电磁铁的详细信息
中文名:电磁铁mbth:电磁学学科:物理学，电磁原理:通电后产生的电磁力分类:1。交流电磁铁2。DC电磁铁相关人士:奥斯特介绍、原理、分类、电流分类、用途分类、方向判断、优点、分类、历史、性质、意义、注意事项、电磁铁的用途、制造原理、失磁原因、磁能来源、失磁危害与永磁体对比。电磁铁是通电时产生电磁的装置。一个与其功率相匹配的导电绕组缠绕在铁芯的外部。这个通电的线圈像磁铁一样有磁性，也叫电磁炉。我们通常把它做成条形或蹄形，使铁芯更容易磁化。另外，为了在断电后立即给电磁铁退磁，我们往往采用退磁速度更快的软铁或硅钢材料。这样的电磁铁通电时有磁性，断电后就消失了。电磁铁在我们的日常生活中应用广泛，发电机的功率也因为它的发明而大大提高。原理当铁芯插入通电螺线管时，铁芯被通电螺线管的磁场磁化。被磁化的铁芯也变成了磁铁，所以螺线管的磁性因为两个磁场的叠加而大大增强。为了使电磁铁更有磁性，通常将铁芯做成蹄形。但需要注意的是，马蹄形铁芯上线圈的缠绕方向是相反的，一边是顺时针方向，另一边一定是逆时针方向。如果缠绕方向相同，铁芯上两个线圈的磁化会相互抵消，使铁芯不具有磁性。另外，电磁铁的铁芯是软铁做的，不是钢。否则，钢材一旦被磁化，就会长时间保持磁性而无法退磁，其磁场强度也无法被电流控制，从而失去电磁铁的优势。电磁铁电磁铁是一种通过电流产生磁力的装置。它是非永久磁铁，它的磁性很容易启动或消除。例如，大型起重机使用电磁铁来提升废弃的车辆。当电流通过导线时，导线周围会产生磁场。利用这一特性，当电流通过螺线管时，螺线管中就会产生一个均匀的磁场。假设在螺线管的中心放置一种铁磁性物质，铁磁性物质就会被磁化，磁场就会大大增强。一般来说，电磁铁产生的磁场与电流、线圈数量以及中心的铁磁体有关。在设计电磁铁时，我们会注意线圈的分布和铁磁体的选择，用电流来控制磁场。由于线圈材料的电阻，电磁铁产生的磁场是有限的，但随着超导体的发现和应用，将有机会超越现有的限制。按电流分类:1。交流电磁铁2。DC电磁铁:1。制动电磁铁:在电气传动装置中用作电机的机械制动器，以达到准确、快速停止的目的。常见的型号有MZD1(单相)和MZS1(三相)系列。2.起重电磁铁:用作起吊设备来起吊钢铁、铁砂等磁性材料，或用作电磁机械手来夹紧钢铁等磁性材料。3.阀门电磁铁:利用磁力推动磁性阀门，从而达到开启、关闭或换向阀口的目的。4.牵引电磁铁:牵引机构主要用于执行自动控制任务。方向判断电磁铁磁场的方向可以用安培定律来判断。安培定则是表达电流与电流激励磁场的磁感应线方向关系的规则，也叫右手螺旋定则。(1)通电直导线中的安培定律(安培定律1):右手握住通电直导线，拇指指向电流方向，四指指向通电直导线周围的磁力线方向。(2)通电螺线管中的安培定则(安培定则2):右手握住通电螺线管，使四指与电流同向弯曲，那么拇指所指的一端就是通电螺线管的N极。优点电磁铁有很多优点:电磁铁的磁性可以通过通断电流来控制；磁力的大小可以通过电流的强度或线圈的匝数来控制；也可以通过改变电阻控制电流来控制磁场大小；它的磁极可以通过改变电流的方向来控制，等等。即磁性的强弱可以改变，磁性的有无可以控制，磁极的方向可以改变，磁性可以因电流的消失而消失。电磁铁是电流磁效应的一种应用，与生活密切相关，如电磁继电器、电磁起重机、磁悬浮列车、电子门锁、智能通道转弯、电磁流量计等。分类电磁铁可分为DC电磁铁和交流电磁铁。如果按用途对电磁铁进行分类，主要可以分为以下五种:(1)牵引电磁铁——主要用于拉动机械装置，开启或关闭各种阀门，执行自动控制任务。(2)起重电磁铁——用作起吊钢锭、钢材、铁砂等铁磁性材料的起重设备。(3)制动电磁铁——主要用于制动电机，以达到准确停车的目的。(4)自动化电器的电磁系统──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和操作电磁铁等。(5)其他用途的电磁铁──如磨床的电磁吸盘、电磁振动器等。