活學活用電磁繼電器

王麗平，中學物理高級教師，從事物理教學工作28年，全國中學生物理競賽優秀輔導員，蘇州市試題“命、解、評”競賽一等獎獲得者，有多篇論文在省市級刊物上發表，電磁鐵是電流的磁場知識的應用，電磁繼電器是電鈴等自動控制裝置中的重要部件，其實質是電磁鐵控制的開關，本知識點主要考查的內容是電磁鐵與電磁繼電器的概念，電磁鐵磁性強弱的影響因素，電磁繼電器的工作原理及應用，下面我們就從以下幾方面來學習電磁鐵和電磁繼電器。

一、電磁鐵的概念

在通電螺線管內部插入鐵芯就構成了電磁鐵，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，電磁鐵的特點就是電磁鐵通電時有磁性，斷電時無磁性，電磁鐵的磁性有無可方便地通過通斷電流來控制。

電磁鐵磁性強弱與電流的大小、線圈匝數及有無鐵芯有關，匝數一定時，通人的電流越大，電磁鐵的磁性越強；電流一定時，外形相同的螺線管匝數越多，電磁鐵的磁性越強，電流和線圈匝數一定時，有鐵芯的電磁鐵比無鐵芯的電磁鐵磁性強。

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

A.線圈匝數越多，磁性越強。

B.線圈中電流越大，磁性越強

C.拔出線圈中的鐵釘，磁性變弱

D.改變電流方向，磁場方向改變

解析：由圖可知，有兩個匝數不同的螺線管，電磁鐵磁性強弱可通過比較電磁鐵吸引大頭針的多少來反映，故選項A可探究：調節滑動變阻器可以改變電流的大小，比較電磁鐵吸引大頭針的數目變化，得到電磁鐵磁性強弱。故選項B可探究：拔出鐵釘，比較拔出前后電磁鐵吸引大頭針的數目變化，得到電磁鐵磁性強弱，故選項C可探究：改變電流方向，磁場方向是否改變不能通過比較電磁鐵吸引大頭針的數目變化來判斷，故選項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控制工作電路的一種開關。

電磁繼電器的構造如圖2所示，A是電磁鐵，B是銜鐵，C是彈簧，D是動觸點，E是靜觸點，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：電磁鐵通電時有磁性，把銜鐵吸引下來，動觸點D和靜觸點E接觸，將工作電路接通，工作電路工作；電磁鐵斷電時失去磁性，彈簧把銜鐵B拉起，動觸點D和靜觸點E分離，切斷工作電路。

例2如圖3是汽車啟動裝置電路簡圖，當鑰匙插入鑰匙孔并轉動時，下列說法中正確的是（）。

A.電磁鐵上端為S極，觸點B與C斷開。汽車啟動。

B.電磁鐵上端為S極，觸點B與C接通，汽車啟動。

C.電磁鐵上端為N極，觸點B與C斷開。汽車啟動。

D.電磁鐵上端為N極，觸點B與C接通，汽車啟動。

解析：在電磁繼電器中由電磁鐵組成的這部分是控制電路，當鑰匙插入鑰匙孔并轉動時，控制電路接通，電磁鐵通電，相當于一個條形磁鐵，此時電流方向自上而下通過螺線管，其極性由安培定則來判斷，可知電磁鐵上端為S極，吸引銜鐵A向下，使觸點B向右與C接通，電動機所在工作電路接通，電動機開始工作，汽車啟動，所以選項B正確，選B，

三、電磁鐵和電磁繼電器的聯系及應用

電磁鐵的特點是電磁鐵的磁性強弱和磁極是可以控制的，電磁鐵在電磁起重機、磁懸浮列車、電磁選礦機、電鈴、電磁自動門等方面都有應用。

電磁繼電器與電磁鐵的聯系：電磁繼電器就是利用電磁鐵控制工作電路通斷的開關，電磁繼電器利用了“電磁鐵磁性的有無可以通過電流的有無來控制”這一特點，實現對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、強電流電路，還可以實現遠距離操縱和生產自動化，在現代生活中起著越來越重要的作用，電磁繼電器的典型應用有水位自動報警器、溫度自動報警器等。

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

電磁繼電器及其應用類題目與實際結合緊密，電路圖較為復雜，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系，同時確定電磁鐵電路中電流增大使銜鐵被吸下來的條件，此類題目將迎刃而解。