文档内容
20.3 电磁铁、电磁继电器（教学设计）
年级 九年级 授课时间
课题 20.3 电磁铁、电磁继电器
1. 描述电磁铁；说明电磁铁的特点和工作原理.
教学 2. 能通过实验，得出电磁铁磁性强弱与哪些因素有关.
目标
3. 能说明电磁继电器的结构及工作原理，了解电磁继电器在生产、生活中的
应用.
本节是前面电磁知识的延续。电磁铁在生产、生活中的应用非常广泛，最直
接的应用是电磁起重机。电磁铁还是电磁继电器、电铃和自动控制电路中的重要
部件。
本节内容由“电磁铁”“电磁铁的磁性”和“电磁继电器”三部分组成。本
教材
节教学的重点是“电磁铁的磁性”。突出教学重点的关键是做好“电磁铁磁性强
分析
弱与哪些因素有关”的实验，引导学生参与实验、分析现象，体验科学探究的方
法。
本节教学的难点是电磁继电器的工作原理及其应用。教学时可在介绍电磁继
电器的结构后结合实际应用剖析电磁继电器的工作原理，以突破教学难点。
干电池三节（或学生电源），大铁钉两枚，大钢钉一枚，铝筒一个，漆包线
（1m和1.2m各一根），小刀一把，大头针（或细铁屑）适量，开关、滑动变阻
教学
器一只，演示用电磁铁。
器材
多媒体 ppt，包含视频《电磁起重机》、《探究影响电磁铁磁性强弱的因
素》、《电磁继电器》、《电磁铁 电磁继电器》等。
教学过程
教师活动 学生活动
导入新课
【回忆知识并提问】
1. 回忆通电螺线管的磁场
回忆通电螺线
通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样，它的两端磁性最强，相当
管的磁场的情
于条形磁体的两个磁极。通电螺线管两端的极性与其中的电流方向有关。
况，思考问
2. 在生活中我们经常看到一些大型机器在工作，而它们的电流可达几 题，进入情
十、上百安，人工直接来控制或操作是很危险的，那怎么才能控制这些强大的 景。
电流？利用电磁铁制成的电磁继电器，可以完成这一任务。什么是电磁铁？电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关？有哪些应用？这节课
我们就学习有关电磁铁、电磁继电器的知识—《20.3电磁铁 电磁继电器》。
学习新课 一、电磁铁
【出示电磁铁并讲解】
1. 概念：内部插有铁芯的螺线管，在有电流通过时有磁性，没有电流时
就失去磁性，这种磁体叫做电磁铁。如图所示。
2. 特点：有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性。
观察电磁铁，
说出其构造与
工作原理。
电磁铁
3. 工作原理
电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。在螺线管的内部插入铁芯通电后，
铁芯在螺线管的磁场中被磁化，两磁场叠加，使电磁铁的磁性大大增强。
会判断电磁铁
4. 电磁铁磁极极性的判断 磁极的极性。
电磁铁的磁极极性与通电螺线管的磁极极性是一致的，可运用安培定则来
判定。
【例题1】（多选）下列有关电磁铁的说法中，正确的是（ AD ）
做例题1，理
A. 铁芯使通电电磁铁的磁性增强
解电磁铁的相
B. 电磁铁断电后，仍然有很强的磁性 关知识。
C. 电磁铁的铁芯可以用铜棒代替
D. 电磁铁是根据电流的磁效应制成的
【解析】A.铁芯在螺线管的磁场中被磁化，两磁场叠加，使电磁铁的磁性
大大增强。故A正确。
B. 电磁铁断电后，会失去磁性，故B错误。
C. 电磁铁的铁芯不能用铜棒代替，因铜棒不能被磁化，故C错误。
D. 电磁铁是根据电流的磁效应制成的，故正确。
学习新课 二、 电磁铁的磁性
1. 探究影响电磁铁磁性强弱的因素
【提出问题】电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关?
