第三节 电磁铁 电磁继电器

学情分析：电磁继电器在实际应用中虽非常广泛，但学生直接接触的比较少，比较陌生，可以从图片、视频等入手，使学生对电磁继电器有初步印象，它可以用于控制电路中，相当于一个开关，只是利用低压控制高压、弱电流控制强电流，所以电磁继电器使用中大多要用到两种电源：低压控制电源和高压工作电源。再展示挂图或实物来分析电磁继电器的工作原理，结合实例提出一些实际应用，了解它是如何控制电路的。

教学目标：

（一）知识与技能

1、知道什么是电磁铁。

2、理解电磁铁的特性和工作原理。

3、了解电磁继电器和扬声器的结构和工作原理；

（二）过程与方法

1、通过探究电磁铁磁性与什么因素有关的实验，进一步发展学生的空间想象力。

2、通过对实验的分析，提高学生比较、分析、归纳、结论的能力。

（三）情感、态度与价值观

 通过认识电与磁之间的相互联系，使学生乐于探索自然界的奥妙，培养学生的学习热情和求是态度，初步领会探索物理规律的方法。

教学重点：

1. 电磁铁的概念及影响电磁铁磁性强弱的因素。

2.了解电磁继电器的结构和工作原理。

教学难点：

1. 影响电磁铁磁性强弱的因素。

2. 电磁继电器的工作原理。

教学方法：实验法、讨论法、启发式。

资源利用：

投影仪、微机；螺线管，铁棒，几个小磁针，一个线圈匝数可以改变的电磁铁，电源，开关，滑动变阻器，电流表和一小堆大头针。电磁继电器

教学过程：

（一）创设情境，引入新课

提出问题：如果要使通电螺线管的磁性增强，应该怎么办呢？

猜想：增大电流、螺线管绕密些、中间插一个铁芯等方法。

实验：请同学们观察下面的实验：演示实验：先将小磁针放在螺线管的两端，通电后观察小磁针偏转的程度，再将铁棒插入螺线管，通电后观察小磁针偏转的程度。

现象：插入铁芯的通电螺线管的磁性明显增强。

结论：螺线管中插入铁芯磁性明显增强。

（二）新课教学

1、电磁铁

（1）概念：我们把插有铁芯的螺线管叫做电磁铁。

提出问题：为什么插入铁棒后，通电螺线管的磁性会增强呢？

（2）原理：铁芯插入通电螺线管，铁心被磁化，也要产生磁场，于是通电螺线管的周围既有电流产生的磁场，又有磁铁产生的磁场，因而磁场大大增强了。

  提出问题：电磁铁与永磁体相比，有些什么特点呢？它的磁性强弱与哪些因素有关呢？

2、怎样使电磁铁的磁性强

（1）猜想：

①电磁铁的磁场强弱可能与电流的大小有关，因为电流越大，电流产生的磁场可能就越强。

②电磁铁的磁场强弱可能与线圈的匝数有关，因为一匝线圈要产生一定的磁场，匝数多，则产生的磁场也会增强。

③电磁铁的磁场强弱可能与所插入的铁芯粗细有关，因为越粗，铁的质量越大，磁化的量越大。

④电磁铁的磁场强弱可能与所插入的材料有关，可能插入另一种材料的物质，其磁性会有所不同。

总结：教师经过讨论汇总后，总结为电磁铁的磁场强弱可能与电流的大小、线圈的匝数有关，下面对这两个问题进行实验设计。

（2）设计实验

①想研究电磁铁磁场的强弱与电流的大小有关，该如何控制匝数呢？同理要研究磁场与匝数的关系，该如何控制电流呢？

  （在研究匝数时控制电流不变，在研究电流时，控制匝数的不变）

②如何改变线圈的匝数？如何改变电流的大小？

  （取匝数不同的螺线管以改变匝数的不同；通过滑动变阻器改变电流的大小）③如何判断电磁铁磁性的强弱？

  （通过采用不同匝数的电磁铁以改变其匝数，通过在电路中串联滑动变阻器以改变电流的大小，通过让电磁铁吸起大头针的个数来判断其磁场的强弱。）

（3）进行实验

①组成电路：将电源、开关、滑动变阻器、电流表与电磁铁连成串联电路。

②将开关合上或打开，观察通电、断电时，电磁铁对大头针的吸引情况，判断电磁铁磁性的有无。

