1、第四节第四节 电磁铁及其应用电磁铁及其应用第十四章第十四章 磁现象磁现象知识点知识点电磁铁电磁铁11.定义定义 插入插入了软铁棒的通电螺线管叫电磁铁。了软铁棒的通电螺线管叫电磁铁。2.构成构成 内部内部插入铁芯的通电螺线管。插入铁芯的通电螺线管。3.工作工作原理原理电磁铁是根据电流的磁效应和在通电螺线管中插入铁芯电磁铁是根据电流的磁效应和在通电螺线管中插入铁芯后后磁场磁场将大大增强的原理来工作的。将大大增强的原理来工作的。(1)电磁铁电磁铁比通电螺线管的磁性增强的原因：螺线管通电后比通电螺线管的磁性增强的原因：螺线管通电后具有具有磁性磁性，这时内部的铁芯被磁化，两个磁场叠加，使，这时内部的铁芯
2、被磁化，两个磁场叠加，使磁性比磁性比原来通电原来通电螺线管的磁性强。螺线管的磁性强。(2)电磁铁电磁铁的铁芯一般用铁来做，因为电磁铁在实际应用中的铁芯一般用铁来做，因为电磁铁在实际应用中，通常通常情况下要求得失磁性自由，铁是软磁体，正符合这情况下要求得失磁性自由，铁是软磁体，正符合这样样的要求的要求。不能用钢，钢是硬磁性材料，不能用钢，钢是硬磁性材料，被磁化被磁化后磁性能长期保持。后磁性能长期保持。4.应用应用 电磁电磁起重机、磁浮列车、电铃、电磁继电器等。起重机、磁浮列车、电铃、电磁继电器等。知识链接知识链接电磁铁的出现：电磁铁的出现：电流的磁效应电流的磁效应通电直导线周围有通电直导线周围有
3、磁场磁场(磁性磁性弱弱)通电螺线管类似条形通电螺线管类似条形磁体磁体(磁性磁性强强)电磁铁电磁铁(磁性可以更磁性可以更强强)例 1通电螺线管中插入铁芯后，磁性大大增强，其原因通电螺线管中插入铁芯后，磁性大大增强，其原因是是()A.铁芯本身具有磁性铁芯本身具有磁性B.插入铁芯，使电流增大了插入铁芯，使电流增大了C.插入铁芯，相当于增加了线圈的匝数插入铁芯，相当于增加了线圈的匝数D.螺线管的磁性与被磁化的铁芯的磁性共同作用螺线管的磁性与被磁化的铁芯的磁性共同作用解题秘方解题秘方：由电磁铁的构成深入分析其磁性增强的原因由电磁铁的构成深入分析其磁性增强的原因。解析：解析：通电螺线管周围存在磁场，当铁芯
4、插入其中后，铁通电螺线管周围存在磁场，当铁芯插入其中后，铁芯被芯被磁化，又形成一个磁场，两个磁场相互叠加，使磁性磁化，又形成一个磁场，两个磁场相互叠加，使磁性增强。增强。答案：答案：D1.(多选多选)许多自动控制许多自动控制的电路中都的电路中都安装有安装有电磁铁。关于电磁铁。关于电磁电磁铁铁，下列说法中正确，下列说法中正确的是的是()A.电磁铁的铁芯是用电磁铁的铁芯是用软磁性材料软磁性材料制成的制成的B.电磁铁的铁芯，电磁铁的铁芯，可以用可以用铜棒代替铜棒代替C.电磁铁是利用通电电磁铁是利用通电导体导体在磁场中受到力在磁场中受到力的作用的作用制作的制作的D.电磁铁是根据电流电磁铁是根据电流的磁
5、效应的磁效应制成的制成的A、D知识点知识点电磁铁的磁性电磁铁的磁性21.探究探究电磁铁磁性强弱的影响因素电磁铁磁性强弱的影响因素实验设计：实验设计：(1)如如图图1所所示，线圈的匝数一定，改变通过示，线圈的匝数一定，改变通过电磁铁电磁铁线圈中的电流大小，观察将铁块线圈中的电流大小，观察将铁块P从从电磁铁上拉电磁铁上拉开瞬间开瞬间弹簧弹簧测力计的示数，测力计的示数，可可判断判断电磁铁磁性强弱与电流电磁铁磁性强弱与电流大大小小的关系。的关系。(2)电流电流大小不变，改变线圈的匝数，观察将铁块大小不变，改变线圈的匝数，观察将铁块P 从电磁从电磁铁铁上拉开瞬间弹簧测力计的示数，可判断电磁铁磁性上拉开瞬