【归纳形成假设】
①电磁铁只有在线圈中通有电流时才有磁性，猜想电流的大小应该会影响 进行猜想形成
电磁铁磁性的强弱。 假设。
②构成电磁铁的主要部件是线圈，猜想线圈的形状和匝数可能会影响电磁
铁的磁性强弱。
【设计并进行实验】
（1）实验方法
①控制变量法：控制电磁铁线圈的匝数不变，改变线圈中电流的大小；控
制电磁铁线圈的电流不变，改变线圈匝数。
②转换法：根据电磁铁吸引铁钉或曲别针等数量的多少来判断电磁铁的磁
性强弱。（2）实验器材与电路
把电磁铁、电源（带开关）、滑动变阻器、电流表等组成串联电路。
与老师一起设
计实验，进行
实验或观察现
象，通过分析
（3）进行实验
论证，逐步得
①按照电路图，把滑动变阻器、电流表和一电磁铁串联起来，移动变阻器 出影响电磁铁
的滑片P，改变电路中的电流。观察电磁铁吸引曲别针的数目有什么变化。 磁性强弱的因
素。
C
②把三个匝数不同的电磁铁串联在电路中，观察电磁铁吸引曲别针的数目
有什么变化。
（4）分析论证
实验①中，通过电磁铁的电流越大，吸引曲别针的数目越多，说明电磁铁
的磁性越强；实验②中，线圈匝数多的c电磁铁吸引曲别针的数目最多，说明
c电磁铁的磁性比a与b电磁铁的磁性强。
（5）实验结论
线圈匝数一定时，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，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
2. 电磁铁的优点
【根据实验结论进行归纳】
（1）可以通过电流的通断来控制其磁性的有无。
（2）可以通过改变电流的方向来改变其磁极的极性。
（3）可以通过改变电流的大小或线圈匝数的多少来控制其磁性的强弱。
【播放视频】——《探究影响电磁铁磁性强弱的因素》
根据实验结论
3. 电磁铁的应用 思考电磁铁的
优点，回答。
（1）电磁铁可以直接对磁性物质有吸引力的作用
主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上。全
自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里感应式冲水器的阀门，也都是由电磁
铁控制的。
观看视频，了
解完整的探究
过程。思考，生活中
应用电磁铁的
实例。
（2）电磁铁的另一个应用是产生强磁场。
现代技术上很多地方需要的强磁场都是由电磁铁提供的，如磁浮列车、电
动机、发电机、磁疗设备、测量仪器、研究微观粒子用的加速器等。
【播放视频】——《电磁起重机》
【例题2】小华想用自制电磁铁探究影响电磁铁磁性强弱的因素。
（1）他用相同的漆包线和____（选填“钢钉”或“铁钉”）绕制成两个
电磁铁A和B，B钉上绕有更多匝数的线圈，实验装置如图所示；
做例题2，能
够归纳出影响
电磁铁磁性强
弱的因素。
（2）如图甲，闭合开关，将滑动变阻器的滑片P向右移动，能吸引
的大头针_____（选填“更多”“不变”或“更少”），说明在线圈匝数一定
时，电磁铁的磁性强弱与__________有关；
（3）如图乙，把电磁铁A和B串联。闭合开关，多次移动滑动变阻器的
滑片P，发现电磁铁B总比A能吸引更多的大头针，通过比较，得出的结论是
______ 。
【答案】（1）铁钉；（2）更少，电流大小；（3）见解析.
