电磁继电器在生活中的应用模型

[摘要] 电磁继电器在中学物理教学中是一大难点,但只要掌握了它的原理,很多问题会迎刃而解。同时,还可以解释我们生活中的很多问题。

[关键词] 电磁 继电器 具体应用

电磁继电器是电磁铁的具体应用,是电磁铁的继续和延伸。电磁继电器是电铃、电话、自动控制系统的重要部件,其实质是由电磁铁控制的开关,在电路中起着类似开关的作用。从原理上分为控制电路和工作电路。控制电路由电磁铁、低压电源和开关组成。工作电路由电动机(或电灯等)、高压电源和电磁继电器的触点部分(相当于活动开关)组成。继电器是利用低电压、弱电流的通断来间接控制高电压、强电流电路的装置。它的原理是一定的,但在自动控制系统中,纷繁多变,它与我们生产、生活有紧密而广泛的联系,是属于“物理走向社会”的内容,是物理知识向生活的回归。下面,简要说明电磁继电器在自动控制系统中具体应用。

一、水位自动报警器

图1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,绿灯亮:水位到达金属块A时,红灯亮。说明它的工作原理。注意:纯净的水不导电,但一般水都能导电。

解析:水位没有到达金属块A时,继电器线圈没有电流通过,它的上面两个触点接触,工作电路中绿灯和电源构成回路,绿灯亮;水位到达金属块A时,继电器线圈有电流通过,产生磁性,吸引衔铁向下,下面两个触点接触,工作电路中红灯与电源构成回路,红灯亮。

二、自动空气开关

如图2是家庭用自动空气开关的原理图,以下说明它的工作原理:

当电路由于短路或者用电器总功率过大等原因导致电流过大时,电磁铁P磁性变强,吸引衔铁Q的力变大,使衔铁转动,闸刀S在弹力作用下自动开启,切断电路,起到保险的作用。

三、锅炉压力报警器

如图3所示,该装置为一监测锅炉内压力大小的报警器。在压力小于某个安全值时,绿灯亮;当压力超过安全值时,红灯亮、电铃响而报警。以下说明其工作原理:当锅炉内压力小于某个安全值时,活塞与1、2断开,控制电路中没有电流通过,触点3与4接触,绿灯与电源构成回路,绿灯亮;当锅炉内压力大于安全值时,活塞推动金属片,使开关1、2接通,继电器线圈有电流通过,产生磁性,吸引衔铁触点3和5接触,红灯、电铃与工作电源接通,故红灯亮、电铃响而报警。

四、自动增氧系统

当夏天大气压偏低时,鱼塘需要增氧,以防鱼缺氧而死亡。图4为某同学设计的自动增氧系统,他把实验用的水银气压计进行改装,在气压计顶端密封一根铜导线,气压计左端水银面上方为真空,当气压偏低时,左边水银面下降,右边水银面上升,水银柱两边的铜导线接通,使得电磁继电器的控制电路形成通路,电磁铁将衔铁吸下,工作电路接通,增氧泵自动工作。

此系统实际为电磁继电器的具体应用,分为控制电路和工作电路两部分,控制电路由蓄电池、电磁铁、水银气压计组成。工作电路由增氧泵、低压供电线(电压为220V)和电磁继电器的动、静触点组成,因而控制电路的连接为“+”和2、1和3、4和“-”;工作电路中“火线”和6、5和7、8和“零线”依次连接。

五、恒温箱

这是某养殖场需要一种温度可调的恒温箱,以下为工作原理:这种恒温箱实际是电磁继电器的又一应用。如图5所示,为其设计制作的恒温箱电路示意图,电热丝是恒温箱的加热元件,图中的水银温度计为导电温度计,上面的金属片A的高度可以调整,下面的金属片B与温度计中水银接触,该温度计的水银泡放置到恒温箱内。

恒温箱的工作原理为:通电后当恒温箱内温度未达到规定温度时,电热丝被连接在电路中,使恒温箱温度升高;当温度计中水银柱上升到金属片指示的温度时,电磁继电器线圈被接通,衔铁被吸下,电热丝断电停止加热。温度降低后线圈电路断开,衔铁被释放,电热丝再次被接入电路,从而保持恒温箱内温度恒定。

六、应用型电磁继电器在考题当中的典型模型

图6是火警自动报警器原理图,发生火警时,将会发生下列变化,其变化顺序是( )

①温度升高使双金属片向下弯曲,从而接通电磁铁电路;②接通触点使报警电路中有电流通过;③电磁铁具有磁性;④衔铁被吸下;⑤红灯亮、电铃响发出警报。

A.①②③④⑤ B.①③④②⑤ C.①②④③⑤ D.①④③②⑤

答案:B