人教版九年級(jí)物理 第二十章電與磁第3節(jié)電磁鐵 電磁繼電器 教案

/第二十章第3節(jié)：電磁鐵電磁繼電器電磁鐵、電磁繼電器【考點(diǎn)精講】一、電磁鐵1.電磁鐵：定義內(nèi)部插入鐵芯的螺線管原理電流的磁效應(yīng),通電螺線管插入鐵芯后磁場(chǎng)大大增強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)〔特點(diǎn)〕磁性有無(wú)由通斷電來(lái)控制；磁極由電流方向來(lái)控制；磁性強(qiáng)弱由電流大小、線圈匝數(shù)來(lái)控制應(yīng)用電磁繼電器、電動(dòng)機(jī)、【注意】①如果帶有鐵芯的螺線管沒(méi)有通電,此時(shí)它沒(méi)有磁性,但仍屬于電磁鐵；②電磁鐵的鐵芯應(yīng)該是“軟鐵〞,即電磁鐵斷電,其鐵芯的磁性會(huì)消失；③利用了電流的磁效應(yīng)來(lái)工作,即將電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。2.探究影響磁性強(qiáng)弱的因素①磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)的關(guān)系：〔控制電流相等〕②磁性強(qiáng)弱與電流的關(guān)系：〔控制線圈匝數(shù)不變〕③結(jié)論：線圈匝數(shù)越多,電流越大,電磁鐵的磁性越強(qiáng)④方法：控制變量法；轉(zhuǎn)換法二、電磁鐵的應(yīng)用電磁繼電器：實(shí)質(zhì)由電磁鐵控制的開(kāi)關(guān)原理用低電壓、弱電流控制高電壓、強(qiáng)電流,進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作和自動(dòng)控制結(jié)構(gòu)主要部件是電磁鐵、銜鐵、彈簧和觸點(diǎn)作用不僅可保證操作人員的平安,而且可實(shí)現(xiàn)遙控和生產(chǎn)自動(dòng)化自動(dòng)水位顯示器【典例精析】例題1如下圖,在電磁鐵正上方用彈簧掛著一條形磁鐵,開(kāi)關(guān)閉合后,當(dāng)滑片P從a端向b端滑動(dòng)過(guò)程中,會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象是〔〕A.電流表示數(shù)變小,彈簧長(zhǎng)度變短B.電流表示數(shù)變小,彈簧長(zhǎng)度變長(zhǎng)C.電流表示數(shù)變大,彈簧長(zhǎng)度變長(zhǎng)D.電流表示數(shù)變大,彈簧長(zhǎng)度變短思路導(dǎo)航：根據(jù)安培定那么可知電磁鐵的上端為N極,與磁鐵相排斥,當(dāng)電路中滑動(dòng)變阻器的滑片P從a端向b端滑動(dòng)過(guò)程中,電阻變小,電流變大,電磁鐵的磁性增強(qiáng),彈簧長(zhǎng)度變短。答案：D例題2如圖是小明研究“影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱因素〞的裝置圖,它是由電源、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、帶鐵芯的螺線管和自制的針式刻度板組成。通過(guò)觀察指針B偏轉(zhuǎn)角度的大小來(lái)判斷電磁鐵磁性的強(qiáng)弱。在指針下方固定一物體A,當(dāng)用導(dǎo)線a與接線柱2相連,閉合開(kāi)關(guān)后,指針B發(fā)生偏轉(zhuǎn)。⑴用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將實(shí)物圖連接完整。⑵指針下方的物體A應(yīng)由〔〕材料制成。A.銅 B.鐵 C.鋁 D.塑料⑶當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后,電磁鐵左端應(yīng)為磁極的極。⑷實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：①當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向滑動(dòng)時(shí)〔填“左〞或“右〞〕,指針B偏轉(zhuǎn)的角度將會(huì)〔填“變大〞或“變小〞〕；②保持滑片P位置不變,當(dāng)導(dǎo)線a由接線柱2改為與接線柱1相連,閉合開(kāi)關(guān)后,可發(fā)現(xiàn)指針B偏轉(zhuǎn)的角度將會(huì)〔填“變大〞或“變小〞〕。⑸經(jīng)過(guò)對(duì)電磁鐵的研究,可得出結(jié)論是：當(dāng)線圈匝數(shù)一定時(shí),通過(guò)電磁鐵的電流越大,電磁鐵磁性；當(dāng)通過(guò)電磁鐵的電流一定時(shí),電磁鐵線圈的匝數(shù)越,磁性越。思路導(dǎo)航：〔1〕滑動(dòng)變阻器的接法應(yīng)該是“一上一下〞；〔2〕磁體能夠吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)；〔3〕利用安培定那么判斷N、S極；〔4〕通過(guò)偏轉(zhuǎn)的角度來(lái)反映磁性的強(qiáng)弱,這是利用了轉(zhuǎn)換法；〔5〕電磁鐵磁性的強(qiáng)弱與線圈的匝數(shù)和電流大小有關(guān)。