專題20.3 電磁鐵 電磁繼電器 課前預(yù)習(xí) 1在通電螺線管和它里面的鐵芯構(gòu)成了一個電磁鐵影響電磁鐵磁性強弱的因素：(1)電流的強弱；(2)線圈匝數(shù)的多少；(3)有無鐵芯工作原理是利用了電流的磁效應(yīng)2電磁繼電器利用低壓、弱電流電路的通斷，間接控制高壓、強電流電路電磁繼電器就是利用電磁鐵來控制工作電路的開關(guān)。3揚聲器是把電信號轉(zhuǎn)換成聲信號的一種裝置揚聲器的線圈中通過時刻變化的電流，產(chǎn)生不同方向的磁場，線圈就不斷地來回振動，紙盆也振動起來，就發(fā)出了聲音4.在探究“影響電磁鐵磁性強弱”的實驗中應(yīng)用了控制變量法和轉(zhuǎn)換法。知識點解讀與例題突破知識點一：電磁鐵1.在通電螺線管里面加上一根鐵芯，就成了一個電磁鐵。2.電磁鐵磁場的強弱與電流的大小、線圈的匝數(shù)有關(guān)。3.電磁鐵的優(yōu)點：磁場的強弱，可以通過電流的大小、線圈的匝數(shù)來控制；磁場的方向，可以通過電流的方向來控制；磁場的有無，可以通過開關(guān)的通斷來控制?！纠}1】（2019湖北宜昌）巨磁電阻（GMR）效應(yīng)指某些材料的電阻在磁場中急劇減小的現(xiàn)象，如圖是說明巨磁電阻特性原理的示意圖，當閉合S1、S2且將滑片P向右滑動時，下列說法正確的是（）A指示燈變暗，電壓表示數(shù)變大B指示燈變暗，電壓表示數(shù)變小C指示燈變亮，電壓表示數(shù)變大D指示燈變亮，電壓表示數(shù)變小【答案】A【解析】由左圖可知，電磁鐵與滑動變阻器串聯(lián)，當閉合S1、S2且將滑片P向右滑動時，接入電路中的電阻變大，電路的總電阻變大，根據(jù)歐姆定律可知通過電磁鐵電流的變化，然后判斷電磁鐵磁性的變化，根據(jù)巨磁電阻的阻值特點得出其阻值的變化，根據(jù)歐姆定律可知右圖中電路電流的變化和燈泡兩端的電壓變化，根據(jù)PUI可知燈泡的變化，然后判斷亮暗的變化，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知巨磁電阻兩端的電壓變化。由左圖可知，電磁鐵與滑動變阻器串聯(lián)，當閉合S1、S2且將滑片P向右滑動時，變阻器接入電路中的電阻變大，電路的總電阻變大，由I可知，左側(cè)電路中的電流變小，通過電磁鐵的電流變小，電磁鐵的磁性變?nèi)?，因巨磁電阻的電阻在磁場中急劇減小，所以，巨磁電阻（GMR）的阻值變大，右圖中指示燈和巨磁電阻串聯(lián)的總電阻變大，電路中的電流變小，燈泡兩端的電壓變小，因燈泡的亮暗取決于實際功率的大小，所以，由PUI可知，燈泡的實際功率變小，燈泡變暗，故CD錯誤；因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，巨磁電阻兩端的電壓變大，即電壓表的示數(shù)變大，故A正確、B錯誤。知識點二：電磁繼電器1.繼電器是利用低電壓、 弱電流電路的通斷，來間接地控制高電壓、強電流電路的裝置。實質(zhì)上它就是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關(guān)。2.電磁繼電器由電磁鐵、銜鐵、簧片、觸點組成?！