電磁鐵在生活中還是比較常見的一種裝置,大多數(shù)朋友應(yīng)該對見過電磁鐵。為繼續(xù)增進大家對電磁鐵的認(rèn)識,本文將對電磁鐵原理,以及電磁鐵的制作原理予以介紹。如果你對電磁鐵具有興趣,不妨和小編一起來繼續(xù)往下閱讀哦。
一、電磁鐵原理
電磁鐵是通電產(chǎn)生電磁的一種裝置。在鐵芯的外部纏繞與其功率相匹配的導(dǎo)電繞組,這種通有電流的線圈像磁鐵一樣具有磁性,它也叫做電磁鐵(electromagnet)。我們通常把它制成條形或蹄形狀,以使鐵芯更加容易磁化。另外,為了使電磁鐵斷電立即消磁,我們往往采用消磁較快的軟鐵或硅鋼材料來制做。這樣的電磁鐵在通電時有磁性,斷電后磁就隨之消失。電磁鐵在我們的日常生活中有著極其廣泛的應(yīng)用,由于它的發(fā)明也使發(fā)電機的功率得到了很大的提高。
當(dāng)在通電螺線管內(nèi)部插入鐵芯后,鐵芯被通電螺線管的磁場磁化。磁化后的鐵芯也變成了一個磁體,這樣由于兩個磁場互相疊加,從而使螺線管的磁性大大增強。為了使電磁鐵的磁性更強,通常將鐵芯制成蹄形。但要注意蹄形鐵芯上線圈的繞向相反,一邊順時針,另一邊必須逆時針。如果繞向相同,兩線圈對鐵芯的磁化作用將相互抵消,使鐵芯不顯磁性。另外,電磁鐵的鐵芯用軟鐵制做,而不能用鋼制做。否則鋼一旦被磁化后,將長期保持磁性而不能退磁,則其磁性的強弱就不能用電流的大小來控制,而失去電磁鐵應(yīng)有的優(yōu)點。
電磁鐵是可以通電流來產(chǎn)生磁力的器件,屬非永久磁鐵,可以很容易地將其磁性啟動或是消除。例如:大型起重機利用電磁鐵將廢棄車輛抬起。
當(dāng)電流通過導(dǎo)線時,會在導(dǎo)線的周圍產(chǎn)生磁場。應(yīng)用這性質(zhì),將電流通過螺線管時,則會在螺線管之內(nèi)制成均勻磁場。假設(shè)在螺線管的中心置入鐵磁性物質(zhì),則此鐵磁性物質(zhì)會被磁化,而且會大大增強磁場。
一般而言,電磁鐵所產(chǎn)生的磁場與電流大小、線圈圈數(shù)及中心的鐵磁體有關(guān)。在設(shè)計電磁鐵時,會注重線圈的分布和鐵磁體的選擇,并利用電流大小來控制磁場。由于線圈的材料具有電阻,這限制了電磁鐵所能產(chǎn)生的磁場大小,但隨著超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用,將有機會超越現(xiàn)有的限制。
二、電磁鐵制作原理
1.圓形線圈通往電流形成的磁場
?。?)線圈中心處的磁場方向可將線圈上某一小段導(dǎo)線視為直線,由安培右手定則判定之。
?。?)通有電流的圓形線圈上每一小段電流所產(chǎn)生的磁場,在線圈內(nèi)都指向同一方向,故線圈內(nèi)的磁場較直導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場強度大。
?。?)圓形導(dǎo)線通入電流時,線圈外的磁場因各小段電流產(chǎn)生磁場的方向不一致, 因此產(chǎn)生的合成磁場較圈內(nèi)磁場弱。
?。?)圓形線圈的電流愈大,半徑愈小,則線圈中心處的磁場強度即愈大。
?。?)圓形線圈和圓盤形薄磁鐵的磁力線形狀相似。
2.螺線形線圈電流的磁場
?。?)用一條長導(dǎo)線繞成螺線形的長線圈,相當(dāng)于由很多個圓形線圈所串聯(lián)而成,每一圓形導(dǎo)線在中心處所建立的磁場均為同向,可以增強效應(yīng),故線圈中心處的磁場較單匝圓形線圈為強。
?。?)線圈內(nèi)部磁力線形成方向相同的直線,在線圈約兩端磁力線則漸彎曲向外。
(3)螺線形線圈的磁力線特性與棒形磁鐵的磁力線相似,線圈內(nèi)的磁力線與線圈外方向恰相反。
(4)線圈內(nèi)磁場的強度與線圈上的電流及單位長度內(nèi)線圈的圈數(shù)成正比。
3.螺線形線圈電流內(nèi)磁場方向的右手螺旋定則(安培定理):以右手掌握住線圈,四指指向電流方向,大拇指所指的方向即為線圈內(nèi)磁力線方向。
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