/第二十章第3節：電磁鐵電磁繼電器電磁鐵、電磁繼電器【考點精講】一、電磁鐵1.電磁鐵：定義內部插入鐵芯的螺線管原理電流的磁效應,通電螺線管插入鐵芯后磁場大大增強優點〔特點〕磁性有無由通斷電來控制；磁極由電流方向來控制；磁性強弱由電流大小、線圈匝數來控制應用電磁繼電器、電動機、【注意】①如果帶有鐵芯的螺線管沒有通電,此時它沒有磁性,但仍屬于電磁鐵；②電磁鐵的鐵芯應該是“軟鐵〞,即電磁鐵斷電,其鐵芯的磁性會消失；③利用了電流的磁效應來工作,即將電能轉化為磁場能,進而轉化為機械能。2.探究影響磁性強弱的因素①磁性強弱與線圈匝數的關系：〔控制電流相等〕②磁性強弱與電流的關系：〔控制線圈匝數不變〕③結論：線圈匝數越多,電流越大,電磁鐵的磁性越強④方法：控制變量法；轉換法二、電磁鐵的應用電磁繼電器：實質由電磁鐵控制的開關原理用低電壓、弱電流控制高電壓、強電流,進行遠距離操作和自動控制結構主要部件是電磁鐵、銜鐵、彈簧和觸點作用不僅可保證操作人員的平安,而且可實現遙控和生產自動化自動水位顯示器【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,開關閉合后,當滑片P從a端向b端滑動過程中,會出現的現象是〔〕A.電流表示數變小,彈簧長度變短B.電流表示數變小,彈簧長度變長C.電流表示數變大,彈簧長度變長D.電流表示數變大,彈簧長度變短思路導航：根據安培定那么可知電磁鐵的上端為N極,與磁鐵相排斥,當電路中滑動變阻器的滑片P從a端向b端滑動過程中,電阻變小,電流變大,電磁鐵的磁性增強,彈簧長度變短。答案：D例題2如圖是小明研究“影響電磁鐵磁性強弱因素〞的裝置圖,它是由電源、滑動變阻器、開關、帶鐵芯的螺線管和自制的針式刻度板組成。通過觀察指針B偏轉角度的大小來判斷電磁鐵磁性的強弱。在指針下方固定一物體A,當用導線a與接線柱2相連,閉合開關后,指針B發生偏轉。⑴用筆畫線代替導線將實物圖連接完整。⑵指針下方的物體A應由〔〕材料制成。A.銅 B.鐵 C.鋁 D.塑料⑶當開關閉合后,電磁鐵左端應為磁極的極。⑷實驗發現：①當滑動變阻器的滑片P向滑動時〔填“左〞或“右〞〕,指針B偏轉的角度將會〔填“變大〞或“變小〞〕；②保持滑片P位置不變,當導線a由接線柱2改為與接線柱1相連,閉合開關后,可發現指針B偏轉的角度將會〔填“變大〞或“變小〞〕。⑸經過對電磁鐵的研究,可得出結論是：當線圈匝數一定時,通過電磁鐵的電流越大,電磁鐵磁性；當通過電磁鐵的電流一定時,電磁鐵線圈的匝數越,磁性越。思路導航：〔1〕滑動變阻器的接法應該是“一上一下〞；〔2〕磁體能夠吸引鐵、鈷、鎳等物質；〔3〕利用安培定那么判斷N、S極；〔4〕通過偏轉的角度來反映磁性的強弱,這是利用了轉換法；〔5〕電磁鐵磁性的強弱與線圈的匝數和電流大小有關。答案：⑴滑動變阻器金屬桿右端〔或左端〕與開關左端相連⑵B⑶N〔北〕⑷①右〔左〕變小〔變大〕②變大⑸越強多〔少〕強〔弱〕【總結提升】〔答題時間：45分鐘〕電磁鐵、電磁繼電器1.某同學在做“探究電磁鐵〞實驗中,使用兩個相同的大鐵釘繞制成電磁鐵進行實驗,如下圖,以下說法中正確的選項是〔〕A.要使電磁鐵磁性增強,應將變阻器的滑動片向右滑動B.電磁鐵能吸引的大頭針越多,說明它的磁性越強C.電磁鐵B線圈匝數多,所以通過B的電流較小D.假設將兩電磁鐵上部靠近,會相互吸引2.要增強電磁鐵的磁性,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控制低壓電路的通斷間接地控制高壓電路的通斷。關于如下圖的電路,以下說法正確的選項是〔〕A.連有電動機的電路是低壓控制電路B.連有電動機的電路是高壓工作電路C.圖示電路的主要優點是可以節約用電D.圖示電路的主要優點是為了操作方便4.如下圖為一種溫度自動報警電器的原理圖,在水銀溫度計的頂端封入一段金屬絲,以下說法正確的選項是〔〕A.溫度升高至74℃時,L1亮燈報警B.溫度升高至74℃時,L2亮燈報警C.溫度升高至78℃時,L1亮燈報警D.溫度升高至78℃時,L2亮燈報警5.如圖是溫度自動報警器的原理圖,它運用了許多物理知識。以下說法中不正確的選項是〔〕A.溫度計中的水銀是導體B.溫度計是根據液體熱脹冷縮的性質工作的C.報警器中的電磁鐵運用了電流的熱效應D.電磁繼電器是一種電路開關6.如下圖的自動控制電路中,當開關S斷開時,工作電路的情況是〔〕A.