磁性C. 绿灯亮时电磁铁有磁性D. 电磁铁的铁芯是永磁体
【解析】当水位没有达到A时，电磁铁没有磁性，只有绿灯亮；同时当水位到达A时电路接通，电磁铁有磁性，衔铁就会在电磁力吸引的作用下与红灯接通，红灯亮，故选项A、C错误；若电磁铁的铁芯是一个永磁体时，即该电磁铁始终有磁性，故此时不管开关断开或闭合，红灯始终亮，故不能起到报警的作用，故选项D错误；据上面的分析不难看出，水位高低决定电磁铁有无磁性，进而才能决定是哪一个灯泡发光，故选项B正确。
例题1：如图所示，把一根包有绝缘层的导线绕在铁钉上，把导线两端的绝缘层刮去，接上干电池后，铁钉（ ）。
A. 有磁性B. 会熔化C. 有电流流过D. 两端对小磁针北极都有吸引力
例题2：关于电磁铁，下列说法中正确的是（ ）。
A. 电磁铁是根据电磁感应原理制作的B. 电磁继电器中的磁体，必须用电磁铁C. 电磁继电器中的磁体，可以用永磁体，也可以用电磁铁D. 电磁铁中的铁芯，可以用钢棒代替
【解析】电磁铁是利用电流的磁效应制成的，故选项A错误；电磁继电器中的磁体，必须用电磁铁，通过电流的通断控制磁性的有无，不能用永磁体，故选项B正确；电磁继电器中的磁体，必须用电磁铁，通过电流的通断控制磁性的有无，不能用永磁体，故选项C错误；钢棒是永磁体，磁化后不容易退磁，故不能用钢棒代替铁芯，故选项D错误。
例题3：小红同学在做“探究电磁铁”实验中，使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如图所示，下列说法中正确的是（ ）。
A. 电磁铁A的磁性比电磁铁B的磁性强B. 要使电磁铁磁性增强，应将变阻器的滑片向右移动C. 若将两电磁铁上部靠近，会相互排斥D. B线圈的匝数多，通过B线圈的电流小于通过A线圈的电流
【解析】由图可知，B电磁铁吸引大头针数目多，所以B电磁铁的应该比A电磁铁的磁性强，故选项A错误；要使电磁铁磁性增强，应将变阻器的滑片向左移动，因为滑片左移动后电路中电阻减小，电流增大，电磁铁的磁性增强，故选项B错误；根据安培定则判断两个电磁铁的上部都是N极，下部都是S极，两个电磁铁的上部靠近会出现排斥现象，故选项C正确；A和B两个电磁铁串联在电路中，通过两个电磁铁的电流是相等的，故选项D错误。
例题4：如图所示的电路中，电源电压不变，当开关闭合，滑动变阻器的滑片P向a端移动时，下列判断中正确的是（ ）。
A. 电流表示数变小，螺线管磁性减弱，上端为N极B. 电流表示数变小，螺线管磁性减弱，下端为N极C. 电流表示数变大，螺线管磁性增强，上端为S极D. 电流表示数变大，螺线管磁性增强，下端为S极
知识点二：电磁场的磁性
例题5：如图所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，下列说法中正确的是（ ）。
A. 温度升高至74℃时，L1亮灯报警B. 温度升高至74℃时，L2 亮灯报警C. 温度升高至78℃时，L1亮灯报警D. 温度升高至78℃时，L2亮灯报警
例题6：如图所示是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违规车辆。下列有关说法中正确的是（ ）。
A. 只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄B. 机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄C. 只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄D. 若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用
【解析】分析题意可知，只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄，因此A和B两个选项的说法错误；分析可见，光控开关和压力开关是相互牵制、相互影响的，因此这两个开关只能串联，不能并联，所以选项D的说法错误。
一、电磁铁电磁铁：插入铁心的通电螺线管。影响电磁铁磁性强弱的因素：1. 线圈中间插入铁芯后，磁性增强。2. 通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强。3. 在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，磁性越强。
电磁铁的优点：1. 电磁铁磁性的有无用通断电来控制。2. 磁性强弱用电流大小来控制。3. 它的南北极用电流方向来控制，使用起来非常方便。