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電磁線圈是通電產(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。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硅鋼材料來制做。這樣的電磁鐵在通電時(shí)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(jī)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(chǎng)磁化。磁化后的鐵芯也變成了一個(gè)磁體,這樣由于兩個(gè)磁場(chǎng)互相疊加,從而使螺線管的磁性大大增強(qiáng)。為了使電磁鐵的磁性更強(qiáng),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(shí)針,另一邊必須逆時(shí)針。如果繞向相同,兩線圈對(duì)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(zhǎng)期保持磁性而不能退磁,則其磁性的強(qiáng)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(diǎn)。
ATOS電磁閥線圈SP-COU-24DC/80
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電磁鐵是可以通電流來產(chǎn)生磁力的器件,屬磁鐵,可以很容易地將其磁性啟動(dòng)或是消除。例如:大型起重機(jī)利用電磁鐵將廢棄車輛抬起。
當(dāng)電流通過導(dǎo)線時(shí),會(huì)在導(dǎo)線的周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。應(yīng)用這性質(zhì),將電流通過螺線管時(shí),則會(huì)在螺線管之內(nèi)制成均勻磁場(chǎng)。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(huì)被磁化,而且會(huì)大大增強(qiáng)磁場(chǎng)。
一般而言,電磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與電流大小、線圈圈數(shù)及中心的鐵磁體有關(guān)。在設(shè)計(jì)電磁鐵時(shí),會(huì)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(chǎng)。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(chǎng)大小,但隨著超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用,將有機(jī)會(huì)超越現(xiàn)有的限制。
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(dòng)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(dòng)電磁鐵──主要用于對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)以達(dá)到準(zhǔn)確停車的目的。(4)自動(dòng)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(dòng)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(dòng)器等。
直線電流的安培定則對(duì)一小段直線電流也適用。環(huán)形電流可看成許多小段直線電流組成,對(duì)每一小段直線電流用直線電流的安培定則判定出環(huán)形電流中心軸線上磁感強(qiáng)度的方向。疊加起來就得到環(huán)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(huán)形電流的安培定則可由直線電流的安培定則導(dǎo)出直線電流的安培定則對(duì)電荷作直線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)也適用,這時(shí)電流方向與正電荷運(yùn)動(dòng)方向相同,與負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向相反。
1.圓形線圈通往電流形成的磁場(chǎng)
(1)線圈中心處的磁場(chǎng)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。
(2)通有電流的圓形線圈上每一小段電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng),在線圈內(nèi)都指向同一方向,故線圈內(nèi)的磁場(chǎng)較直導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度大。
(3)圓形導(dǎo)線通入電流時(shí),線圈外的磁場(chǎng)因各小段電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向不一致, 因此產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)較圈內(nèi)磁場(chǎng)弱。
(4)圓形線圈的電流愈大,半徑愈小,則線圈中心處的磁場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)
(1)用一條長(zhǎng)導(dǎo)線繞成螺線形的長(zhǎng)線圈,相當(dāng)于由很多個(gè)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(chǎng)均為同向,可以增強(qiáng)效應(yīng),故線圈中心處的磁場(chǎng)較單匝圓形線圈為強(qiáng)。
(2)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(chǎng)的強(qiáng)度與線圈上的電流及單位長(zhǎng)度內(nèi)線圈的圈數(shù)成正比。
3.螺線形線圈電流內(nèi)磁場(chǎng)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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