6、间弹簧测力计的示数，可判断电磁铁磁性强强弱弱与线圈的匝数的关系。与线圈的匝数的关系。实验结论：电磁铁磁性的强弱与电流的大小和线圈匝实验结论：电磁铁磁性的强弱与电流的大小和线圈匝数的多少有关数的多少有关，电流，电流越大、线圈匝数越多，磁性越强。越大、线圈匝数越多，磁性越强。2.电磁铁的电磁铁的特点特点(三三可可控控)(1)磁性磁性的有无由电流的通断来控制。的有无由电流的通断来控制。(2)磁性磁性的强弱由电流的大小和线圈匝数的多少来控制。的强弱由电流的大小和线圈匝数的多少来控制。(3)磁极磁极的方向由电流的方向来控制。的方向由电流的方向来控制。知识链接知识链接研究电磁铁磁性研究电磁铁磁性强弱强弱用
7、到转换法和用到转换法和控制变量控制变量法。法。(1)将将磁性强弱磁性强弱转换为转换为弹簧测力计的示弹簧测力计的示数大小数大小变化。变化。(2)影响影响电磁电磁铁磁性铁磁性强弱的因素有多个，强弱的因素有多个，在探究在探究磁性强磁性强弱与其中弱与其中一个一个因素的关系时，运用因素的关系时，运用了控制变量了控制变量法。法。中考中考兰州兰州如如图图2所所示，在示，在“探究电磁铁磁性强弱与探究电磁铁磁性强弱与电流电流大小关系大小关系”的实验中，某同学用绝缘细线将电的实验中，某同学用绝缘细线将电磁铁磁铁M悬挂悬挂在铁在铁架台上，架台上，并并保持它与软铁块保持它与软铁块P的距的距离不变离不变。例 2解题秘方
8、：解题秘方：由实验数据归纳结论，由线圈匝数相由实验数据归纳结论，由线圈匝数相同、电流同、电流不同的不同的几次实验数据归纳电磁铁磁性强几次实验数据归纳电磁铁磁性强弱与电流大小的关系。弱与电流大小的关系。(1)以下以下是他的部分实验步骤：是他的部分实验步骤：断开开关断开开关S，按图组装，按图组装实验电路实验电路，将滑动变阻器的滑，将滑动变阻器的滑片置于片置于最最_(填填“左左”或或“右右”)端端。用已调零。用已调零的的电子电子测力计测出软铁块测力计测出软铁块P对对电子测力计的压力电子测力计的压力F0并并记记录在表格中。录在表格中。解析：解析：闭合闭合开关前，滑动变阻器的滑片置于阻值最开关前，滑动变
9、阻器的滑片置于阻值最大处大处，即，即滑动变阻器的滑片置于最右端。滑动变阻器的滑片置于最右端。右右闭合开关闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片到适当位置，读出，调节滑动变阻器的滑片到适当位置，读出电流表的电流表的示数示数I和和电子测力计的示数电子测力计的示数F，并将，并将I、F的的数据记数据记录在表格中。录在表格中。仿照步骤再仿照步骤再进行进行两两次实验。次实验。实验次数实验次数123I/A0.340.400.44F0/N0.90.90.9F/N0.840.820.81(2)由表中数据可以得出的实验结论是：对于同一由表中数据可以得出的实验结论是：对于同一电磁铁，电磁铁，_。解析：解析：电磁铁电磁铁的
10、线圈匝数不变的线圈匝数不变，由，由表中数据可知，只改表中数据可知，只改变了电路中电流大小，且电流增大时，变了电路中电流大小，且电流增大时，电子电子测力计示数测力计示数的变化量的变化量F增大增大(即即电磁铁对软铁块的电磁铁对软铁块的吸引力增大吸引力增大)，所所以可得出结论：通过电磁铁线圈的电流越大，以可得出结论：通过电磁铁线圈的电流越大，电磁铁的电磁铁的磁性越强磁性越强。通过线圈的电流越大，电磁铁的通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越磁性越强强(3)闭合闭合开关开关S后后，电磁铁下端的磁极，电磁铁下端的磁极为为_(填填“N”或或“S”)极极。解析：解析：根据电源的正负极，判断出电磁铁外侧线圈根据电