③将开关合上，调节滑动变阻器，使电流增大和减小（观察电流表指针的示数），从电磁铁吸引大头针的情况对比电磁铁磁性强弱的变化。

④将开关合上，使电路中的电流不变（电流表的示数不变）改变电磁铁的接线，增加通电线圈的匝数，观察电磁铁磁性强弱的变化。

  （4）分析与论证

 ①电磁铁通电时产生磁场，断电时没有磁场。

 ②通过电磁铁的电流越大，它的磁场越强。

 ③在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，磁场越强。

3、电磁铁的优势

  （1）电磁铁磁性的有无可以通过电流的有无来控制。

（2）电磁铁磁性的强弱可以通过电流的大小来控制。

4、电磁铁的应用

电磁起重机、电磁阀、电铃等。

5、电磁继电器

 教师出示电磁继电器实物，提出问题：

①电磁继电器由哪几部分构成？

②它是如何工作的？

学生活动：结合实物，阅读教材教材相关内容，回答问题。

师生共同总结：

  ①电磁继电器是由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成。

  ②当有较小的电流通过D、E流入线圈时，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个接线柱所连的电路接通，较大的电流就可以通过B、C带动机器工作。

应用：

（1）电磁铁两端可以接低电压、弱电流，工作电路部分可以接高电压、强电流的设备，所以它可以由低电压、弱电流电路来间接地控制高电压、强电流电路的电路。从而实现安全用电。

（2）如果工作场所温度高或环境不好，还可以实现远距离操作。

  （3）在一些自动控制电路中会起到定时、控温的作用。

6.铭牌：

 （1）阅读电磁继电器的说明书。明确“线圈额定电压、额定工作电流、工作电路电压”的含义是什么？

   （2）观察电磁继电器，并尝试拨动触点，看其与谁是接触的，与谁是断开的。

  （3）使用电磁继电器

7.学生活动：

（1）“线圈额定电压是直流6V”表示控制电路正常工作时，B、C两端接直流6V的电压；“被控制电压220V，电流1A”表示线圈工作电路电压220 V，电路中电流是1A。

（2）看清各触点的位置后，讨论哪两个接线柱是接控制电路的，哪些接线柱是控制工作电路的。

（3）连接电路，控制电路与工作电路分开，工作电路中连接一个小灯泡，看是否能通过电磁继电器控制小灯泡的亮灭。

（三）课堂小结

了解到影响电磁铁磁性大小的因素，知道插有铁芯的螺线管就是电磁铁，它的磁场强弱与电流大小、线圈匝数有关，电流越大，线圈匝数越多，则电磁铁的磁场就越强。所以电磁铁比永久性磁铁有无比可拟的优势，一是它的磁性有无可以由通电的有无来控制，它的磁性强弱可以由电流的大小来控制，这大大地方便了人们对不同磁性的需求。

电磁铁的两个重要应用：一是电磁继电器，一是扬声器，它们都是由电磁铁组成的，电磁铁在其中担负着重要的角色。

电磁继电器的核心部件是电磁铁，它的电流通断引起其磁性的有无，而磁性的有无又直接对衔铁的吸引产生作用，使之能对另外的一个电路起到控制作用。

板书设计：第二十章  第3节  电磁铁  电磁继电器

 

一、电磁铁

1．定义：

2．特点：有电流通过时有磁性，没有电流时失去磁性。

二、电磁铁的磁性

1．影响因素：

2．结论：匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强；电流一定时，外形相同的螺线管匝数越多，电磁铁的磁性越强。

三、电磁铁的应用

四、电磁继电器

1．电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。

2．构造：

3．工作原理：

4．应用：

教学反思：

电磁铁