電磁鐵在日常生活中有極其廣泛的應(yīng)用. 電磁鐵是電流磁效應(yīng)(電生磁)的一個應(yīng)用,與生活聯(lián)系緊密,如電磁繼電器、電磁起重機(jī)、磁懸浮列車等. 電磁鐵可以分為直流電磁鐵和交流電磁鐵兩大類型.如果按照用途來劃分電磁鐵,主要可分成以下五種:(1)牽引電磁鐵——主要用來牽引機(jī)械裝置、開啟或關(guān)閉各種閥門,以執(zhí)行自動控制任務(wù).(2)起重電磁鐵——用作起重裝置來吊運(yùn)鋼錠、鋼材、鐵砂等鐵磁性材料.(3)制動電磁鐵——主要用于對電動機(jī)進(jìn)行制動以達(dá)到準(zhǔn)確停車的目的.(4)自動電器的電磁系統(tǒng)——如電磁繼電器和接觸器的電磁系統(tǒng)、自動開關(guān)的電磁脫扣器及操作電磁鐵等.(5)其他用途的電磁鐵——如磨床的電磁吸盤以及電磁振動器等.
原理
將螺線管通電后可產(chǎn)生如一磁鐵棒的磁場.圖中的圓圈為導(dǎo)線截面,點(diǎn)代表電流出螢?zāi)?叉代表流入螢?zāi)?;附箭頭的橢圓圓圈是磁力線.當(dāng)直流電通過導(dǎo)體時會產(chǎn)生磁場,而通過作成螺線管(Solenoid)的導(dǎo)體時則會產(chǎn)生類似棒狀磁鐵的磁場.在螺線管的中心加入一磁性物質(zhì)則此磁性物質(zhì)會被磁化而達(dá)到加強(qiáng)磁場的效果.一般而言,電磁鐵所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度與直流電大小、線圈圈數(shù)及中心的導(dǎo)磁物質(zhì)有關(guān),在設(shè)計電磁鐵時會注重線圈的分布和導(dǎo)鐵物質(zhì)的選擇,并利用直流電的大小來控制磁場強(qiáng)度.然而線圈的材料具有電阻而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(jī)會突破現(xiàn)有的限制.
歷史
思特金(Sturgeon)的電磁鐵.西元1825年,英國人威廉·思特金(William Sturgeon,1783年-1850年)將通有電流的金屬線纏繞在絕緣的棒上,發(fā)明了電磁鐵.
美國人物理學(xué)家約瑟·亨利(Joseph Henry 1797年-1878年)在得知這個消息后,在軟鐵芯上纏繞密集的線圈,使用電流不大的電池通電后,便能吸起一噸重的鐵塊.
制作
簡易的自制電磁鐵:
需要漆包線、鐵釘來作其本體;電池或電源供應(yīng)器供以電流.
注意事項:
要刮除漆包線末端的漆,或用火燒.
要以相同的方向纏繞漆包線.
要在漆包線的末端打結(jié)綁緊.
特性
電磁鐵和永久磁鐵的兩端磁力最強(qiáng).
電磁鐵的磁力大小可以改變.
電磁鐵的方向可以改變.
電磁鐵磁力可以掌控自如.
1822年,法國物理學(xué)家阿拉戈和呂薩克發(fā)現(xiàn),當(dāng)電流通過其中有鐵塊的繞線時,它能使繞線中的鐵塊磁化.這實(shí)際上是電磁鐵原理的最初發(fā)現(xiàn).1823年,斯特金也做了一次類似的實(shí)驗:他在一根并非是磁鐵棒的U型鐵棒上繞了18圈銅裸線,當(dāng)銅線與伏打電池接通時,繞在U型鐵棒上的銅線圈即產(chǎn)生了密集的磁場,這樣就使U型鐵棒變成了一塊“電磁鐵”.這種電磁鐵上的磁能要比永磁能大放多倍,它能吸起比它重20倍的鐵塊,而當(dāng)電源切斷后,U型鐵棒就什么鐵塊也吸不住,重新成為一根普通的鐵棒. 斯特金的電磁鐵發(fā)明,使人們看到了把電能轉(zhuǎn)化為磁能的光明前景,這一發(fā)明很快在英國、美國以及西歐一些沿海國家傳播開來. 1829年,美國電學(xué)家亨利對斯特金電磁鐵裝置進(jìn)行了一些革新,絕緣導(dǎo)線代替裸銅導(dǎo)線,因此不必?fù)?dān)心被銅導(dǎo)線過分靠近而短路.由于導(dǎo)線有了絕緣層,就可以將它們一圈圈地緊緊地繞在一起,由于線圈越密集,產(chǎn)生的磁場就越強(qiáng),這樣就大大提高了把電能轉(zhuǎn)化為磁能的能力.到了1831年,亨利試制出了一塊更新的電磁鐵,雖然它的體積并不大,但它能吸起1噸重的鐵塊. 電磁鐵的發(fā)明也使發(fā)電機(jī)的功率得到了很大的提高.
電磁鐵的應(yīng)用
電磁鐵的應(yīng)用
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