【解析】（1）钢是硬磁性材料，铁是软磁性材料。硬磁性材料磁化后不
易退磁，软磁性材料磁化后很少保留磁性。因此用相同的漆包线和铁钉绕制成
两个电磁铁A和B，实验装置如图所示。
（2）图甲中，闭合开关，将滑动变阻器的滑片P向右移动，滑动变阻器
连入电路的电阻变大，电路电流变小，电磁铁磁性变弱，能吸引更少的大头
针，根据控制变量法可知，在线圈匝数一定时，电磁铁的磁性强弱与电流大小
有关。
（3）图乙中，电磁铁A和B串联。闭合开关后，电磁铁A和B通过的电
流相等，但电磁铁B比电磁铁A的线圈匝数多，多次移动滑动变阻器的滑片
P，发现电磁铁B总比A能吸引更多的大头针，根据控制变量法，可得出的结
论是在电流大小一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
学习新课 三、 电磁继电器
【提问】在生产技术中，一些大型机器在工作时的电流大，电压高，人们
直接控制或操作是很危险的，那怎么才能控制这些强大的电流？
原来人们使用了电磁继电器，下面学习电磁继电器的工作原理。
1. 电磁继电器概念 知道电磁继电
器的概念。
电磁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、强电流电路通断的装置。
电磁继电器实质上是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
2. 电磁继电器的构造与工作电路
主要有电磁铁、衔铁、弹簧、动触点、静触点等组成。
（1）控制电路：电磁铁、衔铁、弹簧、低压电源、开关等.
（2）受控电路：高压电源、电动机、动、静触点.
通过观看图片
或视频，理解
电磁继电器的
构造、工作电
路与原理。
3. 电磁继电器的工作原理
闭合低压控制电路中的开关S，电流通过电磁铁的线圈产生磁性，把衔铁
B吸下来，使动触点D与静触点E接触，受控的高压工作电路闭合，电动机M
工作。
断开开关S，线圈中的电流消失，电磁铁的磁性消失，衔铁B在弹簧的作
用下与电磁铁分离，使触点D、E脱开，受控电路断开，电动机停止工作. 知道电磁继电
器的作用。
4. 电磁继电器的作用
（1）利用电磁继电器可以通过控制低电压、弱电流电路的通断来间接地
控制高电压、强电流工作电路的通断，使人远离高压环境；
（2）利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等环境，实现远距离控制；
（3）在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利
用这些元件操纵控制电路的通断，可以实现对温度、压力或光的自动控制，如
电铃、防盗报警、防汛报警、温度自动控制、空气开关自动控制等。
知道电磁继电
【播放视频】——《电磁继电器》 器的应用实例.
5. 电磁继电器的应用实例
（1）温度自动报警器
制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所
尝试分析机械
指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号。
电铃与水位自
温度升高时，水银柱上升，与上方金属丝连通，使左侧形成通路，电磁铁 动报警器原
中有电流通过，电磁铁吸引衔铁，使触点接触，右侧电路接通，电铃发出报警 理。
信号。（2）机械电铃
下图是直流电铃的原理图。衔铁B与弹性片A相连，电源断开时，弹性片
是和螺钉接触的。接通电源后电磁铁吸引衔铁，敲击铃碗发声，但同时弹性片
与螺钉分离导致断电，电磁铁失去磁性后弹性片又和螺钉接触而通电，如此往
复。
（3）水位自动报警器原理 做例题3，会
综合运用电磁
如图所示，当水位上涨时，水与金属A接触，由于水（不纯净）是导体，
继电器等知识
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
分析生活中的
接通，则红灯发光；
实际问题。
当水位下降时，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，则绿灯亮。
【例题3】感应照明灯可以在天暗时自动发光，天亮时自动熄灭；控制电
路如图所示，电源电压恒定，R 为定值电阻，R 为光敏电阻，其阻值随光照强
1 2
度而变化。
（1）如图，圆形虚线框内为本电路的核心部件，它是通过低电压、弱电
流来控制高电压、强电流的电路通断的装置，其名称为_______，它的原理是
__________；
（2）在本图中，当控制电路电，流增大到一定程度时，受控电路将
_______（选填“接通”或“断开”）；
（3）光照强度增大时，光敏电阻R 的阻值______，电压表示数______
2
（选填“增大”“减小”或“不变”）.
【答案】（1）电磁继电器，电流的磁效应；（2）断开；（3）减小，减
小.