纠}2】（2017武漢）如圖所示是一種水位自動報警器的原理圖水位沒有達到金屬塊A時，燈 亮；水位達到金屬塊A時，由于一般的水是 ，燈 亮【答案】L1；導(dǎo)體； L2【解析】當水位下降沒有達到金屬塊A時，使控制電路斷開，電磁鐵失去磁性，彈簧拉著銜鐵使動觸點與上面的靜觸點接觸，工作電路接通，則L1亮當水位上漲時，水與金屬A接觸，由于水是導(dǎo)體，使控制電路接通，電磁鐵吸引銜鐵，使動觸點與下面的靜觸點接觸，工作電路接通，則 L2燈發(fā)光習(xí)題精練一、選擇題1（2019云南模擬題）如圖為電磁鐵的線路圖開關(guān)S閉合后，滑動變阻器的滑片P向右滑動過程中（）A電磁鐵的右端為S極，磁性增強。B電磁鐵的右端為S極，磁性減弱。C電磁鐵的右端為N極，磁性增強。D電磁鐵的右端為N極，磁性減弱?！敬鸢浮緿【解析】由圖可知，電流從螺旋管的左端流入、右端流出，用右手握住螺旋管，四指指向電流的方向，則大拇指指向右端，所以右端是N極，故AB錯誤；滑動變阻器的滑片P向右滑動過程中，接入電路中的電阻變大，電路中的總電阻變大，由I=U/R可知，電路中的電流變小，通過電磁鐵的電流變小，則在螺旋管的匝數(shù)一定時，電磁鐵的磁性減弱，故C錯誤、D正確2（2018海南）如圖所示，GMR是一個巨磁電阻，其特性是電阻在磁場中會急劇減小，且磁場越強電阻越小，閉合開關(guān)S2后，下列四種情況相比較，指示燈最亮的是（）AS1斷開，滑片P在圖示位置。BS1閉合，滑片P在圖示位置。CS1閉合，滑片P在滑動變阻器最右端。DS1閉合，滑片P在滑動變阻器最左端。【答案】D【解析】AS1斷開時，電磁鐵無磁性，由題意可知GMR的電阻最大，由I=U/R可知，右側(cè)電路中電流最小，由P=I2R可知，指示燈的實際功率最小，指示燈最暗，故A錯誤；B、C、D閉合S1時，GMR所處的位置由無磁場變?yōu)橛写艌?，GMR的阻值減?。划敾琍在滑動變阻器最左端時，左側(cè)電路的電阻最小，由I=U/R可知，左側(cè)電路中的電流最大，電磁鐵磁性最強，則GMR的電阻最小，右側(cè)電路中電流最大，由P=I2R可知，指示燈的實際功率最大，指示燈最亮，故BC錯誤，D正確3.（2017湖南岳陽）如圖所示，電磁鐵上方附近有一點A，小磁針置于電磁鐵的右方附近。閉合開關(guān)S，下列判斷正確的是（）A電磁鐵的左端為N極 B電磁鐵上方A點的磁場方向向右C小磁針靜止后，其N極的指向向右 D向左移動滑片P，電磁鐵的磁性減弱【答案】C【解析】（1）根據(jù)線圈的繞法和電流的方向，可以確定螺線管的NS極；（2）據(jù)磁感線的方向分析判斷即可解決；（3）據(jù)磁體間的相互作用分析小磁針的運動方向；（4）電磁鐵磁性強弱的影響因素：電流大小、線圈匝數(shù)多少、有無鐵芯。電流越大，匝數(shù)越多，有鐵芯時電磁鐵的磁性越強。A.由安培定則可知，右手握住螺線管，四指指向電流的方向，大拇指指向右端，則通電螺線管的右端為N極，故A錯誤；B.在磁體的外部，磁感線從N極指向S極，所以通電螺線管外A點的磁場方向向左，故B錯誤；C.通電螺線管的右端是N極，根據(jù)異名磁極相互吸引可知，小磁針的S極應(yīng)靠近螺線管的右端，則小磁計的S極向左轉(zhuǎn)動，小磁針會逆時針旋轉(zhuǎn)，故小磁針靜止時，其N極的指向向右，故C正確；D.向左移動滑片P，連入電路的電阻減小，電流增大，電磁鐵的磁性增強，故D錯誤。