文档内容
第第二二十十章章 电电与与磁磁（（原原卷卷版版））
课课时时2200..33 电电磁磁铁铁、、电电磁磁继继电电器器
2022年课程标准 物理素养
物理观念：了解什么是电磁铁，知道电磁铁的特性和工作原理；
2.4.3通过实验，了解电流周围
科学思维：了解电磁继电器的结构和工作原理；
存在磁场。探究并了解通电螺线
科学探究：知道影响电磁铁磁性强弱的因素；
管外部磁场的方向。了解电磁铁
科学态度与责任：了解电磁铁在生活中的广泛应用；初步认识电磁学
在生产生活中的应用
知识的实际应用。
知知识识点点一一、、电电磁磁铁铁
11..概概念念：：用一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时由磁性，没有电流时就
失去磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁。
22..电电磁磁铁铁的的构构造造：：如图所示，电磁铁主要由线圈和铁芯（由软铁制成，不能用钢，因钢磁化后磁性
不易消失）构成。当线圈通过电流时产生磁场，而铁芯可以可以在线圈产生磁场时被磁化，产生与螺线
管的磁场方向一致的磁场，大大增强了电磁铁的磁性。
33..电电磁磁铁铁极极性性的的判判断断：：插入铁芯只是为了增强螺线管的磁性，不会影响通电螺线管的磁极磁性，仍
然可以用安培定则来表述电流方向和磁极之间的关系。
拓拓展展培培优优：：
常见的电磁铁多数成U型，目的是使电磁铁的两个磁极能同时吸引物体，增大其吸引力。
【典例1】（24-25九年级上·云南曲靖·期中）小明想要探究“电磁铁磁性强弱与那些因素有
关”，他设计的实验电路图如图所示。若要探究电磁铁磁性强弱与电流大小是否有关，在不改变电路和
试验器材的情况下，小明接下来的操作是 ；实验过程中若观察到 的现象，则可
得出：电磁铁线圈的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越大，电磁铁的磁性就越强。知知识识点点二二、、电电磁磁铁铁的的磁磁性性
11..探探究究--电电磁磁铁铁磁磁性性的的强强弱弱与与哪哪些些因因素素有有关关
实验目的 探究影响电磁铁磁性强弱的因素
实验猜想 影响电磁铁磁性强弱的因素可能是线圈中的电流大大小、电磁铁线圈匝数的多少（用控制变量法）
实验器材 电源、开关、滑动变阻器、电流表、两个规格相同的大铁钉、导线和若干大头针
设计电路图
（1）将导线绕在铁钉上做成简易电磁铁，并将其置于足量的大头针的上方；
（2）连接好电路，使滑动变阻器接入电路的阻值适中，闭合开关，观察到如图甲所示电磁铁吸引
大头针较少；移动滑片P，使滑动变阻器接入电路的阻值变小，观察到如图乙所示电磁铁吸引的大
进行实验 头针增多。比较可知，通过电磁铁的电流越大，电磁铁吸引大头针的数量越多，电磁铁的磁性越
强；
（3）如图丙所示，将导线绕在两个相同的铁钉上，构成两个简易电磁铁的串联电路。从图丙可以
看出，在电流相同情况下，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
实验结论 电磁铁磁性的强弱与线圈中的电流大小以及线圈匝数的多少有关。
（1）电磁铁的匝数一定时，线圈中通过的电流越大，电磁铁的磁性越强；
（2）线圈中通过的电流大小一定时，外形相同的线圈，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
22..电电磁磁铁铁的的特特点点和和应应用用
（1）电磁铁的特点
①磁性的有无可通过通断电流来控制；
②磁极的极性可通过改变电流的方向来实现；
③磁性的强弱可通过改变电流大小、线圈的匝数来控制。
（2）电磁铁在实际生活中的应用
①对磁性材料有力的作用。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；
②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、磁疗设备、
测量仪器以及研究微观粒子的加速器等。
【典例2】（2024·河南省直辖县级单位·一模）为探究巨磁电阻（GMR）的特性，实践小组设计了
如下电路。两电路中电源电压都不变，实验发现，当闭合S1、S2后，滑片P向左滑动过程中，指示灯明
