电磁铁是利用载流铁心线圈产生的电磁吸力来操纵机械装置,以完成预期
动作的一种电器。它是将电能转换为机械能的一种电磁元件。
电磁铁主要由线圈、铁心及衔铁三部分组成,铁心和衔铁一般用软磁材料
制成。铁心一般是静止的,线圈总是装在铁心上。开关电器的电磁铁的衔
铁上还装有弹簧当线圈通电后,铁心和衔铁被磁化,成为极性相反的两块
磁铁,它们之间产生电磁吸力
电磁锁,或称磁力锁(Magnetic lock),其设计和 电磁铁 ㄧ样,是利用电生磁的
原理,当电流通过矽钢片时,电磁锁会产生强大的吸力紧紧的吸住吸附铁板达到
锁门的效果。只要小小的电流电磁锁就会产生莫大的 磁力 ,控制电磁锁电源的门
禁系统识别人员正确后即断电,电磁锁失去吸力即可开门。因为电磁锁没有复杂
的机械结构以及锁舌的构造,适用在 逃生门 或是 消防门 的通路控制。其内部用灌
注 环氧树酯 (epoxy)保护锁体。目前电磁锁的吸力强度以 LB 表示(磅),测试的方
法是静态加压。所谓静态加压就是电磁锁通电后慢慢地逐渐增加对吸附铁板的拉
力,当超出电磁锁的吸力时瞬间拉开吸附铁板,此ㄧ拉力的数据就是电磁锁的拉
力值。而且电磁锁与吸附铁板的作用力必须是面对面而且是直线加压 (collinear load test) ,如此电磁锁的吸力 (Holding Force) 才是最大。吸附铁板因为长时间受
电磁铁的磁力感
应有可能被短暂 磁化 。
当直流电 通过导体 时会产生磁场 ,而通过作成螺线管 的导体时则会产生类似棒状 磁铁 的磁场。在螺线管的中心加入一磁性物质 则此磁性物质会被磁化 而达到加强 磁场的效果。一般而言,电磁铁所产生的磁场强度与直流电大小、线圈圈数及中 心的导磁物质有关,在设计电磁铁时会注重线圈的分布和导铁物质的选择,并利 用直流电的大小来控制磁场强度。然而线圈的材料具有电阻 而限制了电磁铁所能 产生的磁场大小,但随着超导体 的发现与应用将有机会突破现有的限制。 电 磁铁 (又称:螺线管),是指内部带有铁心的、利用通有电流的线圈使其像磁 铁一样具有磁性的装置叫做电磁铁,通常制成条形或蹄形。铁心要用容易磁化, 又容易消失磁性的软铁或硅钢来制做。这样的电磁铁在通电时有磁性,断电后就 随之消失。 电磁铁有许多优点:电磁铁磁性的有无,可以用通、断电流控制 。磁性的大小可 以用电流的强弱或线圈的匝数来控制,也可改变电阻 控制电流大小来控制磁性大 小 为了使电磁铁的磁性更强,通常将铁芯制成蹄形。但要注意蹄形铁芯上线圈 的绕向相反,一边顺时针,另一边必须逆时针。如果绕向相同,两线圈对铁芯的 磁化作用将相互抵消,使铁芯不显磁性。另外,电磁铁的铁芯用软铁制做,而不 能用钢制做。否则钢一旦被磁化后,将长期保持磁性而不能退磁,则其磁性的强 弱就不能用电流的大小来控制,而失去电磁铁应有的优点。 电磁铁是电流磁效应(电生磁)的一个应用,与生活联系紧密,如电磁继电器 、 电磁起重机、磁悬浮列车等。 圆形线圈通往电流形成的磁场:(1)线圈中心处的磁场方向可将线圈上某一小段 导线视为直线,由安培右手定则判定之。(2)通有电流的圆形线圈上每一小段电 流所产生的磁场,在线 电磁铁的原理: 圈内都指向同一方向,故线圈内的磁场较直导线电流产 生的磁场强度 大。(3)圆 形导线通入电流时,线圈外的磁场因各小段电流产生磁场的方向不一致,因此 产生的合成磁场较圈内磁场弱。(4)圆形线圈的电流愈大,半径愈小,则线圈中 心处的磁场强度即愈大。(5)圆形线圈和圆盘形薄磁铁的磁力线形状相似。2.螺线形线圈电流的磁场:(1)用一条长导线绕成螺线形的长线圈,相当於由很多
个圆形线圈所串联而成,每一圆形导线在中心处所建立的磁场均为同向,可以增
强效应,故线圈中心处的磁场较单匝圆形线圈为强。(2)线圈内部磁力线形成方
向相同的直线,在线圈约两端磁力线则渐弯曲向外。3)螺线形线圈的磁力线特性
与棒形磁铁的磁力线相似,线圈内的磁力线与线圈外方向恰相反。(4)线圈内磁
场的强度与线圈上的电流及单位长度内线圈的圈数成正比。
电磁铁的作用
将软铁棒插入一螺线形线圈内部,则当线圈通有电流时,线圈内部的磁场使软
铁棒磁化成暂时磁铁,但电流切断时,则线圈及软铁棒的磁性随着消失。(2)
软铁棒磁化後所生成的磁场,加上原有线圈内的磁场,使得总磁场强度大为
1. 增强,故电磁铁的磁力大於天然磁铁。(3)螺线形线圈的电流愈大,线圈圈
愈多,电磁铁的磁场愈强。电磁铁的应用:(1)起重机:为工业用的强力电磁
铁,通上大电流,可用以吊运钢板、货柜、废铁等(2)电话:下一节介绍。(3)
安培计、伏特计、检流(4)电铃等等。
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