二、填空題4.（2018四川綿陽）如圖所示是一個水位自動報警器的原理圖。水位到達金屬塊A之后，（選填“紅”或“綠”）燈亮；當綠燈亮?xí)r電磁鐵（選填“有”或“無”）磁性?！敬鸢浮考t；無。解析：由題意可知，這一水位自動報警器的基本結(jié)構(gòu)是一個電磁繼電器，根據(jù)電磁繼電器的基本工作原理，結(jié)合在此處的運用可描述其原理。圖中所示的水位自動報警器工作原理：當水位到達A時，由于一般水具有導(dǎo)電性，那么電磁鐵所在電路被接通，電磁鐵具有磁性，向下吸引銜鐵，從而接通紅燈所在電路，此時紅燈亮，而綠燈不亮；當綠燈亮?xí)r，銜鐵與綠燈的觸點接觸，說明電磁鐵無磁性。5.（2018湖北武漢）電磁繼電器是利用控制電路通斷的開關(guān)，它的工作原理是：通過直接控制“控制電路”的通斷，間接控制“電路”的通斷?！敬鸢浮侩姶盆F；高壓。解析：電磁繼電器主要是利用電磁鐵控制工作電路通斷的開關(guān)，通過開關(guān)控制電磁鐵電流的通斷，使電磁鐵有無磁性，從而控制被控電路的通斷，實現(xiàn)遠距離操作和自動控制等功能，它可以用低壓電源控制高壓電源，弱電流控制強電流等。6.（2019四川達州）如圖是研究電磁鐵磁性的電路圖，則電磁鐵的S極為 （選填“A”或“B”）端。當滑動變阻器的滑片P向右移動時，電磁鐵的磁性變 （選填“強”或“弱”）?！敬鸢浮緽；弱?！窘馕觥浚?）由圖看出，電流從電磁鐵下端流入，依據(jù)安培定則，四指順著電流方向，大拇指應(yīng)向上握住電磁鐵，所以上端為N極，B端的磁極為S極。（2）滑動變阻器的滑片P向右移動時，連入電路的電阻變大，電路中的電流變小，電磁鐵的磁性減弱。三、作圖與簡答題7（2019德州）如圖所示，在電磁鐵上方用彈簧掛著一個條形磁體，閉合開關(guān)S，條形磁體靜止后，滑片P向右滑動時彈簧伸長。請用箭頭標出磁感線的方向，并用“+”“”在括號內(nèi)標出電源正負極。【答案】如圖所示：【解析】（1）首先要明確電磁鐵磁性強弱的影響因素：有無鐵芯、電流大小、線圈匝數(shù)的多少。根據(jù)滑動變阻器的滑片P向右移動時彈簧縮短，確定電磁鐵磁性強弱的變化，根據(jù)磁體間的相互作用規(guī)律，從而可以判斷出電磁鐵的磁極極性。由安培定則可判斷出圖中電源的正負極。（2）根據(jù)磁體周圍的磁感線都是從N極出來，回到S極，進行判斷?；瑒幼冏杵鞯幕琍向右移動時，電路中的電阻變小，則電路中的電流變大，磁鐵的磁性變強，此時彈簧伸長，根據(jù)同名磁極相互排斥可知，通電螺線管上端為N極，下端為S極；右手握住螺線管，大拇指指向N極，四指指向電流的方向，則電流從螺線管的上后端流出，下前端流入，則電源右端為負極，左端為正極。磁體周圍的磁感線都是從N極出來，回到S極。8.（2017福建）如圖所示，是一種安全門鎖的工作原理示意圖保安室里的工作人員通過開關(guān)即可控制安全門鎖的開、閉請你根據(jù)示意圖，分析安全門鎖的工作原理【答案】見解析?！窘馕觥块]合開關(guān)后，電磁鐵中有電流通過，電磁鐵具有磁性，能吸引鐵質(zhì)插銷使門鎖打開，并且彈簧被拉長；斷開開關(guān)后，電磁鐵中無電流通過，電磁鐵會失去磁性，鐵質(zhì)插銷會在彈簧彈力的作用下插入插槽，門鎖關(guān)閉四、實驗探究題9（2018青島）探究電生磁。 