怎麽做電磁鐵?可以吸起1千克左右的東西 材料有什麽? 怎麽做?
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電磁鐵通電產生電磁的壹種裝置。在鐵芯的外部纏繞與其功率相匹配的導電繞組,這種通有電流的線圈像磁鐵壹樣具有磁性,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的軟鐵或矽鋼材料來制做。這樣的電磁鐵在通電時有磁性,斷電後磁就隨之消失。電磁鐵在我們的日常生活中有著極其廣泛的應用,由於它的發明也使發電機的功率得到了很大的提高。
目錄
概述
優點
應用
歷史
電磁鐵磁場方向的判斷
制作
原理1.圓形線圈通往電流形成的磁場
2.螺線形線圈電流的磁場
概述
優點
應用
歷史
電磁鐵磁場方向的判斷
制作
原理 1.圓形線圈通往電流形成的磁場
2.螺線形線圈電流的磁場
展開 電磁鐵
編輯本段概述
當在通電螺線管內部插入鐵芯後,鐵芯被通電螺線管的磁場磁化。磁化後的鐵芯也變成了壹個磁體,這樣由於兩個磁場互相疊加,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。但要註意蹄形鐵芯上線圈的繞向相反,壹邊順時針,另壹邊必須逆時針。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。否則鋼壹旦被磁化後,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,而失去電磁鐵應有的優點。 分類 壹、 按電流分 1.交流電磁鐵 2.直流電磁鐵 二、按用途分 1.牽引電磁鐵 2.框架式電磁鐵 3.自保持電磁鐵 4.吸盤電磁鐵 5.管狀式電磁鐵
編輯本段優點
電磁鐵有許多優點:電磁鐵磁性的有無可以用通、斷電流控制;磁性的大小可以用電流的強弱或線圈的匝數來控制;也可改變電阻控制電流大小來控制磁性大小;它的磁極可以由改變電流的方向來控制,等等。即:磁性的強弱可以改變、磁性的有無可以控制、磁極的方向可以改變,磁性可因電流的消失而消失。
編輯本段應用
電磁鐵是電流磁效應(電生磁)的壹個應用,與生活聯系緊密,如電磁繼電器、電磁起重機、磁懸浮列車、電磁流量計等。 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──主要用來牽引機械裝置、開啟或關閉各種閥門,以執行自動控制任務。(2)起重電磁鐵──用作起重裝置來吊運鋼錠、鋼材、鐵砂等鐵磁性材料。(3)制動電磁鐵──主要用於對電動機進行制動以達到準確停車的目的。(4)自動電器的電磁系統──如電磁繼電器和接觸器的電磁系統、自動開關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。
編輯本段歷史
1822年,法國物理學家阿拉戈和呂薩克發現,當電流通過其中有鐵塊的繞線時,它能使繞線中的鐵塊磁化。這實際上是電磁鐵原理的最初發現。1823年,斯特金也做了壹次類似的實驗:他在壹根並非是磁鐵棒的U型鐵棒上繞了18圈銅裸線,當銅線與伏打電池接通時,繞在U型鐵棒上的銅線圈即產生了密集的磁場,這樣就使U型鐵棒變成了壹塊“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,而當電源切斷後,U型鐵棒就什麽鐵塊也吸不住,重新成為壹根普通的鐵棒。 斯特金的電磁鐵發明,使人們看到了把電能轉化為磁能的光明前景,這壹發明很快在英國、美國以及西歐壹些沿海國家傳播開來。 1829年,美國電學家亨利對斯特金電磁鐵裝置進行了壹些革新,臨朐昌盛磁電絕緣導線代替裸銅導線,因此不必擔心被銅導線過分靠近而短路。由於導線有了絕緣層,就可以將它們壹圈圈地緊緊地繞在壹起,由於線圈越密集,產生的磁場就越強,這樣就大大提高了把電能轉化為磁能的能力。到了1831年,亨利試制出了壹塊更新的電磁鐵,雖然它的體積並不大,但它能吸起1噸重的鐵塊。
編輯本段電磁鐵磁場方向的判斷