早在1820年春天，丹麦的奥斯特偶然发现了这个原理。1822年，法国物理学家阿拉戈和卢萨克发现，当电流通过有铁块的绕组时，可以磁化绕组中的铁块。这其实是对电磁铁原理的第一次发现。1823年，斯特金也做过类似的实验:他把18匝裸铜线缠绕在一根不是磁棒的U形铁棒上。当铜线连接到光伏电池上时，缠绕在U形铁棒上的铜线圈产生了密集的磁场，从而将U形铁棒变成了“电磁铁”。这种电磁铁的磁能比永磁体放大很多倍，可以吸比它重20倍的铁。当切断电源后，U型铁条吸不到任何铁，又变成了普通的铁条。斯特金发明电磁铁使人们看到了将电能转化为磁能的光明前景，很快在英国、美国和西欧一些沿海国家传播开来。1829年，美国电工亨利对斯特金电磁铁装置进行了一些创新，用磁电绝缘导体代替裸露的铜导体，这样就不用担心被铜导体靠得太近短路了。由于有绝缘层，导线可以一圈一圈地紧紧缠绕，线圈越密，磁场越强，大大提高了电能转化为磁能的能力。到1831，亨利已经开发出一种更新的电磁铁。它虽然不大，却能吸收1吨铁。受奥斯特电流磁效应实验等一系列实验的启发，安培认识到磁现象的本质是电流，并将各种涉及电流和磁体的相互作用归结为电流之间的相互作用，提出了寻找电流元素相互作用规律的基本问题。为了克服孤立电流元件不能直接测量的困难，安培经过周密的理论分析，精心设计了四个示零实验，并得出了结果。但由于安培对电磁作用的超距作用的概念，在理论分析中强加了两个电流元之间的力沿着连线的假设，期望遵守牛顿第三定律，使得结论错误。上面的公式是修改后的结果，抛弃了错误的力是沿着连线的假设。从短程作用的观点应该理解，一个电流元产生磁场，磁场对另一个电流元施加作用力。线性电流的安培定律也适用于短线性电流。环形电流可以看作是许多小段线性电流，对于每一小段线性电流，可以用线性电流的安培定则来确定环形电流中心轴上磁感应强度的方向。通过叠加得到环形电流中心轴上磁感应线的方向。线性电流的安培定则是基本的，环形电流的安培定则可以由线性电流的安培定则推导出来。线性电流的安培定则同样适用于电荷直线运动产生的磁场。此时电流方向与正电荷方向相同，与负电荷方向相反。意义安培定律与库仑定律等价，是磁作用的基本实验定律。它决定了磁场的性质，并提供了一种计算电流相互作用的方法。注意电磁铁:利用电流的磁效应使软铁(电磁铁线圈的内芯轴，可快速充磁退磁)具有磁性的装置。WEISTRON电磁铁(1)将软铁棒插入螺旋线圈。当线圈通电时，线圈内部的磁场将软铁条磁化成临时磁铁，但当电流切断时，线圈和软铁条的磁性消失。(2)软铁棒磁化产生的磁场，加上原线圈中的磁场，大大增强了总磁场强度，所以电磁铁的磁力大于天然磁铁。(3)螺线管线圈的电流越大，线圈匝数越多，电磁铁的磁场越强。电磁铁的应用(1)起重机:是工业上使用的强力电磁铁，可用于起吊钢板、集装箱、废铁等。(2)电话:下一节介绍。(3)电流表、电压表、电流表(4)电铃等。(5)自动化控制设备(6)工业自动化控制和办公自动化。(7)包装机械、医疗器械、食品机械、纺织机械等。(8)电磁继电器(9)磁悬浮列车1的制造原理。通向电流(1)的圆形线圈中心的磁场方向可视为直线，由安培右手定则决定。(2)有电流的圆形线圈上每个短路电流产生的磁场方向相同，所以线圈中的磁场比直线的电流产生的磁场强。(3)在圆形导线上通电流时，线圈外的磁场与每个小电流产生的磁场方向不同，所以合成的磁场比线圈内的磁场弱。(4)圆形线圈的电流越大，半径越小，线圈中心的磁场强度越大。(5)圆形线圈和圆盘形薄磁体的磁力线形状相似。2.螺旋线圈电流的磁场(1)由一根长导线绕成一个螺旋状的长线圈，相当于串联了许多圆形线圈。在每根圆形导线中心建立的磁场方向一致，可以增强效果，所以线圈中心的磁场比单匝圆形线圈强。(2)线圈中的磁力线形成一条方向一致的直线，线圈两端左右的磁力线逐渐向外弯曲。(3)螺旋线圈的磁力线特性类似于条形磁铁，线圈内的磁力线正好与线圈外的方向相反。