20.3

電磁鐵

電磁繼電器第二十章電與磁授課教師：

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.2025年新教材精品物理課件物理觀念了解電磁鐵的結(jié)構(gòu)及其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，能利用電磁鐵的知識(shí)解決生活中的實(shí)際問(wèn)題?？茖W(xué)思維經(jīng)歷分析電磁鐵、電磁繼電器的結(jié)構(gòu)及其工作原理的過(guò)程，發(fā)展分析推理能力。科學(xué)探究通過(guò)制作簡(jiǎn)易的電磁起重機(jī)，培養(yǎng)提出和解決問(wèn)題、總結(jié)歸納的科學(xué)探究能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任結(jié)合電磁鐵在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，體會(huì)物理學(xué)的應(yīng)用價(jià)值，關(guān)注科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響。

學(xué)習(xí)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)對(duì)電磁鐵磁性強(qiáng)弱的認(rèn)識(shí)。教學(xué)難點(diǎn)電磁繼電器的工作原理。一、課堂導(dǎo)入

一根條形磁體，它的周圍存在著磁場(chǎng)。這種磁體是一種永磁體。螺線管通電后，也會(huì)成為一個(gè)磁體。這樣的磁體與永磁體相比，有哪些優(yōu)點(diǎn)?

這些優(yōu)點(diǎn)在實(shí)際中有哪些應(yīng)用?課堂導(dǎo)入條形磁體通電螺線管不同點(diǎn)磁場(chǎng)磁極不變磁性是永磁體且磁性不變N極和S極隨電流方向改變

只有通電才有磁性1.電磁鐵（1）電磁鐵：把導(dǎo)線繞成螺線管，再在螺線管內(nèi)插入鐵芯，當(dāng)有電流通過(guò)時(shí)，它會(huì)有較強(qiáng)的磁性。我們把這種磁體叫作電磁鐵。螺線管鐵芯U形電磁鐵

電磁鐵（2）工作原理電磁鐵是利用電流的磁效應(yīng)來(lái)工作的。在螺線管的內(nèi)部插入鐵芯通電后，鐵芯在螺線管的磁場(chǎng)中被磁化，兩磁場(chǎng)疊加，使電磁鐵的磁性大大增強(qiáng)。螺線管的磁場(chǎng)螺線管的磁場(chǎng)+鐵芯的磁場(chǎng)一、電磁鐵想想做做制作簡(jiǎn)易的電磁起重機(jī)

把一根較長(zhǎng)的導(dǎo)線繞在一枚大鐵釘上，就可以制成一個(gè)電磁鐵。把電源、電磁鐵及滑動(dòng)變阻器串聯(lián)起來(lái)，閉合開(kāi)關(guān)，觀察你的“起重機(jī)”吊起了多少曲別針。

如何使你制作的電磁鐵磁性增強(qiáng)?3.影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素（1）電磁鐵只有在線圈中通有電流時(shí)才有磁性，那么電流的大小應(yīng)該會(huì)影響電磁鐵磁性的強(qiáng)弱。怎樣改變線圈中電流的大小?需要什么器材?結(jié)論：線圈匝數(shù)一定時(shí)，通入的電流_______，電磁鐵的磁性越強(qiáng)。越大（2）構(gòu)成電磁鐵的主要部件是線圈，線圈的形狀和匝數(shù)可能也會(huì)影響電磁鐵的磁性強(qiáng)弱。對(duì)于外形相同的線圈，電磁鐵磁性的強(qiáng)弱跟線圈的匝數(shù)會(huì)有怎樣的關(guān)系?SRAP結(jié)論：通入的電流一定時(shí)，線圈匝數(shù)_______，

電磁鐵的磁性越強(qiáng)。越多思考上述問(wèn)題并提出改進(jìn)措施，讓你的“起重機(jī)”能吸引更多的曲別針。改進(jìn)措施：1.增大線圈中的電流；（提高電源電壓）2.增大線圈的匝數(shù)。（取更長(zhǎng)的導(dǎo)線在鐵釘上多繞一些圈數(shù)）

電磁鐵的優(yōu)點(diǎn)是：它磁性的有無(wú)可由通斷電來(lái)控制，磁性的強(qiáng)弱可由電流的大小來(lái)控制，它的磁極可以通過(guò)改變電流方向來(lái)改變。電動(dòng)機(jī)電磁起重機(jī)磁懸浮列車

電磁鐵的應(yīng)用：感應(yīng)式閥門(mén)典型例題例1.如圖所示的電磁鐵，要想磁性最強(qiáng)，正確的方法是（）解析：

電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與通入線圈中的電流大小以及線圈的匝數(shù)有關(guān)，線圈中的電流越大，線圈的匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強(qiáng)。

A.S接D，P滑至B端 B.S接D，P滑至A端C.S接C，P滑至B端 D.S接C，P滑至A端D

所以此時(shí)應(yīng)該使其接入電路中電阻最小，線圈的匝數(shù)最多，故答案是D。電磁繼電器1.定義：利用電磁鐵來(lái)控制電路的一種開(kāi)關(guān)。2.構(gòu)造和工作原理知識(shí)點(diǎn)2電磁繼電器