電磁鐵的磁場方向可以用安培定則來判斷。 安培定則是表示電流和電流激發磁場的磁感線方向間關系的定則,也叫右手螺旋定則。 (1)通電直導線中的安培定則(安培定則壹):用右手握住通電直導線,讓大拇指指向電流方向,四指指向通電直導線周圍磁力線方向。 (2)通電螺線管中的安培定則(安培定則二):用右手握住通電螺線管,使四指彎曲與電流方向壹致,那麽大拇指所指的那壹端是通電螺線管的N極 性質 直線電流的安培定則對壹小段直線電流也適用。環形電流可看成許多小段直線電流組成,對每壹小段直線電流用直線電流的安培定則判定出環形電流中心軸線上磁感強度的方向。疊加起來就得到環形電流中心軸線上磁感線的方向。直線電流的安培定則是基本的,環形電流的安培定則可由直線電流的安培定則導出直線電流的安培定則對電荷作直線運動產生的磁場也適用,這時電流方向與正電荷運動方向相同,與負電荷運動方向相反。 歷史 在奧斯特電流磁效應實驗及其他壹系列實驗的啟發下 ,安培認識到磁現象的本質是電流 ,把涉及電流 、磁體的各種相互作用歸結為電流之間的相互作用,提出了尋找電流元相互作用規律的基本問題。為了克服孤立電流元無法直接測量的困難 ,安培精心設計了4個示零實驗並伴以縝密的理論分析,得出了結果。但由於安培對電磁作用持超距作用觀念,曾在理論分析中強加了兩電流元之間作用力沿連線的假設,期望遵守牛頓第三定律,使結論有誤。上述公式是拋棄錯誤的作用力沿連線的假設,經修正後的結果。應按近距作用觀點理解為,電流元產生磁場,磁場對其中的另壹電流元施以作用力。 意義 安培定律與庫侖定律相當,是磁作用的基本實驗定律 ,臨朐昌盛磁電它決定了磁場的性質,提供了計算電流相互作用的途徑。 安培力公式 電流元I1dι 對相距γ12的另壹電流元I2dι 的作用力df12為: μ0 I1I2dι2 × (dι1 × γ12) df12 = ── ─────────── 4π γ123 式中dι1.dι2的方向都是電流的方向;γ12是從I1dι 指向I2dι 的徑矢。安培定律可分為兩部分。其壹是電流元Idι(即上述I1dι )在γ(即上述γ12)處產生的磁場為 μ0 Idι × γ dB = ── ───── 4π γ3 這是畢薩拉定律。其二是電流元Idl(即上述I2dι2)在磁場B中受到的作用力df(即上述df12)為: df = Idι × B
編輯本段制作
簡易的自制電磁鐵: 1.需要漆包線、鐵釘來作其本體;電池或電源供應器供以電流。 2.註意事項: 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綁緊。
編輯本段原理
電流的磁效應
1.圓形線圈通往電流形成的磁場
(1)線圈中心處的磁場方向可將線圈上某壹小段導線視為直線,由安培右手定則判定之。 (2)通有電流的圓形線圈上每壹小段電流所產生的磁場,在線圈內都指向同壹方向,故線圈內的磁場較直導線電流產生的磁場強度大。 (3)圓形導線通入電流時,線圈外的磁場因各小段電流產生磁場的方向不壹致, 因此產生的合成磁場較圈內磁場弱。 (4)圓形線圈的電流愈大,半徑愈小,臨朐昌盛磁電則線圈中心處的磁場強度即愈大。 (5)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
(1)用壹條長導線繞成螺線形的長線圈,相當於由很多個圓形線圈所串聯而成,每壹圓形導線在中心處所建立的磁場均為同向,可以增強效應,故線圈中心處的磁場較單匝圓形線圈為強。 (2)線圈內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,線圈內的磁力線與線圈外方向恰相反。 (4)線圈內磁場的強度與線圈上的電流及單位長度內線圈的圈數成正比。3.螺線形線圈電流內磁場方向的右手螺旋定則(安培定則):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磁力線方向。 電磁鐵及其應用 電磁鐵:利用電流的磁效應,使軟鐵具有磁性的裝置。 (1)將軟鐵棒插入壹螺線形線圈內部,則當線圈通有電流時,線圈內部的磁場使軟鐵棒磁化成暫時磁鐵,但 電流切斷時,則線圈及軟鐵棒的磁性隨著消失。 (2)軟鐵棒磁化後所生成的磁場,加上原有線圈內的磁場,使得總磁場強度大為增強,故電磁鐵的磁力大於 天然磁鐵。 (3)螺線形線圈的電流愈大,線圈圈數愈多,電磁鐵的磁場愈強。 電磁鐵的應用: (1)起重機:為工業用的強力電磁鐵,通上大電流,可用以吊運鋼板、貨櫃、廢鐵等。 (2)電話:下壹節介紹。 (3)安培計、伏特計、檢流計 (4)電鈴等等。 內部帶有鐵芯的通電螺線管叫電磁鐵。當在通電螺線管內部插入鐵芯後,鐵芯被通電螺線管的磁場磁化。磁化後的鐵芯也變成了壹個磁體,這樣由於兩個磁場互相疊加,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。但要註意蹄形鐵芯上線圈的繞向相反,壹邊順時針,另壹邊必須逆時針。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。否則鋼壹旦被磁化後,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,而失去電磁鐵應有的優點。