【解析】（1）电磁继电器功能是利用控制电路的低电压、弱电流来控制
工作电路的高电压、强电流，其主要部件是电磁铁，电磁铁是利用电流的磁效
应原理工作的。
（2）控制电路电流增大到一定程度时，电磁铁磁性增强，将衔铁吸下，
受控电路断开，灯L熄灭；
（3）感应照明灯可以在天暗时自动发光，天亮时自动熄灭，说明光照强
度增大时，光敏电阻R 的阻值减小，控制电路电流增大，电磁铁磁性增强，
2
将衔铁吸下，受控电路断开，灯L熄灭；控制电路电流增大，定值电阻R 两
1
端的电压增大，电源电压不变，光敏电阻R 两端的电压变小，即电压表的示
2数减小。
1. 关于电磁铁，下列说法中正确的是（ ）
A．电磁铁内部的铁芯最好用钢材料制成
B．电磁铁的磁极不能改变
C．电磁铁磁性的强弱与通入的电流方向有关
D．电磁铁磁性的强弱与通入电流的大小有关
【答案】D。
【详解】A．电磁铁的铁芯需用软磁性材料制成，使之通电有磁性，断电无磁性，故
A错误；
B．电磁铁的磁极随着电流方向的变化而变化，故B错误；
C．电磁铁磁性的极性与通入的电流方向有关，电磁铁磁性的强弱与通入的电流方向
无关，故C错误。故选D。
课
堂 2. 小明利用铁钉与漆包铜线制成一个电磁铁，并将其接入电路，如图所示。当开关
闭合后（ ）
练
习
A．铁钉中有电流产生 B．铁钉的温度急剧升高
C．铁钉能吸引大头针 D．铁钉能吸引小纸屑
【答案】C。
【详解】A．铁钉与漆包铜线制成电磁铁，并将其接入电路时，由于电流的磁效应，
铁钉会产生磁性，但不会在铁钉里产生电流，故A项不符合题意；
B．铁钉中没有电流，不会因为电流的热效应而发热，漆包铜线的电阻较小，当导线
中有电流时，电流产生的热量较少，铁钉的温度不会急剧升高，故B项不符合题意；
CD．铁钉与漆包铜线制成电磁铁，电磁铁通电后铁钉有磁性，吸引大头针，不能吸
引小纸屑，故C项符合题意，D项不符合题意。
所以选C.
3. 小明把表面涂有绝缘层的导线绕在一根大铁钉上，把导线和其他元件连接成如图
所示的电路，用来探究电磁铁磁性强弱与什么因素有关。小明把开关闭合后，发现电流
表有示数，但电磁铁不能吸起大头针。
（1）电磁铁不能吸起大头针的可能原因是_____ 。
（2）写出验证你的猜想是否正确的方法：______。
【答案】（1）导线中的电流过小；（2）见解析。课 【详解】（1）闭合开关后，电路中有电流通过，通电螺线管有磁场，但电磁铁不能
堂 吸起大头针，可能原因是导线中的电流过小，造成磁场过弱，磁场力小于大头针的重
练 力。
习 （2）断开开关，向左移动滑动变阻器的滑片以增大电路中的电流，闭合开关后将电
磁铁靠近铁钉，观察电磁铁能否将铁钉吸起。
4. 党的二十大报告指出“科技是第一生产力”。某学校为了培养学生的科学素养，
组织科技创新大赛，小明在比赛中制作了水位自动报警器，原理图如图所示。当水位达
到金属块A时（一般的水都能导电），则（ ）
A．两灯都亮 B．两灯都不亮 C．只有绿灯亮 D．只有红灯亮
【答案】D。
【详解】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，电磁铁有磁性，电磁铁向下吸引衔铁，从而接通
红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯不亮。故选D。
5. 为实现节能和智能控制，空调内部用到了温度传感器（相当于热敏电阻）和电磁
继电器，如图所示是启动与停止空调压缩机的电路示意图。夏天，空调制冷时，房间温
度降低，当房间温度低于设定温度时，工作电路就断开，停止制冷。下列说法正确的是
（ ）
A．电磁继电器是利用电磁感应原理工作的
B．空调制冷使房间温度降低时，热敏电阻的阻值变大
C．空调制冷使房间温度降低时，电磁铁的磁性变强
D．空调制冷使房间温度降低时，控制电路消耗的电功率变大
【答案】B。
【详解】A．电磁继电器是使用低电压、弱电流的控制电路，控制高电压、强电流的
工作电路，不是利用电磁感应原理工作的，故A错误；
BC．根据题意可知，当房间温度低于设定温度时，工作电路就断开，说明温度越
低，电磁铁磁性越弱，通过的电流越小，热敏电阻阻值越大， 故B正确，C错误；
D．空调制冷使房间温度降低时，控制电路的电压不变而电流变小，根据P=UI可
知，控制电路消耗的电功率变小，故D错误。
所以选B.
