電磁鐵為什麽要把導線繞成線圈?
電與磁是相伴相生的,電可以生磁,磁也能生電。最早是奧斯特發現了電流的磁效應,他在壹次實驗中,偶然發現在自己將壹個電路閉合的那個瞬間,放在旁邊的小磁針也突然發生了偏轉,這個現象被奧斯特註意到了之後被他進行了更深入的研究,於是發現了電流的磁效應。
這就是電生磁發現的 歷史 ,那麽光知道電流會產生磁場是不夠的,如果需要利用這個磁場,我們還需要知道磁場在通電導線中是如何分布的。
通電導線的磁場分布首先我們將壹根直線的導體進行通電,並在通電的導體周圍放上壹圈的小磁針,通過小磁針所指的方向,我們就能夠知道磁場的方向。 因為小磁針N極所指的方向就是磁場的方向
通過小磁針的指向,我們知道了電流產生的磁場為垂直於電流方向的閉合環形,判斷壹個導體產生的磁場我們可以使用安培定則
通過上圖所示, 用右手大拇指指向電流的方向,那麽四指所指的方向就是磁場的方向,我們就能夠很快的進行磁場分布的判定。
電流產生的磁場我們可以用磁感應線來表示,線越密,表示磁場越強。
電磁場的強度疊加既然壹根直線型的導線就能夠產生磁場,為什麽還要將它繞這麽多圈呢?事實上,單根導線產生的磁場實在太弱了,磁場的分布太過分散,基本上不能發揮多大的作用,而將他們卷在壹起,磁場的密度將會更大。
磁場是壹個矢量,具有方向柱,大小可以進行疊加,對於壹個線圈來說,產生的磁場比較小,但將線圈增加幾百甚至上千倍,它們每個線圈產生的磁場強度進行疊加夠,強度也能夠成百上千倍的疊加,因此會將導線繞成線圈來增加磁場強度。這樣產生的電磁鐵“吸引力”才會更大。
為了增大磁場的強度,還會在線圈中插入容易磁化的鐵芯,這樣能夠讓磁場分布更加集中,從而使讓電磁鐵的吸引力更大。
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這樣每圈都能產生壹定的磁場,各圈產生的磁場可以疊加,形成更強的磁場,如果只是壹根直導線,附近的磁場就幾乎可以忽略了。
根據畢奧-薩伐爾定律,電流元能在任意點激發出磁場,磁場的大小和電流元大小和位置有關。如果是直導線,不僅電流元數量少,而且大多數電流元與點P的位置關系並不能讓磁感應強度最大化,就不會有很強的實用的磁場。如果是線圈,不僅電流元數量多,而且幾乎每個電流元都能在線圈中心點處激發出較強的磁場,和直導線同樣大的電流,線圈能更高效利用,還能多次重復利用,來盡可能的產生更強的磁場,所以線圈中心的位置磁感應強度就比直導線附近大很多。
做電磁鐵,肯定是磁力大點好啊,如果設計的磁力過大了還可以減小電流來限制磁力大小,磁力過小就沒辦法加了,所以電磁鐵中就需要把導線繞成線圈了。
雖然壹根電線也顯示磁場,但磁場太弱。為增大磁場強度,就要增加電線的數量。電線來回折疊因有正逆方向,磁場會相互抵消,所以電流要往壹個方向才有效加強,只能多繞幾圈。繞到壹起就是線圈了。
磁場的組合,壹根導線只要加上電流就會產生磁場。
形成ns極,不然壹根指導線,ns是繞著導線的