1、专题20.3 电磁铁 电磁继电器 课前预习 1在通电螺线管和它里面的铁芯构成了一个电磁铁影响电磁铁磁性强弱的因素：(1)电流的强弱；(2)线圈匝数的多少；(3)有无铁芯工作原理是利用了电流的磁效应2电磁继电器利用低压、弱电流电路的通断，间接控制高压、强电流电路电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的开关。3扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置扬声器的线圈中通过时刻变化的电流，产生不同方向的磁场，线圈就不断地来回振动，纸盆也振动起来，就发出了声音4.在探究“影响电磁铁磁性强弱”的实验中应用了控制变量法和转换法。知识点解读与例题突破知识点一：电磁铁1.在通电螺线管里面加上一根铁芯，就成了一个电磁
2、铁。2.电磁铁磁场的强弱与电流的大小、线圈的匝数有关。3.电磁铁的优点：磁场的强弱，可以通过电流的大小、线圈的匝数来控制；磁场的方向，可以通过电流的方向来控制；磁场的有无，可以通过开关的通断来控制。【例题1】（2023年湖北宜昌）巨磁电阻（GMR）效应指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象，如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，当闭合S1、S2且将滑片P向右滑动时，下列说法正确的是（）A指示灯变暗，电压表示数变大B指示灯变暗，电压表示数变小C指示灯变亮，电压表示数变大D指示灯变亮，电压表示数变小【答案】A【解析】由左图可知，电磁铁与滑动变阻器串联，当闭合S1、S2且将滑片P向右滑动时，接入电路中
3、的电阻变大，电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知通过电磁铁电流的变化，然后判断电磁铁磁性的变化，根据巨磁电阻的阻值特点得出其阻值的变化，根据欧姆定律可知右图中电路电流的变化和灯泡两端的电压变化，根据PUI可知灯泡的变化，然后判断亮暗的变化，根据串联电路的电压特点可知巨磁电阻两端的电压变化。由左图可知，电磁铁与滑动变阻器串联，当闭合S1、S2且将滑片P向右滑动时，变阻器接入电路中的电阻变大，电路的总电阻变大，由I可知，左侧电路中的电流变小，通过电磁铁的电流变小，电磁铁的磁性变弱，因巨磁电阻的电阻在磁场中急剧减小，所以，巨磁电阻（GMR）的阻值变大，右图中指示灯和巨磁电阻串联的总电阻变大，电路中的电
4、流变小，灯泡两端的电压变小，因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小，所以，由PUI可知，灯泡的实际功率变小，灯泡变暗，故CD错误；因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，巨磁电阻两端的电压变大，即电压表的示数变大，故A正确、B错误。知识点二：电磁继电器1.继电器是利用低电压、 弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路的装置。实质上它就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。2.电磁继电器由电磁铁、衔铁、簧片、触点组成。【例题2】（2017武汉）如图所示是一种水位自动报警器的原理图水位没有达到金属块A时，灯 亮；水位达到金属块A时，由于一般的水是 ，灯 亮【答案】L1；导体； L2【解析】当水
5、位下降没有达到金属块A时，使控制电路断开，电磁铁失去磁性，弹簧拉着衔铁使动触点与上面的静触点接触，工作电路接通，则L1亮当水位上涨时，水与金属A接触，由于水是导体，使控制电路接通，电磁铁吸引衔铁，使动触点与下面的静触点接触，工作电路接通，则 L2灯发光习题精练一、选择题1（2023年云南模拟题）如图为电磁铁的线路图开关S闭合后，滑动变阻器的滑片P向右滑动过程中（）A电磁铁的右端为S极，磁性增强。B电磁铁的右端为S极，磁性减弱。C电磁铁的右端为N极，磁性增强。D电磁铁的右端为N极，磁性减弱。【答案】D【解析】由图可知，电流从螺旋管的左端流入、右端流出，用右手握住螺旋管，四指指向电流的方向，则大拇