利用低電壓、弱電流的通斷，來(lái)間接控制高電壓、強(qiáng)電流電路通斷的開(kāi)關(guān)。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離和自動(dòng)控制。例2.如圖是一種水位自動(dòng)報(bào)警器的原理圖。水位沒(méi)有到達(dá)金屬塊A時(shí)，綠燈亮；水位到達(dá)金屬塊A時(shí)，紅燈亮。請(qǐng)說(shuō)明它的工作原理。注意：雖然純凈的水是不導(dǎo)電的，但一般的水都能導(dǎo)電。典型例題解析：典型例題水位沒(méi)有達(dá)到金屬塊A控制電路斷開(kāi)，電磁鐵沒(méi)有磁性彈簧拉銜鐵使動(dòng)觸點(diǎn)與上面靜觸點(diǎn)接觸工作電路綠燈亮水位到達(dá)金屬塊A水是導(dǎo)體，控制電路接通，電磁鐵有磁性電磁鐵吸銜鐵使動(dòng)觸點(diǎn)與下面靜觸點(diǎn)接觸工作電路紅燈亮電磁鐵構(gòu)造課堂小結(jié)影響磁性強(qiáng)弱的因素原理螺線管（線圈）+鐵芯電流的磁效應(yīng)電流大小和線圈匝數(shù)電磁繼電器利用電磁鐵來(lái)控制電路的一種開(kāi)關(guān)

靠電磁鐵和彈簧的共同作用實(shí)現(xiàn)工作電路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換.四、練習(xí)與應(yīng)用1.為探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素，用相同的細(xì)導(dǎo)線和鐵釘繞制成兩個(gè)電磁鐵A、B，鐵釘下方的盒子內(nèi)有足夠多的大頭針。（1）如圖甲所示，把鐵釘下端插入大頭針盒中，閉合開(kāi)關(guān)，提起鐵釘，鐵釘下端將吸附很多大頭針。把滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸向右移動(dòng)，能觀察到什么現(xiàn)象？說(shuō)明了什么？（2）如圖乙所示，閉合開(kāi)關(guān)后移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，無(wú)論滑片移到哪個(gè)位置，電磁鐵B總能比電磁鐵A吸附更多的大頭針。這說(shuō)明了什么？教材課后習(xí)題【解析】

（1）吸引的大頭針數(shù)量減少。說(shuō)明在線圈匝數(shù)一定時(shí)，電流越小，電磁鐵的磁性越弱。（2）說(shuō)明在電流相同的情況下，匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強(qiáng)。四、練習(xí)與應(yīng)用2.圖是一種水位自動(dòng)報(bào)警器的原理圖。水位沒(méi)有到達(dá)金屬塊A時(shí)，綠燈亮；水位到達(dá)金屬塊A時(shí)，紅燈亮。請(qǐng)說(shuō)明它的工作原理。注意：雖然純凈的水是不導(dǎo)電的，但一般的水都能導(dǎo)電?！窘馕觥慨?dāng)水位沒(méi)有到達(dá)金屬塊A時(shí)，AB之間斷路，電磁繼電器中沒(méi)有電流，銜鐵被彈簧拉起與上面的觸點(diǎn)接通，綠燈所在電路構(gòu)成通路，綠燈亮；當(dāng)水位到達(dá)金屬塊A時(shí)，由于水能導(dǎo)電，AB之間形成通路，電磁繼電器中有電流經(jīng)過(guò)，銜鐵被電磁鐵吸下與下面的觸點(diǎn)接通，紅燈所在電路構(gòu)成通路，紅燈亮。四、練習(xí)與應(yīng)用3.圖20.3-9是直流電鈴的原理圖。銜鐵B與彈性片A相連，自然情況下彈性片是和螺釘接觸的。接通電源后電磁鐵吸引銜鐵，敲擊鈴?fù)氚l(fā)聲，但同時(shí)彈性片與螺釘分離導(dǎo)致斷電，電磁鐵失去磁性后彈性片又和螺釘接觸而通電，如此往復(fù)。弄懂原理后，請(qǐng)你在圖20.3-5所示的電磁繼電器上把電源連在電路里，使銜鐵能上下振動(dòng)。答案四、練習(xí)與應(yīng)用4.法國(guó)科學(xué)家阿爾貝·費(fèi)爾和德國(guó)科學(xué)家彼得·格林貝格爾由于發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻（GMR）效應(yīng)，榮獲了2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。巨磁電阻效應(yīng)是指某些材料的電阻在磁場(chǎng)中急劇減小的現(xiàn)象，這一發(fā)現(xiàn)大大提高了磁、電之間信號(hào)轉(zhuǎn)換的靈敏度，從而引發(fā)了現(xiàn)代硬盤(pán)生產(chǎn)的一場(chǎng)革命。圖20.3-10是說(shuō)明巨磁電阻特性原理的示意圖，圖中GMR是巨磁電阻。如果閉合開(kāi)關(guān)S1、S2并使滑片P向左滑動(dòng)，指示燈亮度會(huì)有