2020—2021学年浙教版八年级科学下册讲义 1.3 电磁铁的应用

第3节电磁铁的应用
〖要点整理〗
1.电磁铁――带铁芯的通电螺线管。

电磁铁与普通磁铁相比，电磁铁容易控制，它的磁性有无可以由通断电控制，它的磁性强弱可以由电流的大小控制，它的磁极的方向可以由变换通电方向来控制。

判断电磁铁磁性的强弱（转换法）：根据电磁铁吸引大头针的数目的多少来判断电磁铁磁性的强弱。

2.影响电磁铁磁性强弱的因素（控制变量法）：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数的多少
结论（1）：在电磁铁线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强。

结论（2）：电磁铁的磁性强弱跟铁芯有关，有铁芯的磁性越强。

结论（3）：当通过电磁铁的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。

3.电磁铁的优点
（1）电磁铁磁性有无，可由电流的有无来控制。

（2）电磁铁磁性强弱，可由电流大小和线圈匝数的多少来控制。

（3）电磁铁的磁性可由电流方向来改变。

4.电磁铁的应用：电铃、电磁起重机、电磁继电器、磁悬浮列车等。

⑴电磁继电器：由电磁铁控制的自动开关，分为控制电路和工作电路，可用低电压弱电流
控制高电压强电流，进行远距离操作和自动控制。

⑵磁悬浮列车：同名磁极互相排斥。

⑶电话：组成：话筒、听筒。

基本工作原理：振动、变化的电流、振动。

〖例题解析〗
例如图所示, 在电磁铁的正上方用弹簧挂一条形磁铁。

当开关闭合后, 条形磁铁与电磁铁的
相互作用为_____( 填“吸引”或“排斥”) 。

当滑片P 从b 端到a 端的滑动过程中, 弹簧
的长度会变____( 填“长”或“短”)。

解析：根据图像可以知道电流是从上流向下，根据右手螺旋定则，四指弯曲方向沿电流方向，
大拇指所指的为磁场方向也就是N极方向。

判断可得螺线管下端为N，上端为S，同名磁极
相排斥，因此条形磁铁和电磁铁相互排斥。

滑片P从b端到a端的滑动过程中，电阻变大电流变小，磁场减弱，因此斥力变小，条形磁铁受力平衡，重力等于斥力加弹力。

条形磁铁斥力变小，重力不变，弹力变大，伸长的长度变长。

答案：排斥；长；
〖巩固基础〗
1.玩具小船上固定有螺线管（有铁芯）、电源和开关组成的电路，如图所示，把小船按图示的方向放在水面上，闭合开关，船头最后静止时的指向是（）
A.向东
B.向南
C.向西
D.向北
2.如图所示，闭合开关后将变阻器的滑片向右移动，下列说法正确的是（）
A.电路总电阻变小
B.电流表读数变大
C.电磁铁的磁性增强
D.弹簧测力计示数变小
第1题第2题第3题第4题
3.电梯为居民出入很大的便利，出于安全考虑，电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图所示，R1为保护电阻，R2为压敏电阻，其阻值随压力增大而减小，下列说法正确的是（）
A.电磁铁是根据电磁感应原理制成的
B.工作时，电磁铁的上端为S极
C.超载时，电磁铁的磁性减小
D.正常情况下（未超载时），K与B接触
4.如图所示为条形磁铁和电磁铁，虚线表示磁感线，则甲、乙、丙、丁的极性依次是（）
A.S、N、S、S
B.N、N、S、N
C.S、S、N、N
D.N、S、N、N
5.陈华在课外活动实验中，用导线绕成一个线圈自制成一个电磁铁，实验中，他希望获得更强的磁性，设计了以下几种方案，不可能实现的是（）
A.增加电路中电池的节数
B.增加线圈匝数
C.将电源的正、负极对调
D.在线圈中插入一根铁钉
6.如图所示是温度自动报警器，当温度达到℃时，电铃发声报警，此时电磁铁的左端是极。