显变亮，则下列说法正确的是（ ）。A．电磁铁右端为N极
B．滑片P向左滑动过程中，电磁铁的磁性减弱
C．滑片P向左滑动时，指示灯电路的总功率变小
D．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小
知知识识点点三三、、电电磁磁继继电电器器
11..定定义义：：电磁继电器是利用低电压、弱电流的通断，来间接控制高电压、强电流电路的通断的装
置，其实质就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。含电磁铁的电路称为低压控制电路，被控制的
电路称为高压工作电路。
22..构构造造及及工工作作原原理理：：电磁继电器的电路包括低压控制电路、高压工作电路两部分，如图所示。
控制电路接通时，电磁铁产生磁性吸下衔铁，动、静触点接触，接通工作电路；控制电路断开时，
电磁铁失去磁性，在弹簧作用下释放衔铁，动、静触点分离，工作电路断开。从而通过控制电路的通断
来控制工作电路的通断。
33..电电磁磁继继电电器器的的应应用用
利用电磁继电器可以通过控制低压电路通断间接控制高压电路的通断，使人避免高压触电的危险，
远离高电压
如大型变电站的高压开关等。
远离有害环境 利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等有害环境，实现远距离控制。如核电站中的开关等。
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
实现自动控制
断，还可以实现对温度、压力、或光照的自动控制。如水位自动报警器、温度自动报警器等。
【典例3】（2024·江苏苏州·二模）夏天的紫外线较强，人们在户外活动时间过长，会造成皮肤灼
伤，甚至诱发皮肤癌。湾湾利用紫外光敏电阻对紫外线较灵敏的性质，设计了如图所示电路。当户外紫
外线增强到设定值时，S 闭合，电动机转动，遮阳棚上防紫外线的遮阳布展开。
2(1)电磁铁的上端为 极，为满足要求光敏电阻阻值随光的增强而 （选填“增大”或
“减小”）；调试时发现，当户外紫外线增强到设定值时，S 仍未闭合。为了达到设计要求，需要把滑
2
动变阻的滑片P向 （填“左”或“右”）移动；
(2)从安全用电的角度分析，进户线a应该是 线。
问问题题一一：：电电磁磁铁铁
1.电磁铁的构造及工作原理
解答此类题目要明确：
（1）电磁铁内部插入的铁芯是能够被磁化，且磁性在断电时就消失的软磁体；
（2）电磁铁，有电流时由磁性，无电流时无磁性；
（3）电磁铁磁性的强弱与电流大小和线圈的匝数的多少有关。
2.按要求连接电磁铁电路
（1）根据滑动变阻器对电磁铁强弱的影响正确选择滑动变阻器的接线柱；
（2）由小磁针静止时的指向和磁极间的相互作用规律标出电磁铁的N极；
（3）根据安培定则标出电磁铁上线圈中电流方向，找出电磁铁上电流的流入端和流出端；
（4）把标出电流流入端的电磁铁当作一个已知正、负接线柱的用电器，依次连接各元件即可。
3.含电磁铁电路的动态分析
（1）电路变化：分析电路中电学量（电流）的变化；
（2）电流的变化引起电磁铁磁性如何变化；
（3）电磁铁的吸引力如何变化；
（4）其他物理量的变化。
【典例1】（2024·重庆沙坪坝·二模）巨磁电阻效应是指某些材料在磁场增强时电阻明显减小的现
象，这一发现大大提高了磁、电信号转换的灵敏度，从而引发了硬盘技术的革命。如图是研究巨磁电阻
GMR特性的原理示意图。在闭合开关S、S 且滑片P向左滑动的过程中（灯丝未烧断），下列说法正确的
1 2
是（ ）。A．电磁铁的左端为S极
B．电磁铁的磁性减弱
C．巨磁电阻GMR电阻增大
D．灯泡明显变亮
【变式1-1】（2024·山东潍坊·一模）图甲是某同学自制的“磁悬浮地球仪”，在地球仪中内嵌有
条形磁铁，利用底座中的电磁铁就可将其稳定地“悬浮”在空中，其工作原理如图乙所示。下列分析正
确的是（ ）。
A．电源的左端为负极
B．M点处磁感线方向竖直向下
C．滑片P向上移动可增加地球仪“悬浮”的高度
D．“悬浮”的稳定高度增加前后相比，电磁铁对地球仪的斥力不变
【变式1-2】（2024·江苏泰州·二模）汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其