11、源的正负极，判断出电磁铁外侧线圈中电中电流流的方向是从左向右的，由右手螺旋定则可判断出电磁的方向是从左向右的，由右手螺旋定则可判断出电磁铁铁的上端的上端为为N 极，下端为极，下端为S 极。极。S(4)本实验中，滑动变阻器除了保护电路的作用外，还起本实验中，滑动变阻器除了保护电路的作用外，还起到到_的的作用。作用。改变电路中电流大小改变电路中电流大小2.在探究影响电磁在探究影响电磁铁磁性铁磁性强弱的因素的实验中强弱的因素的实验中，小，小利利用利利用实验室准备实验室准备的器材的器材，设计了如图所，设计了如图所示的示的电路。电路。(1)实验中通过观察电磁铁实验中通过观察电磁铁_的不同，可以的不同，可
12、以判断电磁铁的磁性强弱不同，这种研究判断电磁铁的磁性强弱不同，这种研究问题问题的方法物理的方法物理上上称之为称之为_法法。(2)当当滑动变阻器滑滑动变阻器滑片向左片向左移动时，电磁铁甲移动时，电磁铁甲、乙、乙吸引大头吸引大头针的针的个数个数_(填填“增加增加”或或“减少减少”)，说明说明电流电流越越_，电磁电磁铁磁性越铁磁性越强。强。吸引大头针数量吸引大头针数量转换转换增加增加大大(3)根据根据图中的情境图中的情境可知，可知，_(填填“甲甲”或或“乙乙”)的的磁性磁性强，强，说明说明电流一定时电流一定时，_电磁电磁铁磁性越强。铁磁性越强。(4)实验实验结束，断开结束，断开开关开关，大头针全部掉
13、落，大头针全部掉落，说明，说明电磁铁磁电磁铁磁性的有性的有无可以通过无可以通过_来来控制。控制。甲甲线圈匝数越多线圈匝数越多电流通断电流通断 知识点知识点电磁铁的应用电磁铁的应用电磁继电器电磁继电器31.结构结构 由由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等组成。电磁铁、衔铁、弹簧、触点等组成。2.制作制作原理原理 利用利用电流的磁效应。电流的磁效应。3.实质实质 由由电磁铁控制电磁铁控制的的(工作工作电路上电路上的的)开关开关。4.作用作用(1)利用利用低电压、弱电流电路来控制高电压、强电流电路，低电压、弱电流电路来控制高电压、强电流电路，以以保证保证工作人员的安全。工作人员的安全。(2)实现实现各种自动
14、控制：远距离自动控制、光自动控制、各种自动控制：远距离自动控制、光自动控制、温度自动控制温度自动控制等。等。5.工作原理表述工作原理表述 通常通常控制电路和工作电路分别表述。控制电路和工作电路分别表述。结构结构图解图解电磁继电器的结构如电磁继电器的结构如图图3所所示。示。中考中考十堰十堰 某小区因暴雨引起车库积水，部分车辆某小区因暴雨引起车库积水，部分车辆被淹被淹，小，小明看到新闻后，设计了车库积水自动报警明看到新闻后，设计了车库积水自动报警器，如图器，如图4是是该报警器该报警器原理图原理图，金属块，金属块A和和B分别分别固定固定在在车库地面车库地面附近适当高度处附近适当高度处，若若车库积水车