第6题第7题第8题
7.如图所示，是直流电铃的工作原理示意图。

铃锤与衔铁一端固定，衔铁与弹性片相连，在自然情况下弹性片是和螺钉接触的。

接通电源，电磁铁具有从而吸引衔铁，铃锤敲击铃碗发声，同时弹性片与螺钉
导致断电，此时电磁铁释放衔铁，弹性片又和螺钉使电路通电，铃碗发声，如此往复循环。

8.超市里的电梯，有人乘时运行较快，无人乘时为了节能运行较慢。

利用电磁继电器可以设计这样的电路，请按照要求用笔画线代替导线将图中的控制电路和工作电路分别连接完整。

其中R1是压敏电阻（受到压力时阻值较小，不受压力时阻值很大），R2是限流电阻（如果串联在电路中可减小电路中的电流）。

9.电梯为居民上下楼带来很大的便利，出于安全考虑，电梯设置了超载自动报警系统，其工作原理如图所示，电梯厢底层装有压敏电阻R1，R2为保护电阻，K为动触点，A、B为静触点，当出现超载情况时，电铃将发出报警声，电梯停止运行，下列说法正确的是（）(双选)
A.电梯工作时电磁铁的上端为N极
B.电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关
C.电梯未超载时动触点K与静触点B接触
D.电梯超载时报警说明压敏电阻的阻值随压力增大而减小
10.如图是一种水位自动报警器的原理示意图，当水位升高到金属块A处时（）
A.红灯亮、绿灯灭
B.红灯灭、绿灯亮
C.红灯亮、绿灯亮
D.红灯灭、绿灯灭
第9题第10题第11题11.小明同学设计了一个电动按摩棒，其结构示意图如图所示，ABO可以看做是一个杠杆，O为支点，B处有一个条形磁体，A为按摩槌头。

当电磁铁输入方向改变的交流电时，条形磁体会受到引力或斥力，带动按摩槌头A振动。

某一时刻，电磁铁与条形磁体间的磁感线如图所示，请画出此时：
（1）磁感线方向并标出电磁铁上的磁极。

（2）螺线管中的电流方向。

（3）条形磁体所受磁力的示意图。

〖提高能力〗
1.如图所示是简易压力传感器的原理图，弹簧甲连接在A、B两绝缘板之间，B板固定，滑动变阻器R的滑片P 与A板相连，并可随A板一起运动。

弹簧乙下端挂有一永磁体，永磁体正下方有一电磁铁，E为电源，R0为定值电阻。

开关S闭合，电路接通后，电压表示数为U1，弹簧乙的总长度为l1；当用力F向下压弹簧甲后，电压表示数为U2，弹簧乙的总长度为l2，则U1 U2，l1 l2 (以上两空均选填“＞”、“＜”、“＝”)。

第1题第2题
2.如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的原理示意图。

其中，R是光敏电阻，光敏电阻的阻值R随光照度的增强而减小。

白天，通过太阳能电池板与蓄电池回路将太阳能转化为化学能储存在大容量蓄电池内。

傍晚，当光照度小于一定值时，通过蓄电池与LED回路，路灯开始工作。

请用笔画线将电路原理图连接完整，使工作电路能正常工作(与触点的接线只能接在静触点上，图中已给出静
触点D、E、F、G的四根引线；连线不能交叉)
3.如图甲所示为猴子荡千秋的游戏装置，闭合电键后，猴子就会绕上方的横梁往复振荡。

其内部电路基本结构如图乙所示（实现往复振荡的电路图中未画出）。

（1）开关闭合后，螺线管中产生磁场，其上方是极。

（2）要让猴子动起来，下列设计和原理中，错误或不合理的是（）
A.应用了电流的磁效应
B.应用了电磁感应的原理
C.应用了电动机的原理
D.螺线管安装在底盘内，直导线安装在猴子的座位内
4.为避免汽车超速行驶带来的危害，某校科技创新小组设计了如图所示的一个装置来自动限制车速。

电路中电源电压为6V，保护电阻R0的阻值是5Ω，R x是一个阻值随车速增大而减小电阻元件（装置中其它的电阻忽略不计）。

开关S闭合后，螺线管A的上端相当于电磁铁的极；当车速增大时，电磁铁的磁性会（选填“增强”、“减弱”或“不变”）；当车速达到130km/h时，电路中电流恰好为1A，电磁铁刚好能够吸下衔铁B，使油门C喷油量受到限制而控制车速，此时，R x的阻值为Ω。

5.如图所示是一种“闯红灯违规证据模拟器”的工作原理，光控开关接收到红光时会自动闭合，压敏电阻若同时受到车的压力，其阻值变小，电磁铁的磁性因电路中电流的改变而变（选填“强"或“弱”），当电流变化
到一定值时，衔铁与触点（选填“1”或“2”）接触，电控照相机工作，拍摄违规车辆。