柢指南。”如图甲，“柢”即握柄，是磁体的 极，司南之所以能指向南北方向，是由于受到
的作用。如图乙所示是某车间自动除尘装置的简化电路图。空气中尘埃量较少时，光源发出来的光被挡
板挡住了。当空气中尘埃量达到一定值时，由于尘埃的反射，部分光越过挡板射到光敏电阻上，光敏电
阻变小，电路中的电流增大，电磁铁的磁性 （增强/减弱/不变），在衔铁的作用下，开启自动
除尘模式。若图中a、b一个是除尘器，一个是指示灯，则 （a/b）是除尘器。
问问题题二二：：电电磁磁继继电电器器
电磁继电器的电路连接
（1）区分控制电路和工作电路；（2）分析外部条件的变化引起控制电路中电阻和电流的变化；
（3）分析控制电路中电流的变化引起电磁继电器衔铁的动作；
（4）分析衔铁动作对工作电路的影响，根据设计要求连接电路。
【典例2】（2024·海南海口·模拟预测）如图是某动物饮水机内监测水量的装置模型，水量表是由
，（选填“电流表”或“电压表”）改装的。当水量较低时，指示灯会亮的是 。
【变式2-1】（2023·四川宜宾·二模）如图所示是小明为学校楼道设计的智能照明电路，L是
“220V 22W”的节能灯，天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中的电源由两节干电池串联而
成，R为定值电阻，R为光敏电阻，其阻值随着光照强度的变化而变化。下列说法正确的是（ ）。
1 2
A．晚上电磁铁的磁性应该比白天时更强
B．光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小
C．当光照强度增强时，电压表示数将减小
D．当光照强度增强时，控制电路的总功率变小
【变式2-2】（23-24九年级下·河南南阳·阶段练习）如图所示是某商场电梯限载报警器的原理
图，图中R是最大阻值为100Ω的变阻器，不计导线和电磁铁线圈的电阻，压敏电阻R所受压力大小等
0
于电梯承载的重量，且阻值随所受压力大小的变化如表所示，电源1的电压保持6V不变。下列说法正确
的是（ ）。
F/（×10³ 4.
… 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 …
N） 0
12
R/Ω … 85 55 35 20 10 …
0A．闭合开关S 和S，电梯承载的重量增加时，通过线圈的电流变小
1 2
B．当电梯超载时，限载报警器通过电铃报警，切断电梯升降电路保障运行安全
C．现要适当调低电梯的限载重量，应把变阻器R的滑片适当向右端移动
0
D．线圈中的电流达到0.05A时，衔铁会被吸下，电梯的最大承载重量为
【【基基础础强强化化】】
1.（2024·河南开封·二模）如图是调光天窗工作原理图，R为定值电阻，R 为光敏电阻。当外界
0
光照较强时，启动电动卷帘适时调整进光量；当外界光照较弱时，能自动启动节能灯 L 给予补光。下列
有关说法正确的是（ ）。
A．电动卷帘装置与节能灯 L 是串联的
B．开关S 闭合时，电磁铁的上端是N 极
C．当光照强度增加时，电磁铁的磁性将减弱
D．要在环境光线更弱时才启动节能灯L， 则应换阻值较小的R
0
2.（2024·辽宁本溪·二模）如图为乐乐设计的一个利用电磁铁自动升起道闸杆的模拟装置。车牌
识别成功相当于图中开关S闭合，道闸杆OA部分在电磁铁的作用下便会自动升起，则（ ）。
A．B处悬挂的可以是铜柱B．闭合开关后，电磁铁的上端为S极
C．电磁铁是利用电磁感应原理制成的
D．若向上调节滑动变阻器滑片P，道闸杆上B点受到向下的拉力F会变大
3.（2024·天津河西·一模）物理实践活动中，小明同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警
电路”，如图所示。热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，将其安装在需要探测温度的地方。当探测温
度正常时，仅指示灯亮；当探测温度升高到某一设定值时，仅警铃响。为了达到上述要求，警铃应安装
在（ ）。
A．位置a B．位置b C．位置c D．无法判断
4．（2024·陕西咸阳·模拟预测）如图是“探究影响电磁铁磁性强弱的影响因素”的电路图。S 是
