活學(xué)活用電磁繼電器

王麗平，中學(xué)物理高級(jí)教師，從事物理教學(xué)工作28年，全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽優(yōu)秀輔導(dǎo)員，蘇州市試題“命、解、評(píng)”競(jìng)賽一等獎(jiǎng)獲得者，有多篇論文在省市級(jí)刊物上發(fā)表，電磁鐵是電流的磁場(chǎng)知識(shí)的應(yīng)用，電磁繼電器是電鈴等自動(dòng)控制裝置中的重要部件，其實(shí)質(zhì)是電磁鐵控制的開(kāi)關(guān)，本知識(shí)點(diǎn)主要考查的內(nèi)容是電磁鐵與電磁繼電器的概念，電磁鐵磁性強(qiáng)弱的影響因素，電磁繼電器的工作原理及應(yīng)用，下面我們就從以下幾方面來(lái)學(xué)習(xí)電磁鐵和電磁繼電器。

一、電磁鐵的概念

在通電螺線管內(nèi)部插入鐵芯就構(gòu)成了電磁鐵，電磁鐵的鐵芯用鐵而不用鋼的原因是鐵磁化后磁性容易消失，鋼磁化后磁性不易消失，電磁鐵的特點(diǎn)就是電磁鐵通電時(shí)有磁性，斷電時(shí)無(wú)磁性，電磁鐵的磁性有無(wú)可方便地通過(guò)通斷電流來(lái)控制。

電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流的大小、線圈匝數(shù)及有無(wú)鐵芯有關(guān)，匝數(shù)一定時(shí)，通人的電流越大，電磁鐵的磁性越強(qiáng)；電流一定時(shí)，外形相同的螺線管匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強(qiáng)，電流和線圈匝數(shù)一定時(shí)，有鐵芯的電磁鐵比無(wú)鐵芯的電磁鐵磁性強(qiáng)。

例1（2016·常州）小明用如圖1所示的裝置探究電磁鐵的性質(zhì)，只用該裝置，以下結(jié)論無(wú)法探究的是（）。

A.線圈匝數(shù)越多，磁性越強(qiáng)。

B.線圈中電流越大，磁性越強(qiáng)

C.拔出線圈中的鐵釘，磁性變?nèi)?/p>

D.改變電流方向，磁場(chǎng)方向改變

解析：由圖可知，有兩個(gè)匝數(shù)不同的螺線管，電磁鐵磁性強(qiáng)弱可通過(guò)比較電磁鐵吸引大頭針的多少來(lái)反映，故選項(xiàng)A可探究：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器可以改變電流的大小，比較電磁鐵吸引大頭針的數(shù)目變化，得到電磁鐵磁性強(qiáng)弱。故選項(xiàng)B可探究：拔出鐵釘，比較拔出前后電磁鐵吸引大頭針的數(shù)目變化，得到電磁鐵磁性強(qiáng)弱，故選項(xiàng)C可探究：改變電流方向，磁場(chǎng)方向是否改變不能通過(guò)比較電磁鐵吸引大頭針的數(shù)目變化來(lái)判斷，故選項(xiàng)D不能探究，選D。

二、電磁繼電器的概念及工作原理

電磁繼電器就是利用電磁鐵來(lái)控制工作電路的一種開(kāi)關(guān)。

電磁繼電器的構(gòu)造如圖2所示，A是電磁鐵，B是銜鐵，C是彈簧，D是動(dòng)觸點(diǎn)，E是靜觸點(diǎn)，電磁繼電器可分為低壓控制電路和高壓工作電路，電磁繼電器的工作原理是：電磁鐵通電時(shí)有磁性，把銜鐵吸引下來(lái)，動(dòng)觸點(diǎn)D和靜觸點(diǎn)E接觸，將工作電路接通，工作電路工作；電磁鐵斷電時(shí)失去磁性，彈簧把銜鐵B拉起，動(dòng)觸點(diǎn)D和靜觸點(diǎn)E分離，切斷工作電路。

例2如圖3是汽車啟動(dòng)裝置電路簡(jiǎn)圖，當(dāng)鑰匙插入鑰匙孔并轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是（）。

A.電磁鐵上端為S極，觸點(diǎn)B與C斷開(kāi)。汽車啟動(dòng)。

B.電磁鐵上端為S極，觸點(diǎn)B與C接通，汽車啟動(dòng)。

C.電磁鐵上端為N極，觸點(diǎn)B與C斷開(kāi)。汽車啟動(dòng)。

D.電磁鐵上端為N極，觸點(diǎn)B與C接通，汽車啟動(dòng)。

解析：在電磁繼電器中由電磁鐵組成的這部分是控制電路，當(dāng)鑰匙插入鑰匙孔并轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，控制電路接通，電磁鐵通電，相當(dāng)于一個(gè)條形磁鐵，此時(shí)電流方向自上而下通過(guò)螺線管，其極性由安培定則來(lái)判斷，可知電磁鐵上端為S極，吸引銜鐵A向下，使觸點(diǎn)B向右與C接通，電動(dòng)機(jī)所在工作電路接通，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作，汽車啟動(dòng)，所以選項(xiàng)B正確，選B，

三、電磁鐵和電磁繼電器的聯(lián)系及應(yīng)用

電磁鐵的特點(diǎn)是電磁鐵的磁性強(qiáng)弱和磁極是可以控制的，電磁鐵在電磁起重機(jī)、磁懸浮列車、電磁選礦機(jī)、電鈴、電磁自動(dòng)門(mén)等方面都有應(yīng)用。

電磁繼電器與電磁鐵的聯(lián)系：電磁繼電器就是利用電磁鐵控制工作電路通斷的開(kāi)關(guān)，電磁繼電器利用了“電磁鐵磁性的有無(wú)可以通過(guò)電流的有無(wú)來(lái)控制”這一特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作電路的通斷控制。

電磁繼電器控制電路的好處是可以用低電壓、弱電流控制高電壓、強(qiáng)電流電路，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱和生產(chǎn)自動(dòng)化，在現(xiàn)代生活中起著越來(lái)越重要的作用，電磁繼電器的典型應(yīng)用有水位自動(dòng)報(bào)警器、溫度自動(dòng)報(bào)警器等。

例3某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)中，通過(guò)查閱資料，查到了一種由半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻的阻值隨溫度變化的曲線（圖4），并設(shè)計(jì)了圖5所示的溫度自動(dòng)控制裝置，已知電磁繼電器的線圈電阻R_o。為50Ω，左側(cè)控制電路電源電壓為6V，當(dāng)電磁繼電器線圈中的電流大于或等于20mA時(shí)，電磁繼電器的銜鐵被吸下，右側(cè)發(fā)熱電路就斷開(kāi)，求此溫度自動(dòng)控制裝置安放在溫箱中能將溫度控制在多少攝氏度？

電磁繼電器及其應(yīng)用類題目與實(shí)際結(jié)合緊密，電路圖較為復(fù)雜，但只要分析清楚電磁繼電器的控制電路和工作電路的連接關(guān)系，同時(shí)確定電磁鐵電路中電流增大使銜鐵被吸下來(lái)的條件，此類題目將迎刃而解。