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专题 20.3 电磁铁 电磁继电器
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：
①磁场的强弱，可以通过电流的大小、线圈的匝数来控制；
②磁场的方向，可以通过电流的方向来控制；
③磁场的有无，可以通过开关的通断来控制。
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。
一、本节重点熟记以下基础知识
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。
二、探究影响电磁铁的磁性强弱的因素试题解法技巧
①首先从已有知识写出影响电磁铁磁性的因素：电流的大小与线圈的匝数；
②根据影响因素选择合理的器材，明确显示电磁铁磁性强弱的方法，然后利用控制变量法设计实验方案；
③最后根据实验现象得出结论。注意：实验结论要强调”在xxxx相同时”前提条件.
三、电磁铁的应用——电磁继电器
①首先要分清控制电路和工作电路；
②分析步骤：分析当电磁铁无磁性时，观察衔铁上的动触点与哪个静触点连接，进而明确工作电路的初始
工作状态；然后再分析当电磁铁有磁性时，观察衔铁上的动触点又与哪个静触点连接，进而明确工作电路
的末工作状态；
注意：对于“报警器”类工作电路，务必明确控制电路通电或断电的控制方法，从而明确电磁铁磁性的有
无。
知识点一：电磁铁
【例题1】（2019湖北宜昌）如图所示，是某学习小组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图。（1）要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过 来实现；要判断电磁铁的磁
性强弱，可观察 来确定。
（2）下表是该组同学所做实验的记录：
电磁铁(线圈) 50匝 100匝
实验次数 1 2 3 4 5 6
电流 / A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5
吸引铁钉的最多数目 / （枚） 8 10 7 11 14
① 比较实验中的1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是（ ）
A.电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越大电磁铁的磁性越强；
B. 电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越大电磁铁的磁性越弱；
C. 电磁铁的电流一定时，电磁铁磁性越强；
D. 电磁铁的电流一定时，电磁铁磁性越弱。
②比较实验中的1和4（或2和5或3和6），可得出的结论是（ ）
A.电磁铁线圈中的电流一定时，线圈的匝数越多电磁铁的磁性越强；
B. 电磁铁线圈中的电流一定时，线圈的匝数越多电磁铁的磁性越弱；
C. 电磁铁线圈中的匝数一定时，线圈中电流越大电磁铁的磁性越强；D. 电磁铁线圈中的匝数一定时，线圈中电流越大电磁铁的磁性越弱。
（3）在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出一个问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁
铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关？”
①你对此猜想是： ；
②现有大小不同的两根铁芯，利用本题电路说出你验证猜想的方法。
【答案】（1）移动滑动变阻器滑片；吸引铁钉的数目；（2）①A.②A.（3）有关，在同一螺线管中分别
插入细的和粗的铁芯 观察吸引铁钉的数目
【解析】（1）要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过移动滑动变阻器滑片来实现；要判断电磁铁的磁
性强弱，可观察吸引铁钉的数目来确定。
（2）①比较实验中的1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是：电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈
中的电流越大电磁铁的磁性越强。A选项符合题意。
②比较实验中的1和4（或2和5或3和6），可得出的结论是：电磁铁线圈中的电流一定时，线圈的匝数
越多学科网电磁铁的磁性越强。A选项符合题意。
（3）当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱与线圈内的铁芯大小有关，在同一螺线管中分别
插入细的和粗的铁芯 观察吸引铁钉的数目。
主要方法是控制变量法。
知识点二：电磁继电器
【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】L ；导体； L ．
1 2【解析】当水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 L 亮．当水位上涨时，水与金属 A接触，由于水是
1
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 L
2
灯发光．
1．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.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。
3.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．
一、选择题
1．（2019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S 后，下列四种情况相比较，指示灯最亮的是（ ）
2A．S 断开，滑片P在图示位置。
1
B．S 闭合，滑片P在图示位置。
1
C．S 闭合，滑片P在滑动变阻器最右端。
1
D．S 闭合，滑片P在滑动变阻器最左端。
1
【答案】D．
【解析】A．S 断开时，电磁铁无磁性，由题意可知 GMR的电阻最大，由I=U/R可知，右侧电路中电流最
1
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S 时，GMR所处的位置由无磁场变为有磁场，GMR的阻值减小；
1
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．
2.（2020湖南娄底模拟）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
3.（2019四川绵阳）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。
4.（2019四川达州）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
5．（2019•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。
四、实验探究题
6．（2020•青岛模拟）探究电生磁。
①根据图1可知：电流的磁场方向与 方向有关
②据图2可知：通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似。
③根据图2中小磁针的指向，标出电源的正、负极
④根据图3可知：电磁铁磁性的强弱跟 有关。
⑤要使图3中乙电磁铁的磁性增强，可以 。
【答案】①电流；②条形；③如图；④线圈匝数；⑤将滑动变阻器的滑片向左移动。
【解析】①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；
②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；
③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：；
④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。
⑤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。
7.（2019福建模拟题）为了探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素”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，通过线圈的电流相同时、线圈匝数相同时，有铁芯的电磁铁吸引大头针数目越多，表明它的磁性就越强．
（3）线圈的匝数相同、有无铁芯相同，图丙中滑动变阻器连入电路的电阻变短，电阻变小，电路中电流
增大，电磁铁吸引大头针增多，电磁铁的磁性增强．说明通过电磁铁的电流越大，它的磁性就越强．
（4）结论：影响电磁铁磁性强弱的因素有通过电磁铁的电流大小、线圈的匝数、有无铁芯
点评：（1）掌握电磁铁磁性强弱的影响因素．能用控制变量法和转换法探究电磁铁磁性强弱的影响因素．
五、综合能力题
8．（2019河南模拟题）如图所示为一恒温箱温控电路，包括工作电路和控制电路两部分。R为热敏电阻
（置于恒温箱内），阻值随温度变化的关系如图所示。恒温箱温控电路工作原理是：加热过程中，恒温箱
温度升高到一定值时，控制电路中电流会达到一定值，继电器的衔铁被吸合，工作电路停止加热。
（1）图中所示状态，电路处于加热还是未加热?
（2）恒温箱的温度为100℃时，继电器线圈中的电流达到20mA，衔铁被吸合，此时热敏电阻R消耗的功率
是多少?
（3）电阻R′有什么作用?
【答案】（1）加热。（2）热敏电阻R消耗的功率是0.02W。（3）一是保护电路，二是调节温控箱的控制
温度。
【解析】(1)图示中的状态，电热丝被接在了220V的电路两端，故电路处于加热状态中；（2）由热敏电阻
与温度的关系可得出，温度为100℃时的温度值，再由电流的大小即可计算它消耗的电功率；（3）由于
R′是滑动变阻器，故它在电路中的作用是保护电路和调节温控箱的控制温度。