一个单刀双掷开关， A 是悬挂在固定弹簧下的铁块，B 是可以改变线圈匝数的电磁铁（线圈的电阻不
计），已知电源电压恒为6 V， 定值电阻R 的阻值为30 Ω，滑动变阻器的阻值变化范围为0~20 Ω，下
列说法正确的是（ ）。
A．电磁铁的上端为N 极
B．保持滑动变阻器的滑片 P 位置不变，当S 由1改接2时，弹簧的长度变长
C．S接1不变，滑片 P 滑动时，定值电阻 R 的电功率变化范围是0.432~1.2 W
D．判断电磁铁的磁性强弱，所用探究方法是等效替代法
5.（2024·陕西西安·模拟预测）小明利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有加热、
保温等功能的恒温（40℃）加热器，温度40℃时热敏电阻 ，它的阻值随温度的升高而增大，电
压 ，定值电阻 ，工作电路 ， ， 。下列说法中正确的是（
）。A．电磁铁通电时其上端为S极
B．温度降低时控制电路中的电流变小
C．温度40℃时，控制电路的电流为0.03A
D．工作电路在加热状态下每分钟消耗电能
6.（2024·山东日照·二模）如图是CO浓度的检测电路示意图。气敏电阻 的阻值随CO浓度升高而
减小，闭合开关S，当CO浓度高于某一设定值时，电铃报警。下列说法正确的是（ ）。
A．电磁铁的上端是N极 B．电铃应接在A和B之间
C．当CO浓度升高时电磁铁的磁性减弱 D．若电源2电压减小，则CO的报警浓度会升高
7．（2024·云南昆明·一模）下图为一款自动照明灯工作原理图。工作电路中有规格为“220V 40
W”的灯泡 和规格为“220V 100W”的灯泡 ，天暗时灯自动发光，天亮时灯自动熄灭。控制电路中
电源电压U恒为6V，定值电阻 为200Ω。在一定范围内，光敏电阻R的阻值随光照强度的增大而减
小。电磁铁的线圈电阻忽略不计，当天色渐暗，通过线圈的电流为0.02A时，恰好启动工作电路的照明
系统。下列选项正确的是（ ）。
A．开关S闭合后电磁铁上端为N极
B．随着光照强度减小，光敏电阻R的阻值增大，电磁铁的磁性增强
C．两盏灯均正常发光时，通过 和 的电流比为5∶2
D．照明系统恰好启动时，光敏电阻R的阻值为100Ω
8.（2024·河南周口·模拟预测）图甲是某养生壶的简化电路。控制电路中电源电压为6V，R为热
0
敏电阻，其阻值随水温变化的图像如图乙所示，R为滑动变阻器，电磁继电器线圈电阻不计，当继电器线圈电流达到60mA时，衔铁会被吸下。R、R为电加热丝。下列相关描述正确的是（ ）。
1 2
A．电磁继电器工作时利用了电流的磁效应
B．如果设定水温达到100℃时停止加热进行保温，则滑动变阻器接入的阻值为100Ω
C．滑动变阻器滑片右移，则可以降低设定的水温
D．为使用方便，养生壶的电源线应该长一些细一些
9.（2024·天津河东·二模）如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR 是巨磁电阻（在磁
场中电阻随磁场的增强而减小）。电源电压不变，闭合开关Sₗ、S₂，电磁铁的右端为 极；将滑片P
向右滑动，指示灯亮度变 （选填“亮”或“暗”）。
10．（2024·江苏泰州·二模）如图所示为一恒温箱温控电路，包括控制电路和加热电路两部分，
电热丝和热敏电阻R均置于恒温箱内，热敏电阻R的阻值随温度升高而减小。恒温箱温控电路工作原理
是：当恒温箱中温度上升到设定温度t，通过电磁铁线圈的电流达到I₀时，衔铁被吸合，电热丝停止加
热。图中电磁铁的上端是 极；加热电路中电源接在 （选填“a、b”“c、d”或“e、f”）
两端；若滑动变阻器R'滑片保持不动， 适当降低电源电压，则恒温箱设定的温度将 （选填“提
高”、“降低”或“不变”）。
11．（2024九年级下·全国·专题练习）电磁铁及其应用
（1）结构：内部插入 的通电螺线管；
（2）原理：电流的 效应；
（3）实验：探究电磁铁磁性强弱与什么因素有关因素
探究方
法； 法（电磁铁的强弱可通过吸引铁钉的多少来判断）
法
匝数一定时，通过的 越大，磁性越强；电流一定时， 越多，磁性越
结论
强
（4）优点
①磁性有无可以通过 来控制；
②磁性强弱可以通过线圈中 和 来控制；
③磁极方向可以由电流方向和线圈绕向来控制。
（5）应用：电磁继电器
①实质：利用 来控制工作电路的一种开关；
②工作原理图；