15、库积水水面到达水面到达_(填填“A”或或“B”)处处时时，_(填填“绿绿”或或“红红”)灯灯发光报警发光报警，此时此时电磁铁电磁铁的上端是的上端是_(填填“N”或或“S”)极极。例 3B红红N解析：解析：当水位没有到达当水位没有到达B时时，电磁铁没有磁性，只有绿灯，电磁铁没有磁性，只有绿灯亮亮；当；当水位到达水位到达B时时电路接通，电磁铁有磁性，衔铁就会电路接通，电磁铁有磁性，衔铁就会在磁力在磁力吸引的吸引的作用下将红灯所在电路接通，红灯亮。因此，作用下将红灯所在电路接通，红灯亮。因此，红灯亮就红灯亮就表示水位表示水位过高报警。工作时，电流从电磁铁的下过高报警。工作时，电流从电磁铁的下面导线流
16、入，从面导线流入，从上面导线上面导线流出，利用右手螺旋定则可以判流出，利用右手螺旋定则可以判断电磁铁的下端为断电磁铁的下端为S极，上端极，上端为为N极极。3.中考中考 四川四川 如如图是图是热爱课外实践的小热爱课外实践的小双同学双同学设计的汽设计的汽车车CO2排放量排放量检测电路。开关检测电路。开关闭合闭合后，电磁铁的上端后，电磁铁的上端是是 _(填填“N”或或“S”)极。图极。图中气敏电阻中气敏电阻R1的阻值随的阻值随CO2浓度浓度的增大而的增大而减小减小，导致电磁铁的，导致电磁铁的磁性磁性_(填填“增强增强”或或“减弱减弱”)，当，当CO2浓度高于浓度高于某一设定值时，某一设定值时，电铃电
17、铃就就会报警。会报警。N增强增强知知4 4讲讲知识点知识点电磁阀电磁阀41.电磁阀电磁阀由阀体、滑阀、两块衔铁、两个电磁线圈组成。由阀体、滑阀、两块衔铁、两个电磁线圈组成。2.工作工作原理原理 电磁阀电磁阀控制车门是通过改变线圈中电流的通控制车门是通过改变线圈中电流的通断断，实现，实现磁性的有无，电磁铁的移动带动滑阀移动，完磁性的有无，电磁铁的移动带动滑阀移动，完成车门的成车门的关闭关闭和打开的。和打开的。3.电磁阀电磁阀的其他的其他应用应用 燃气热水器的电磁阀门、燃气热水器的电磁阀门、全自动洗全自动洗衣机的衣机的进、排水阀门等。进、排水阀门等。知知4 4讲讲规律规律总结总结电磁阀控制车门是利
18、用电磁阀控制车门是利用电磁铁和电磁铁和压缩空气控压缩空气控制制车门的打开和关闭。车门的打开和关闭。知知4 4练练如图如图5所所示的是公共汽车上用电磁阀控制车门开、关示的是公共汽车上用电磁阀控制车门开、关的的工作工作电路图，电路图，L1、L2是是固定的线圈。衔铁固定的线圈。衔铁T1、T2 通通过横杆相连并可过横杆相连并可左右左右移动，带动传动装置使车门开移动，带动传动装置使车门开启或关闭启或关闭。当。当S接通接通触点触点b时时，线圈线圈_(填填“L1”或或“L2”)具有具有磁性，吸引衔铁使磁性，吸引衔铁使横杆横杆向向_(填填“左左”或或“右右”)运动，运动，带动带动传动装置关闭车门。传动装置关闭
19、车门。例 4L2右右知知4 4练练解析：解析：由图可知，由图可知，S接通接通触点触点b时时，线圈，线圈L2具有具有磁磁性，性，吸引衔铁吸引衔铁使横杆向右运动，带动传动装置关使横杆向右运动，带动传动装置关闭车门。闭车门。知知4 4练练4.如图是一个电磁阀如图是一个电磁阀示意图示意图。当电磁铁通电时。当电磁铁通电时，与，与左侧的左侧的条形磁体吸引条形磁体吸引，带动，带动与电磁铁相连的与电磁铁相连的活塞活塞向左运动，堵向左运动，堵住住出水口出水口。请在图中标出。请在图中标出通电时通电时，电磁铁左侧的极性，电磁铁左侧的极性、条形条形磁体左侧的磁体左侧的磁感线方向磁感线方向及电源右侧的极性。及电源右侧的极性。解：如图所示。解：如图所示。电磁铁及其应用电磁铁及其应用电磁铁电磁铁组成组成通电螺线管通电螺线管铁芯铁芯应用应用电磁继电器电磁继电器电磁起重机等电磁起重机等