6. 按要求作图：在如图虚线框内画出电池组和滑动变阻器的符号，并用导线连接好
电路，要求：开关闭合，小磁针静止时如图所示；当滑动变阻器滑片向右移动时，电磁铁的磁性增强。
【答案】见右图。
【详解】根据小磁针静止时的指向可知：通电螺线管的左端是N极，根据安培定
则，电流应该从左端流入，从右端流出，电源的左端是正极；滑动变阻器串联在电路
中，当滑动变阻器滑片向右移动时，接入电路的电阻减小，如图所示：
7. 请将电磁继电器电路连接完整。要求：开关闭合时，电动机转，小灯泡不亮；开
关断开时，小灯泡亮，电动机不转。
【答案】见右图。
【详解】开关闭合时，电磁铁具有磁性，会吸引衔铁，使电动机的电路接通；开关
断开时，衔铁在弹簧拉力的作用下与电磁铁分离，使小灯泡的电路接通，小灯泡亮，如
图所示.
8. 小王学了电磁继电器的知识以后，他设计了一个电路，如图甲所示，R 为光敏电
0
阻，M为用电动机做成的简易吹风机，试用以后，觉得干手的速度还有点慢，于是他又
想，如果在不影响电动机正常工作的情况下加一个“220V 1000W”的电热丝，那效果也
许会更好，请回答：
（1）所加电热丝的电阻是______Ω．
（2）在如图乙中将接入电热丝后的电路图补充完整（电热丝可用电阻符号表示）．
（3）若电热丝产生的热量，用来给水加热并被水全部吸收，那么它正常工作7min
能使多少初温为10℃的水温度升高到30℃？
【答案】（1）48.4；（2）见下图；（3）5千克。
【详解】（1）电热丝的电阻是
U2 (220V)2
R= = =48.4Ω
P 1000W（2）电热丝与电动机并联，电路图如下：
（3）电热丝正常工作7min所消耗的电能
W=Pt=1000W×60s×7=4.2×105J，
这些热量用来给水加热并被水全部吸收，则Q =W，
吸
由Q=cm∆t 可得，水的质量为
Q 4.2×105J
m= 吸 = =5kg
c(t-t
0
) 4.2×103J/(kg⋅℃)×(30℃-10℃)
第3节 电磁铁 电磁继电器
一、电磁铁
（1）电磁铁：内部带铁芯的通电螺线管称为电磁铁.利用电流的磁效应来工作的.
（2）电磁铁的磁性强弱：电磁铁线圈的匝数越多、电流越大，电磁铁的磁性就越强.
（3）电磁铁的优点
板
①可通过电流的通断来控制其磁性的有无；
书
②可通过改变电流方向来改变其磁极的极性；
设
③可通过改变电流的大小或线圈匝数的多少来控制其磁性的强弱。
计
二、电磁继电器
（1）概念：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
流电路通断的装置.
（2）构成：电磁铁、衔铁、弹簧、动触点、静触点.
（3）工作原理：电磁继电器靠电磁铁和弹簧的共同作用实现工作电路状态的转换.
第3节 电磁铁 电磁继电器
课
堂
小
结
作
业