③作用：利用 、弱电流控制 、强电流工作电路。
【【素素养养提提升升】】
11．（2024·河南洛阳·一模）创新小组的同学们为学校食堂设计了一个可自动注水的储水池。如
图是它的简化装置图，电源电压一定。控制电路中， 为压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化， 为
定值电阻。闭合开关 、 ，当池中水位上升到一定高度时，触点分离，工作电路断开，注水装置自动
停止注水，当池中水位下降到一定位置时，触点连接，工作电路接通，注水装置自动开始注水。下列分
析正确的是（ ）。
A．水位上升时，电磁铁磁性变弱 B．水位上升时，通过 的电流变小
C．水位下降时， 的电功率变小 D．水位下降时， 的阻值会变大
12．（2024·河南南阳·一模）如图所示， 是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小，R是电阻箱（已调至合适阻值），它们和电磁继电器组成自动控制电路来控制路灯，白天路灯熄灭，夜晚
路灯亮起。下列说法正确的是（ ）。
A．电路工作时，电磁铁上端为S极
B．给路灯供电的电源应接在b、c两端
C．控制电路电源电压减小后，傍晚时路灯比原来早一些亮
D．路灯发光时把电能全部转化为光能
13．（2024·内蒙古通辽·二模）某小区因暴雨引起车库积水，部分车辆被淹。小帅同学看到新闻
后，设计了如图所示的车库积水自动报警器，金属块A和B分别固定在车库地面附近适当高处，若车库积
水水面到达B处时，控制电路接通，此时工作电路中的 （选填“灯亮”或“铃响”），通电螺
线管上方为 （选填“N”或“S”）极。
14．（23-24九年级上·辽宁沈阳·阶段练习）某同学设计的冬季家庭温度自动控制器的工作原理如
图所示。当室内温度低于25℃时温控开关闭合，绿灯不亮，加热电阻工作，温控开关断开，绿灯亮，表
示温度已经达到25℃。请根据以上要求，用笔画线代替导线。
【【能能力力培培优优】】
15．（2024·陕西·中考真题）小明为老师设计了一个电保温杯，在杯内水量不低于最低水位线的
情况下，可将水温控制在45℃到55℃之间（即保温区间为45~55℃）。他用到的器材有电磁继电器、电
热丝R和R、定值电阻R、热敏电阻R、电源和开关等，其电路如图-1所示。控制电路中，R阻值随温
1 2 0 t t
度变化的情况如表格所示。当线圈中电流 时，电磁铁将衔铁吸下，触点 接触，时，电磁铁将衔铁释放，触点 接触。工作电路电压为220V，其中低温挡功率为25W，高温挡功率为
200W。请你分析计算：
4 6
30 35 40 50 55 60 70
5 5
9 2
195 155 120 65 45 30 15
0 0
(1)闭合开关S、S，当电保温杯中水的温度低于45℃时，R阻值较大，线圈中电流较小，触点
1 2 t
接触，电热丝R接入电路，此时工作电路为 （选填“高温”或“低温”）挡，R的阻值为
2 2
。
(2)某次测试过程中，小明在杯中加入0.2kg温度为30℃的水，闭合开关S、S，并测出从开关闭合
1 2
到衔铁被吸下的时间为2.5min，本次测试过程的加热效率是多少？［水的比热容为 ］
(3)电磁铁线圈电阻忽略不计，则控制电路的电源电压是多少？R阻值是多少？
0
(4)小明想通过优化电路，再增加一个保温区间，且新增保温区间的最高温度为65℃请你帮助小明，
在图2虚线框中画上适合的元件，将改进后的电路补充完整，并在图中标出元件的阻值规格。（此问不
要求写出计算过程）
16．（2024·福建漳州·二模）道路被损坏的一个重要原因是车辆严重超载。为了抓拍超载车辆，
学校的科技小组设计了一个“汽车超载记录器”，其电路原理图如图甲。已知控制电路的电源电压
U=10V，线圈电阻R=5Ω，保护电阻R=10Ω。当车辆经过水平检测点时，R阻值与压力变化的关系如图乙
0 1 x
所示。当电压表示数U≥4V时，继电器的衔铁被吸下，工作电路中的照相机就开始抓拍。某总质量为
1
1.5×104kg的汽车，轮胎与路面接触的总面积为0.3m2。求：
（1）该汽车对水平路面的压强；
（2）通过计算说明该车是否被抓拍；
（3）为了延长某大桥的使用寿命，将控制电路电源电压降为6V，要抓拍m ≥30t的车，则R要更
总 1
换多大的电阻。
