题目

电磁铁的应用

提问时间：2021-02-18

答案

电磁铁在日常生活中有极其广泛的应用. 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. 电磁铁可以分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类型.如果按照用途来划分电磁铁,主要可分成以下五种：（1）牵引电磁铁——主要用来牵引机械装置、开启或关闭各种阀门,以执行自动控制任务.（2）起重电磁铁——用作起重装置来吊运钢锭、钢材、铁砂等铁磁性材料.（3）制动电磁铁——主要用于对电动机进行制动以达到准确停车的目的.（4）自动电器的电磁系统——如电磁继电器和接触器的电磁系统、自动开关的电磁脱扣器及操作电磁铁等.（5）其他用途的电磁铁——如磨床的电磁吸盘以及电磁振动器等.
原理

将螺线管通电后可产生如一磁铁棒的磁场.图中的圆圈为导线截面,点代表电流出萤幕,叉代表流入萤幕；附箭头的椭圆圆圈是磁力线.当直流电通过导体时会产生磁场,而通过作成螺线管（Solenoid）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,但随著超导体的发现与应用将有机会突破现有的限制.
历史

思特金（Sturgeon）的电磁铁.西元1825年,英国人威廉·思特金（William Sturgeon,1783年-1850年）将通有电流的金属线缠绕在绝缘的棒上,发明了电磁铁.
美国人物理学家约瑟·亨利（Joseph Henry 1797年-1878年）在得知这个消息后,在软铁芯上缠绕密集的线圈,使用电流不大的电池通电后,便能吸起一吨重的铁块.
制作
简易的自制电磁铁：
需要漆包线、铁钉来作其本体；电池或电源供应器供以电流.
注意事项：
要刮除漆包线末端的漆,或用火烧.
要以相同的方向缠绕漆包线.
要在漆包线的末端打结绑紧.
特性
电磁铁和永久磁铁的两端磁力最强.
电磁铁的磁力大小可以改变.
电磁铁的方向可以改变.
电磁铁磁力可以掌控自如.
1822年,法国物理学家阿拉戈和吕萨克发现,当电流通过其中有铁块的绕线时,它能使绕线中的铁块磁化.这实际上是电磁铁原理的最初发现.1823年,斯特金也做了一次类似的实验：他在一根并非是磁铁棒的U型铁棒上绕了18圈铜裸线,当铜线与伏打电池接通时,绕在U型铁棒上的铜线圈即产生了密集的磁场,这样就使U型铁棒变成了一块“电磁铁”.这种电磁铁上的磁能要比永磁能大放多倍,它能吸起比它重20倍的铁块,而当电源切断后,U型铁棒就什么铁块也吸不住,重新成为一根普通的铁棒. 斯特金的电磁铁发明,使人们看到了把电能转化为磁能的光明前景,这一发明很快在英国、美国以及西欧一些沿海国家传播开来. 1829年,美国电学家亨利对斯特金电磁铁装置进行了一些革新,绝缘导线代替裸铜导线,因此不必担心被铜导线过分靠近而短路.由于导线有了绝缘层,就可以将它们一圈圈地紧紧地绕在一起,由于线圈越密集,产生的磁场就越强,这样就大大提高了把电能转化为磁能的能力.到了1831年,亨利试制出了一块更新的电磁铁,虽然它的体积并不大,但它能吸起1吨重的铁块. 电磁铁的发明也使发电机的功率得到了很大的提高.