安装水位自动报警器
第3章 电磁及其应用 ·
安装水位自动报警器是浙教版八年级下册《科学》第3章第2节活动。电磁继电器用低电压控制高电压，是电与磁综合应用的高频载体。学生最易踩坑的是控制电路与工作电路接混、红绿灯接线位置搞反。优创优星科学馆（义乌1+1教育旗下）从结构到连线逐层拆解继电器原理与避坑解析，帮孩子把自动控制电路练扎实、把探究分拿稳。
实验情境
电磁继电器是自动控制电路中常用的一种元件 ，实际上它是用较小电流控制较大电流的一种自动开关。电磁继电器的工作原理：当线圈通电以后，铁芯被磁化产生足够大的电磁力 ，吸引衔铁并带动弹簧片，使动触点和静触点闭合或分开；当线圈断电后，电磁力消失 ，衔铁返回原来的位置，动触点和静触点又恢复到原来分开或闭合的状态。应用时只要把需要控制的电路接到触点上 ，就可利用电磁继电器达到控制电路的目的。
实验目标
- 理解电磁继电器的结构和工作原理。
- 学会连接水位自动报警器电路 ，认识它的工作过程。
- 了解电磁继电器在生活中的应用。
实验器材与材料
| 器材 | 用途 |
|---|---|
| 电磁继电器 | 核心元件，用控制电路通断切换工作电路 |
| 学生电源 | 分别为控制电路和工作电路供电 |
| 红、绿小灯泡各1个 | 红灯亮表示水位超警戒报警，绿灯亮表示水位正常 |
| 小灯座2个 | 固定红绿灯泡并接入电路 |
| 导线若干 | 连接控制电路与工作电路 |
| 盛有水的大玻璃缸 | 模拟水库水位变化场景 |
| 连接着导线的金属块 | 置于警戒水位处，水位上涨时接通控制电路 |
实验原理
电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、触点组成，实质是利用电磁铁控制工作电路通断的开关。水位报警器中，水位上涨接触金属块使控制电路接通，电磁铁产生磁性吸下衔铁，动触点与下方静触点接触，红灯电路接通报警
水位下降时弹簧使衔铁弹回，绿灯亮。
实验步骤与现象
1观察电磁继电器 1.阅读电磁继电器的说明书，并思
- 1观察电磁继电器
- 2阅读电磁继电器的说明书，并思考说明书上的电流和电压分别表示什么意思。
- 3观察电磁继电器。(1)对照电磁继电器的说明书，认识电磁继电器上接线柱的位置(如图1-18)，用手轻触衔铁，观察B、C接线柱之间是通过哪个触点接通的。当电磁铁通电时，它们是连接在一起的还是断开的?。当电磁铁不通电时，它们是连接在一起的还是断开的?。(2)观察A、B接线柱之间是通过哪个触点接通的。当电磁铁通电时，它们是连接在一起的还是断开的?。当电磁铁没有通电时，它们是连接在一起的还是断开的?。
2使用电磁继电器 1.把电磁继电器上的线圈通过开关
- 1使用电磁继电器
- 2把电磁继电器上的线圈通过开关接到电源上，组成控制电路。观察通电和断电时电磁继电器的动作情况。注意观察通电时哪两个触点相连，断电时哪两个触点相连。
- 3利用另外一个电源和小灯泡组成工作电路，通过电磁继电器来控制小灯泡的亮与灭。9
3安装水位自动报警器水位自动报警器是利用电磁继电器
- 1安装水位自动报警器水位自动报警器是利用电磁继电器工作的装置，请按以下要求连接图1-19所示的水位自动报警器电路：当水位在安全位置A以下时，绿灯亮；水位到达或超过安全位置A时，红灯亮。
高频翻车现场
【1+1教育避坑提醒】实验操作中最容易做废、最容易被扣分的关键点：
连接两个电路把工作电路的灯泡接进控制电路
后果：继电器无法实现控制功能，灯泡常亮或不亮
正确做法：电磁铁、金属块（水位触点）在控制电路；红绿灯泡在工作电路，两者通过触点联系
判断灯的亮灭水位上涨时认为绿灯亮
后果：报警逻辑写反，工作过程分析全错
正确做法：水位上涨接通控制电路→电磁铁吸下衔铁→下方触点闭合→红灯亮报警
分析衔铁动作认为电磁铁通电后把衔铁推上去
后果：触点通断判断相反
正确做法：电磁铁通电产生磁性，把衔铁吸下来（向下动作），弹簧断电时把它拉回去
实验图示
实验结论
水位到达警戒线时红灯亮（报警），水位低于警戒线时绿灯亮（正常）；电磁继电器实现了低电压控制高电压、小电流控制大电流的远距离自动控制。