6.小敏设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，如图甲，拍摄照片记录机动车辆闯红灯时的情景。

工作原理：当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化引起电流变化到一定值时，继电器的衔铁就被吸下，工作电路中的电控照相机工作，拍摄违规车辆。

光控开关未受到该种光照射自动断开，衔铁没有被吸引，工作电路中的指示灯发光。

回答下列问题：
(1)根据工作原理，将电路连接完整。

(2)要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到光(填“红”、“绿”或“黄”)时，自动闭合。

(3)由图乙可知，压敏电阻R的阻值随受到压力的增大而。

(4)已知控制电路电压为6V，继电器线圈电阻10欧，当控制电路中电流大于0.06安时，衔铁被吸引。

通过计算说明，只有质量超过多少千克的车辆违规时才会被拍照记录。

7.小明设计了一个道路限载报警器，原理如图甲，R0是变阻器，R是压敏电阻，R的电阻大小随压力大小变化关系如图乙，当超载车辆通过压敏电阻时，限载报警器就会报警。

（1）调试好电路，闭合开关S1和S2，当超载车辆通过时，限载报警器会（填“灯亮”、“铃响”）。

（2）交通主干道的抗压能力一般比村道路要强得多，若把村道路限载报警器应用到主干道，就要适当调高报警器的限载重量，下列操作可行的是（填编号）
A.把变阻器R0的滑片适当左移
B.把电源I的电压适当增大
C.把弹簧AB的A端适当左移
D.把电磁铁C适当右移
第8题第7题
8.如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示。

已知继电器的线圈电阻Ro=15Ω，左边电源电压为6V恒定不变。

当继电器线圈中的电流大于或等于l5mA 时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。

(1)请简要说明该自动控制装置的工作原理。

(2)计算说明该空调的启动温度是多少?
(3)为了节省电能，将空调启动温度设定为25℃，控制电路中需要再串联一个多大的电阻?
(4)改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案。

9.小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示。

将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。

图甲中继电器的供电电压U1=3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30Ω。

当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。

图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。

⑴由图乙可知，当环境温度为40℃时，热敏电阻阻值为____Ω。

当环境温度升高时，热敏电阻阻值将_______，继电器的磁性将________（均选填“增大”、“减小”或“不变”）。

⑵图甲中警铃的接线柱C应与接线柱______相连，指示灯的接线柱D应与接线柱_____相连（均选填“A”或“B”）。

⑶图甲中线圈下端P的磁极是_____极（选填“N”或“S”）。

⑷请计算说明，环境温度在什么范围内时，警铃报警。

10.小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如图甲所示。

他了解到这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如图乙所示。

闭合开关S，当继电器线圈中电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合。

已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，线圈的电阻为20Ω。

(1)车辆不超载时，工作电路中绿灯亮;当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载。

请你判断红灯是____(选填“L1”或“L2”)。

(2)某水平公路桥禁止质量大于或等于20t的车辆通行，要用小强设计的装置为此桥报警，R的阻值应调节为多少?(g取10N/kg)。

(3)在水平路面上，要使该装置报警，通过车辆的最小重力为多少?
(4)请你运用所学物理知识，说明超载的一项危害。

11.某同学学习了有关物理知识后，设想制作了一个电动充气泵，她画了如图所示的结构示意图，图中E为电流大小和方向都不断变化的交流电。

(1)你认为小文设想用到了哪些物理知识？（至少写3个）
○1
○2
○3
(2)若电流从电源的a端流入时，小磁铁向下运动，则此时电磁铁的
上端为极，小磁铁的下端为极。

12.李明用天然磁石仿制图甲所示的勺状的指南针--司南。

⑴他用的材料是图乙所示的天然磁石，该磁石的D端为 ______ （选填“北极”或“南极”）。

⑵他用该磁石的D端磨成勺柄，打磨成勺状指南针（即“司南”），再用细线将其悬挂，如图丙所示，司南静止时，勺柄指向地球的 ______。

⑶为增强司南的磁性，可用图丁所示装置，通过 ______ （填字母序号），来增强电磁铁对司南磁化的效果。

A.改变电源的正负极
B.让司南垂直放置在AB中点的正上方
C.增加电源的电压。