6、指指向右端，所以右端是N极，故AB错误；滑动变阻器的滑片P向右滑动过程中，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，由I=U/R可知，电路中的电流变小，通过电磁铁的电流变小，则在螺旋管的匝数一定时，电磁铁的磁性减弱，故C错误、D正确2（2023年海南）如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其特性是电阻在磁场中会急剧减小，且磁场越强电阻越小，闭合开关S2后，下列四种情况相比较，指示灯最亮的是（）AS1断开，滑片P在图示位置。BS1闭合，滑片P在图示位置。CS1闭合，滑片P在滑动变阻器最右端。DS1闭合，滑片P在滑动变阻器最左端。【答案】D【解析】AS1断开时，电磁铁无磁性，由题意可知GMR的电阻最大，
7、由I=U/R可知，右侧电路中电流最小，由P=I2R可知，指示灯的实际功率最小，指示灯最暗，故A错误；B、C、D闭合S1时，GMR所处的位置由无磁场变为有磁场，GMR的阻值减小；当滑片P在滑动变阻器最左端时，左侧电路的电阻最小，由I=U/R可知，左侧电路中的电流最大，电磁铁磁性最强，则GMR的电阻最小，右侧电路中电流最大，由P=I2R可知，指示灯的实际功率最大，指示灯最亮，故BC错误，D正确3.（2017湖南岳阳）如图所示，电磁铁上方附近有一点A，小磁针置于电磁铁的右方附近。闭合开关S，下列判断正确的是（）A电磁铁的左端为N极 B电磁铁上方A点的磁场方向向右C小磁针静止后，其N极的指向向右 D向
8、左移动滑片P，电磁铁的磁性减弱【答案】C【解析】（1）根据线圈的绕法和电流的方向，可以确定螺线管的NS极；（2）据磁感线的方向分析判断即可解决；（3）据磁体间的相互作用分析小磁针的运动方向；（4）电磁铁磁性强弱的影响因素：电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯。电流越大，匝数越多，有铁芯时电磁铁的磁性越强。A.由安培定则可知，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向右端，则通电螺线管的右端为N极，故A错误；B.在磁体的外部，磁感线从N极指向S极，所以通电螺线管外A点的磁场方向向左，故B错误；C.通电螺线管的右端是N极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的S极应靠近螺线管的右端，则小磁计的S极向左
9、转动，小磁针会逆时针旋转，故小磁针静止时，其N极的指向向右，故C正确；D.向左移动滑片P，连入电路的电阻减小，电流增大，电磁铁的磁性增强，故D错误。二、填空题4.（2023年四川绵阳）如图所示是一个水位自动报警器的原理图。水位到达金属块A之后，（选填“红”或“绿”）灯亮；当绿灯亮时电磁铁（选填“有”或“无”）磁性。【答案】红；无。解析：由题意可知，这一水位自动报警器的基本结构是一个电磁继电器，根据电磁继电器的基本工作原理，结合在此处的运用可描述其原理。图中所示的水位自动报警器工作原理：当水位到达A时，由于一般水具有导电性，那么电磁铁所在电路被接通，电磁铁具有磁性，向下吸引衔铁，从而接通红灯所在
10、电路，此时红灯亮，而绿灯不亮；当绿灯亮时，衔铁与绿灯的触点接触，说明电磁铁无磁性。5.（2023年湖北武汉）电磁继电器是利用控制电路通断的开关，它的工作原理是：通过直接控制“控制电路”的通断，间接控制“电路”的通断。【答案】电磁铁；高压。解析：电磁继电器主要是利用电磁铁控制工作电路通断的开关，通过开关控制电磁铁电流的通断，使电磁铁有无磁性，从而控制被控电路的通断，实现远距离操作和自动控制等功能，它可以用低压电源控制高压电源，弱电流控制强电流等。6.（2023年四川达州）如图是研究电磁铁磁性的电路图，则电磁铁的S极为 （选填“A”或“B”）端。当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电磁铁的磁性变 （选