拓展研究
- 1电磁继电器在家用汽车上有着广泛的应用，例如：转向信号闪光继电器、玻璃窗升降控制继电器等。如图 1-20 是利用电磁铁控制汽车启动的电路原理图，钥匙相当于控制电路的开关，请完成控制电路的连接，并说明电路的工作原理。 10实验六：装配直流电动机模型实验情境电梯是在一个叫作电梯升降井的竖直通道内上下运行的。电梯厢体的升降是由电动机牵引的。家庭生活中的电风扇、电冰箱、洗衣机、电动玩具等都离不开电动机，电动机已广泛应用于现代社会生活中。下面就让我们一起动手来组装一台电动机。实验目标
- 2进一步了解直流电动机的构造和工作原理。
- 3练习安装直流电动机的模型，提高动手操作能力。实验准备直流电动机模型，电池，滑动变阻器，开关，导线等。过程和方法 一、观察并装配直流电动机
- 4如图1-21 所示，把直流电动机模型的各个部件安装成整机。定子由永磁铁和极靴(极掌)组成，另外还附有一个电磁铁，电磁铁由一个绕在胶木骨架上的绝缘线圈组成。转子由装在同一轴上的电枢和换向器两部分组成。电枢是一个绕在转轴中间装有铁芯的线圈，电枢线圈的两根引线分别焊接在换向器的两个半圆形铜环上。转轴两端各有一个铁支架作轴承，整个模型安装在一块胶木板上。
- 5安装时应注意：尽可能减小轴与轴之间的摩擦，电刷与换向器的接触松紧要适当。
- 6组装完毕，用手轻轻转动一下转轴，试一试转子的转动是否灵活。 二、研究影响直流电动机转动方向的因素
实验考点小结与出题概率
| 核心考点 | 对应教材位置 | 出题概率 | 常见考法·避坑提醒 |
|---|---|---|---|
| 电磁继电器的结构 | 八下第3章第2节 | ⭐⭐⭐⭐ | 考法：电磁铁、衔铁、弹簧、触点四大件，控制电路与工作电路两个回路。避坑：衔铁是软铁不是磁体，被电磁铁吸引才动作。 |
| 继电器的实质与作用 | 八下第3章第2节 | ⭐⭐⭐⭐⭐ | 考法：实质是利用电磁铁控制工作电路通断的开关；作用是低压控高压、小流控大流、远距离控制、自动控制。避坑：别把继电器说成"放大电流"，它只是开关。 |
| 水位报警器工作原理 | 八下第3章第2节 | ⭐⭐⭐⭐⭐ | 考法：水位涨→接通控制电路→电磁铁吸衔铁→红灯亮。避坑：普通水是导体，报警器靠水位本身接通电路，红灯在下方触点（被吸合时接通）。 |
| 触点通断的判断 | 八下第3章第2节 | ⭐⭐⭐⭐ | 考法：电磁铁通电吸下衔铁，动触点与下方静触点接通、与上方断开。避坑：通电与断电两状态触点位置相反，答题先画图再判断。 |
| 继电器的应用场景 | 八下第3章第2节 | ⭐⭐⭐ | 考法：水位报警、温度报警、汽车启动、防洪预警。避坑：应用题要写全"控制对象+控制原理"，只写"自动控制"不得分。 |
注：以上数据基于浙江省名校初中月考、期中、期末以及浙江省中考真题统计分析。
常见问题
水位自动报警器是怎样实现自动报警的？
金属块安装在警戒水位处。水位正常时控制电路断开，电磁铁无磁性，弹簧把衔铁拉起，绿灯电路接通；水位上涨接触金属块后，水（导体）接通控制电路，电磁铁吸下衔铁，绿灯灭、红灯亮报警。
为什么水能接通控制电路？
普通的水（天然水、自来水）含有杂质离子，是导体。水位上涨到接触金属块时，水把两个电极接通，控制电路形成回路。若是纯水则不导电，需要改进设计。
电磁继电器的实质是什么？
实质是利用电磁铁来控制工作电路通断的开关。它不是电源也不是放大器，核心价值在于用低电压、小电流的控制电路，去安全地操纵高电压、大电流的工作电路。
控制电路和工作电路分别指什么？
控制电路由电磁铁线圈、水位触点（金属块）、低压电源组成，决定继电器动作；工作电路由红绿灯、高压电源和触点组成，是被控制的用电器回路。两者通过衔铁和触点联系。
这个装置还能改造出哪些应用？
把金属块换成温度传感器可做温控报警（如锅炉超温）；换成光敏元件可做光控开关；把红灯换成电铃可做防汛警铃。核心都是"传感器接通控制电路→继电器动作→被控对象工作"。
义乌1+1教育 · 优创优星科学馆
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