答案：⑴滑動(dòng)變阻器金屬桿右端〔或左端〕與開(kāi)關(guān)左端相連⑵B⑶N〔北〕⑷①右〔左〕變小〔變大〕②變大⑸越強(qiáng)多〔少〕強(qiáng)〔弱〕【總結(jié)提升】〔答題時(shí)間：45分鐘〕電磁鐵、電磁繼電器1.某同學(xué)在做“探究電磁鐵〞實(shí)驗(yàn)中,使用兩個(gè)相同的大鐵釘繞制成電磁鐵進(jìn)行實(shí)驗(yàn),如下圖,以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是〔〕A.要使電磁鐵磁性增強(qiáng),應(yīng)將變阻器的滑動(dòng)片向右滑動(dòng)B.電磁鐵能吸引的大頭針越多,說(shuō)明它的磁性越強(qiáng)C.電磁鐵B線圈匝數(shù)多,所以通過(guò)B的電流較小D.假設(shè)將兩電磁鐵上部靠近,會(huì)相互吸引2.要增強(qiáng)電磁鐵的磁性,可采用的方法是〔〕A.增大線圈中的電流 B.減少線圈的匝數(shù)C.降低線圈兩端的電壓 D.改變線圈中的電流方向3.電磁繼電器的作用之一是通過(guò)控制低壓電路的通斷間接地控制高壓電路的通斷。關(guān)于如下圖的電路,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A.連有電動(dòng)機(jī)的電路是低壓控制電路B.連有電動(dòng)機(jī)的電路是高壓工作電路C.圖示電路的主要優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)約用電D.圖示電路的主要優(yōu)點(diǎn)是為了操作方便4.如下圖為一種溫度自動(dòng)報(bào)警電器的原理圖,在水銀溫度計(jì)的頂端封入一段金屬絲,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A.溫度升高至74℃時(shí),L1亮燈報(bào)警B.溫度升高至74℃時(shí),L2亮燈報(bào)警C.溫度升高至78℃時(shí),L1亮燈報(bào)警D.溫度升高至78℃時(shí),L2亮燈報(bào)警5.如圖是溫度自動(dòng)報(bào)警器的原理圖,它運(yùn)用了許多物理知識(shí)。以下說(shuō)法中不正確的選項(xiàng)是〔〕A.溫度計(jì)中的水銀是導(dǎo)體B.溫度計(jì)是根據(jù)液體熱脹冷縮的性質(zhì)工作的C.報(bào)警器中的電磁鐵運(yùn)用了電流的熱效應(yīng)D.電磁繼電器是一種電路開(kāi)關(guān)6.如下圖的自動(dòng)控制電路中,當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),工作電路的情況是〔〕A.燈亮,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái),電鈴響B(tài).燈亮,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái),電鈴不響C.燈不亮,電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn),電鈴響D.燈亮,電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn),電鈴響7.探究電磁鐵的磁性跟哪些因素有關(guān),小曼同學(xué)作出以下猜測(cè)：猜測(cè)A：電磁鐵通電時(shí)有磁性,斷電時(shí)沒(méi)有磁性猜測(cè)B：通過(guò)電磁鐵的電流越大,它的磁性越強(qiáng)猜測(cè)C：外形相同的螺線管,線圈的匝數(shù)越多,它的磁性越強(qiáng)為檢驗(yàn)上述猜測(cè)是否正確,小曼所在小組通過(guò)交流與合作設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案：用漆包線〔外表涂有絕緣漆的導(dǎo)線〕在大鐵釘上繞制假設(shè)干圈,制成簡(jiǎn)單的電磁鐵。以下圖所示的a、b、c、d為實(shí)驗(yàn)中觀察到的四種情況。根據(jù)小曼的猜測(cè)和實(shí)驗(yàn),完成下面的填空：〔1〕通過(guò)觀察電磁鐵,可判斷它磁性的強(qiáng)弱?！?〕通過(guò)比擬兩種情況,可以驗(yàn)證猜測(cè)A是正確的?！?〕通過(guò)比擬兩種情況,可以驗(yàn)證猜測(cè)B是正確的?！?〕通過(guò)比擬d中甲、乙兩電磁鐵,發(fā)現(xiàn)猜測(cè)C不全面,應(yīng)補(bǔ)充?！?〕小曼做完實(shí)驗(yàn)又提出了一個(gè)新的問(wèn)題：假設(shè)將d中甲的鐵釘去掉,那么甲、乙吸引大頭針數(shù)目是否還是甲多乙少呢？于是進(jìn)一步猜測(cè)：D.甲多乙少E.甲少乙多F.甲一個(gè)也不吸引G.無(wú)法判定你認(rèn)為她的猜測(cè)最有理由成立的是；〔填字母〕并陳述你的理由。8.如下圖,是某學(xué)習(xí)小組同學(xué)設(shè)計(jì)的研究“影響通電螺線管磁性強(qiáng)弱的因素〞的實(shí)驗(yàn)電路圖?！?〕增大通電螺線管的電流,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)向〔選填“左〞或“右〞〕移動(dòng)?！?