燈亮,電動機轉起來,電鈴響B.燈亮,電動機轉起來,電鈴不響C.燈不亮,電動機不轉,電鈴響D.燈亮,電動機不轉,電鈴響7.探究電磁鐵的磁性跟哪些因素有關,小曼同學作出以下猜測：猜測A：電磁鐵通電時有磁性,斷電時沒有磁性猜測B：通過電磁鐵的電流越大,它的磁性越強猜測C：外形相同的螺線管,線圈的匝數越多,它的磁性越強為檢驗上述猜測是否正確,小曼所在小組通過交流與合作設計了以下實驗方案：用漆包線〔外表涂有絕緣漆的導線〕在大鐵釘上繞制假設干圈,制成簡單的電磁鐵。以下圖所示的a、b、c、d為實驗中觀察到的四種情況。根據小曼的猜測和實驗,完成下面的填空：〔1〕通過觀察電磁鐵,可判斷它磁性的強弱。〔2〕通過比擬兩種情況,可以驗證猜測A是正確的。〔3〕通過比擬兩種情況,可以驗證猜測B是正確的。〔4〕通過比擬d中甲、乙兩電磁鐵,發現猜測C不全面,應補充。〔5〕小曼做完實驗又提出了一個新的問題：假設將d中甲的鐵釘去掉,那么甲、乙吸引大頭針數目是否還是甲多乙少呢？于是進一步猜測：D.甲多乙少E.甲少乙多F.甲一個也不吸引G.無法判定你認為她的猜測最有理由成立的是；〔填字母〕并陳述你的理由。8.如下圖,是某學習小組同學設計的研究“影響通電螺線管磁性強弱的因素〞的實驗電路圖。〔1〕增大通電螺線管的電流,滑動變阻器的滑片應向〔選填“左〞或“右〞〕移動。〔2〕下表是該組同學所做實驗的記錄：通電螺線管中有無鐵芯無鐵芯有鐵芯線圈匝數50匝50匝實驗次數123456電流/A0.81.21.50.81.21.5吸引大頭針的最多數目/枚000358同學們發現無鐵芯組實驗中沒有吸引起大頭針,那么通電螺線管到底有沒有磁性呢?他們通過其他方法驗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〕在與同學們交流討論時,另一組的同學提出一個新問題：“當線圈中的電流和匝數一定時,通電螺線管的磁性強弱是否還與線圈內的鐵芯大小〔粗細〕有關?〞現有大小不同的兩根鐵芯,請根據你的猜測并利用此題電路,寫出你驗證猜測的簡要操作方案。電磁鐵、電磁繼電器1.B解析：電流越大,電流產生的磁場越強,只有將變阻器的滑片向左移動,電路中的電流才會變大,故A錯.A線圈和B線圈串聯,電流相等,故C錯。因為纏繞方式和電流方向均相同,兩個電磁鐵上部極性相同,會相互排斥,故D錯。這道試題考查了如何利用轉化法、控制變量法“研究電磁鐵〞的實驗過程、現象和結論。在實驗過程中,可以通過是否吸引大頭針判斷電磁鐵有無磁性；當線圈匝數不變時,只改變電流大小,通過吸引數目不同的大頭針,可以研究磁性與電流的關系；當電流相同時,通過觀察吸引大頭針的數目不同,可研究磁性與線圈匝數的關系。2.A解析：影響電磁鐵磁性強弱的因素有兩個,一是電流的大小,二是線圈的匝數,要增大磁性,可增大電流或增加線圈的匝數。減少線圈匝數、降低線圈兩端的電壓,都會使磁性減弱,故B、C錯誤,假設改變電流方向,只能使磁極改變,不會影響磁性,故D錯.選A。3.B解析：此題中,電磁鐵、開關、電源組成控制電路；電動機、電源、觸點開關組成工作電路。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“有電動機的電路〞是工作電路,因此A選項錯。圖示電路是利用電磁繼電器控制電動機的工作,目的是用低電壓、弱電流來控制電動機電路〔高電壓、強電流〕電路的通斷,而不是為了“節約用電〞或“操作方便〞,因而選項C、D是錯誤的。4.D解析：這是一道應用電磁繼電器實現自動控制的題目。由圖可知：當溫度升高到78℃時,溫度計內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L1所在電路,使燈L1熄滅,燈L2發光報警。選項A、B中的引發報警的溫度讀錯了。5.C解析：此題溫度報警器的原理是：當周圍環境溫度升高時,溫度計中的水銀受熱膨脹,液面上升,當與導線接觸時,左邊控制電路接通,電流通過螺線管,電磁鐵產生磁性,吸引銜鐵,右邊的工作電路接通,電鈴發聲.可知,選項C錯誤。6.B解析：開關S斷開時,電磁鐵中無電流沒有磁性,彈簧把銜鐵拉起,電燈和電動機組成的并聯電路連通,電燈亮、電動機轉動；電鈴電路斷開,電鈴不響。開關S閉合時,電磁鐵通電有磁性,吸下銜鐵,使電鈴電路連通,電鈴響；電燈和電動機電路斷開,燈不亮,電動機不轉。7.〔1〕吸引大頭針數目的多少〔2〕ab〔或ac或ad〕〔3〕b