根據(jù)圖1可知：電流的磁場方向與 方向有關(guān)據(jù)圖2可知：通電螺線管外部的磁場與 磁體的磁場相似。根據(jù)圖2中小磁針的指向，標出電源的正、負極根據(jù)圖3可知：電磁鐵磁性的強弱跟 有關(guān)。要使圖3中乙電磁鐵的磁性增強，可以 ?！敬鸢浮侩娏?；條形；如圖；線圈匝數(shù)；將滑動變阻器的滑片向左移動。【解析】根據(jù)圖1可知：電流方向改變，小磁針偏轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變，這說明電流的磁場方向與電流方向有關(guān)；據(jù)圖2可知：通電螺線管外部的磁場與條形磁體的磁場相似的；小磁針靜止時N極的指向與磁感線的方向是相同的，磁感線是從N極出來，然后回到S極的，故通過螺線管的右端為N極，根據(jù)安培定則可知，螺線管中電流方向是向下的，即電源右端為正極；如圖：；根據(jù)圖3可知：在電流相同時，線圈匝數(shù)越多的，吸引的大頭針個數(shù)越多，這說電磁鐵磁性的強弱跟線圈匝數(shù)有關(guān)。通過增大電流可以增大電磁鐵的磁性，故可以將滑動變阻器的滑片向左移動，滑動變阻器接入電路的電阻減小，電路中的電流變大。10.（2019福建模擬題）為了探究“電磁鐵的磁性強弱與哪些因素”有關(guān)，做了以下幾次實驗，實驗現(xiàn)象如圖所示。根據(jù)圖示現(xiàn)象回答下列問題：（1）通過觀察圖甲中A與B兩個電磁鐵，當通過線圈的電流相同時、有無鐵芯相同時，電磁鐵線圈的匝數(shù)越多，它的磁性就越_。（2）通過觀察圖甲中B與C兩個電磁鐵，當通過線圈的電流相同時、線圈的匝數(shù)相同時，_鐵芯的電磁鐵，它的磁性就越強。（選填“有”或“無”）（3）通過觀察圖乙與丙，當線圈的匝數(shù)相同、有無鐵芯相同時，電磁鐵的電流越_，它的磁性就越強。（4）結(jié)論：影響電磁鐵磁性強弱的因素有_【答案】（1）強 （2）有（3）大（4）通過電磁鐵的電流大小、線圈的匝數(shù)、有無鐵芯【解析】（1）圖甲中A、B兩電磁鐵，通過線圈的電流相同時、有無鐵芯相同時，線圈的匝數(shù)越多，吸引大頭針數(shù)目越多，表明它的磁性就越強（2）圖甲中B、C兩電磁鐵，通過線圈的電流相同時、線圈匝數(shù)相同時，有鐵芯的電磁鐵吸引大頭針數(shù)目越多，表明它的磁性就越強（3）線圈的匝數(shù)相同、有無鐵芯相同，圖丙中滑動變阻器連入電路的電阻變短，電阻變小，電路中電流增大，電磁鐵吸引大頭針增多，電磁鐵的磁性增強說明通過電磁鐵的電流越大，它的磁性就越強（4）結(jié)論：影響電磁鐵磁性強弱的因素有通過電磁鐵的電流大小、線圈的匝數(shù)、有無鐵芯點評：（1）掌握電磁鐵磁性強弱的影響因素能用控制變量法和轉(zhuǎn)換法探究電磁鐵磁性強弱的影響因素五、綜合能力題11（2019河南模擬題）如圖所示為一恒溫箱溫控電路，包括工作電路和控制電路兩部分。R為熱敏電阻（置于恒溫箱內(nèi)），阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖所示。恒溫箱溫控電路工作原理是：加熱過程中，恒溫箱溫度升高到一定值時，控制電路中電流會達到一定值，繼電器的銜鐵被吸合，工作電路停止加熱。（1）圖中所示狀態(tài)，電路