〕下表是該組同學(xué)所做實(shí)驗(yàn)的記錄：通電螺線管中有無(wú)鐵芯無(wú)鐵芯有鐵芯線圈匝數(shù)50匝50匝實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456電流/A0.81.21.50.81.21.5吸引大頭針的最多數(shù)目/枚000358同學(xué)們發(fā)現(xiàn)無(wú)鐵芯組實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有吸引起大頭針,那么通電螺線管到底有沒(méi)有磁性呢?他們通過(guò)其他方法驗(yàn)證了這幾次都是有磁性的。他們采用的方法可能是。〔寫出一種即可〕〔3〕在與同學(xué)們交流討論時(shí),另一組的同學(xué)提出一個(gè)新問(wèn)題：“當(dāng)線圈中的電流和匝數(shù)一定時(shí),通電螺線管的磁性強(qiáng)弱是否還與線圈內(nèi)的鐵芯大小〔粗細(xì)〕有關(guān)?〞現(xiàn)有大小不同的兩根鐵芯,請(qǐng)根據(jù)你的猜測(cè)并利用此題電路,寫出你驗(yàn)證猜測(cè)的簡(jiǎn)要操作方案。電磁鐵、電磁繼電器1.B解析：電流越大,電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)越強(qiáng),只有將變阻器的滑片向左移動(dòng),電路中的電流才會(huì)變大,故A錯(cuò).A線圈和B線圈串聯(lián),電流相等,故C錯(cuò)。因?yàn)槔p繞方式和電流方向均相同,兩個(gè)電磁鐵上部極性相同,會(huì)相互排斥,故D錯(cuò)。這道試題考查了如何利用轉(zhuǎn)化法、控制變量法“研究電磁鐵〞的實(shí)驗(yàn)過(guò)程、現(xiàn)象和結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,可以通過(guò)是否吸引大頭針判斷電磁鐵有無(wú)磁性；當(dāng)線圈匝數(shù)不變時(shí),只改變電流大小,通過(guò)吸引數(shù)目不同的大頭針,可以研究磁性與電流的關(guān)系；當(dāng)電流相同時(shí),通過(guò)觀察吸引大頭針的數(shù)目不同,可研究磁性與線圈匝數(shù)的關(guān)系。2.A解析：影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素有兩個(gè),一是電流的大小,二是線圈的匝數(shù),要增大磁性,可增大電流或增加線圈的匝數(shù)。減少線圈匝數(shù)、降低線圈兩端的電壓,都會(huì)使磁性減弱,故B、C錯(cuò)誤,假設(shè)改變電流方向,只能使磁極改變,不會(huì)影響磁性,故D錯(cuò).選A。3.B解析：此題中,電磁鐵、開(kāi)關(guān)、電源組成控制電路；電動(dòng)機(jī)、電源、觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)組成工作電路。在電磁繼電器中控制電路是低壓電路,工作電路是高壓電路,因而“有電動(dòng)機(jī)的電路〞是工作電路,因此A選項(xiàng)錯(cuò)。圖示電路是利用電磁繼電器控制電動(dòng)機(jī)的工作,目的是用低電壓、弱電流來(lái)控制電動(dòng)機(jī)電路〔高電壓、強(qiáng)電流〕電路的通斷,而不是為了“節(jié)約用電〞或“操作方便〞,因而選項(xiàng)C、D是錯(cuò)誤的。4.D解析：這是一道應(yīng)用電磁繼電器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的題目。由圖可知：當(dāng)溫度升高到78℃時(shí),溫度計(jì)內(nèi)的水銀上升到與上面的金屬絲線頭接觸的位置,接通控制電路,電磁鐵具有磁性,吸引銜鐵向下,從而接通燈L2所在的工作電路,斷開(kāi)L1所在電路,使燈L1熄滅,燈L2發(fā)光報(bào)警。選項(xiàng)A、B中的引發(fā)報(bào)警的溫度讀錯(cuò)了。5.C解析：此題溫度報(bào)警器的原理是：當(dāng)周圍環(huán)境溫度升高時(shí),溫度計(jì)中的水銀受熱膨脹,液面上升,當(dāng)與導(dǎo)線接觸時(shí),左邊控制電路接通,電流通過(guò)螺線管,電磁鐵產(chǎn)生磁性,吸引銜鐵,右邊的工作電路接通,電鈴發(fā)聲.可知,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。6.B解析：開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),電磁鐵中無(wú)電流沒(méi)有磁性,彈簧把銜鐵拉起,電燈和電動(dòng)機(jī)組成的并聯(lián)電路連通,電燈亮、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；電鈴電路斷開(kāi),電鈴不響。開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),電磁鐵通電有磁性,吸下銜鐵,使電鈴電路連通,電鈴響；電燈和電動(dòng)機(jī)電路斷開(kāi),燈不亮,電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。7.〔1〕吸引大頭針數(shù)目的多少〔2〕ab〔或ac或ad〕〔3〕b