11、填“强”或“弱”）。【答案】B；弱。【解析】（1）由图看出，电流从电磁铁下端流入，依据安培定则，四指顺着电流方向，大拇指应向上握住电磁铁，所以上端为N极，B端的磁极为S极。（2）滑动变阻器的滑片P向右移动时，连入电路的电阻变大，电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱。三、作图与简答题7（2023年德州）如图所示，在电磁铁上方用弹簧挂着一个条形磁体，闭合开关S，条形磁体静止后，滑片P向右滑动时弹簧伸长。请用箭头标出磁感线的方向，并用“+”“”在括号内标出电源正负极。【答案】如图所示：【解析】（1）首先要明确电磁铁磁性强弱的影响因素：有无铁芯、电流大小、线圈匝数的多少。根据滑动变阻器的滑片P向右移动时
12、弹簧缩短，确定电磁铁磁性强弱的变化，根据磁体间的相互作用规律，从而可以判断出电磁铁的磁极极性。由安培定则可判断出图中电源的正负极。（2）根据磁体周围的磁感线都是从N极出来，回到S极，进行判断。滑动变阻器的滑片P向右移动时，电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，磁铁的磁性变强，此时弹簧伸长，根据同名磁极相互排斥可知，通电螺线管上端为N极，下端为S极；右手握住螺线管，大拇指指向N极，四指指向电流的方向，则电流从螺线管的上后端流出，下前端流入，则电源右端为负极，左端为正极。磁体周围的磁感线都是从N极出来，回到S极。8.（2017福建）如图所示，是一种安全门锁的工作原理示意图保安室里的工作人员通过开关
13、即可控制安全门锁的开、闭请你根据示意图，分析安全门锁的工作原理【答案】见解析。【解析】闭合开关后，电磁铁中有电流通过，电磁铁具有磁性，能吸引铁质插销使门锁打开，并且弹簧被拉长；断开开关后，电磁铁中无电流通过，电磁铁会失去磁性，铁质插销会在弹簧弹力的作用下插入插槽，门锁关闭四、实验探究题9（2023年青岛）探究电生磁。 根据图1可知：电流的磁场方向与 方向有关据图2可知：通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似。根据图2中小磁针的指向，标出电源的正、负极根据图3可知：电磁铁磁性的强弱跟 有关。要使图3中乙电磁铁的磁性增强，可以 。【答案】电流；条形；如图；线圈匝数；将滑动变阻器的滑片向左移动。【解
14、析】根据图1可知：电流方向改变，小磁针偏转方向发生改变，这说明电流的磁场方向与电流方向有关；据图2可知：通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似的；小磁针静止时N极的指向与磁感线的方向是相同的，磁感线是从N极出来，然后回到S极的，故通过螺线管的右端为N极，根据安培定则可知，螺线管中电流方向是向下的，即电源右端为正极；如图：；根据图3可知：在电流相同时，线圈匝数越多的，吸引的大头针个数越多，这说电磁铁磁性的强弱跟线圈匝数有关。通过增大电流可以增大电磁铁的磁性，故可以将滑动变阻器的滑片向左移动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中的电流变大。10.（2023年福建模拟题）为了探究“电磁铁的磁性强弱
15、与哪些因素”有关，做了以下几次实验，实验现象如图所示。根据图示现象回答下列问题：（1）通过观察图甲中A与B两个电磁铁，当通过线圈的电流相同时、有无铁芯相同时，电磁铁线圈的匝数越多，它的磁性就越_。（2）通过观察图甲中B与C两个电磁铁，当通过线圈的电流相同时、线圈的匝数相同时，_铁芯的电磁铁，它的磁性就越强。（选填“有”或“无”）（3）通过观察图乙与丙，当线圈的匝数相同、有无铁芯相同时，电磁铁的电流越_，它的磁性就越强。（4）结论：影响电磁铁磁性强弱的因素有_【答案】（1）强 （2）有（3）大（4）通过电磁铁的电流大小、线圈的匝数、有无铁芯【解析】（1）图甲中A、B两电磁铁，通过线圈的电流相同时、有无铁芯相同时，线圈的匝数越多，吸引大头针数目越多，表明它的磁性就越强（2）图甲中B、C两电磁铁，通过线圈的