(4)线圈中磁场的强度与线圈上的电流和单位长度的线圈数成正比。3.螺旋线圈电流中磁场方向的右旋螺旋法则(安培定理):右手握住线圈，四指指向电流方向，拇指指向的方向就是线圈中磁力线的方向。失磁导致发电机长期不使用，导致出厂前铁芯所含的剩磁丧失，励磁线圈无法建立其应有的磁场。此时发动机正常运转但不能发电，这是一个新现象。或者有很多单位很久没用了。处理:1)有励磁按钮就按，2)没有励磁按钮就用电池充磁，3)带灯泡负载，超速几秒。磁能源低轴阻发电机虽然在原理设计上只能将50%左右的负转矩磁能转化为正转矩磁能，但产生的正转矩足以抵消负转矩(因为实际上不可能将所有的负转矩磁能转化为正转矩磁能)。经过对常规发电机的结构和工作原理的进一步研究分析，我们终于找到了突破口，那就是在常规发电原理结构的基础上，利用“能量缓存转移法”实现上述目标；也就是说，一些方向固定的感应电流经过临时处理，然后在一个滞后的时间内释放出来。释放的能量不仅可以持续输出给负载，电枢飞轮绕组中产生的附加磁能也可以对转子做正功(产生正转矩)。这是低轴阻发电机正转矩磁能的来源。失磁危害发电机失磁故障是指发电机的全部或部分励磁突然消失。失磁的原因有转子绕组故障、励磁机故障、自动灭磁开关误跳闸、半导体励磁系统中某些元件损坏或电路故障、误操作等。由于异步运行，发电机转子的机械速度高于同步速度。由于滑差，定子绕组电流增加，转子绕组产生感应电流，导致定子和转子绕组额外发热。分析表明，发电机失磁会对电力系统和发电机本身造成不同程度的危害，概括起来有以下几点。对发电机本身的危害:(1)发电机退磁后，定子端部漏磁增大，使端部零件和端部铁芯过热。(2)异步运行后，发电机的等效电抗由下降到。因此，从系统吸收的无功功率增加，定子绕组过热。(3)发电机转子绕组中的差频电流在转子绕组中产生额外损耗，导致转子绕组发热。(4)大型直接冷却汽轮发电机，最大平均异步转矩小，惯性常数相对较低，转子纵、横轴不对称明显。由于这些原因，失磁发电机的转矩和有功功率在重负荷下会剧烈摆动。这种影响对水轮发电机更为严重。对电力系统的危害:(1)发电机失磁后，由于有功功率摆动和系统电压降低，相邻正常发电机可能与系统失去同步，引起系统振荡。(2)发电机失磁导致系统中大量无功功率不足。当系统中的无功储备不足时，电压就会下降。严重时会造成电压崩溃和系统崩溃。(3)当一台发电机失磁时，电压下降，系统中其他发电机在自动调节励磁装置的作用下，增加无功输出。导致部分发电机、变压器、输电线路过流，后备保护可能过流，扩大了故障范围。与永久磁铁相比，永久磁铁和电磁铁都可以产生不同形式的磁场。选择磁路时，首先要考虑的是你需要磁铁做的功。在用电不方便、经常停电或不需要调节磁力的情况下，永磁体占主导地位。电磁铁有利于需要改变磁力或远程控制的应用。磁铁只能以最初预定的方式使用。如果将错误类型的磁铁用于特殊目的，可能会非常危险，甚至致命。许多加工操作是在重的块状材料上进行的，这些应用需要永磁体。许多机械工厂的用户认为这些磁铁最大的优点是不需要电线。永磁体的特点是提升能力为330~10000磅，只需转动一个手柄即可接通或断开磁路。磁铁一般都配有安全锁，保证磁铁在起吊过程中不会意外脱开。磁体组可用于相对较重且单个磁体无法处理的长负载。此外，在许多情况下，要加工的零件非常薄(0.25英寸或更薄)，必须从一堆相似的零件中取出。永磁体不适合一次只从一堆零件中提起一块。虽然永磁体在正确使用的情况下极其可靠，但是它们不能改变磁力。在这方面，电磁体使得操作者能够通过可变电压控制装置控制磁场强度，并且能够从堆叠的部件中选择一个。自带电磁铁是单位提升能力性价比最高的磁铁，提升能力可扩展至10500磅。由电池供电的磁铁是有用的。它们使用自带的胶体电池来增加提升能力，可以处理扁平、圆形和组件形状的产品。由电池供电的磁体可以重复完成提升动作，在没有外部电源的情况下提供相当大的提升能力。