电磁铁如何工作
电磁铁是一种可以随时开关的磁铁。电池的电流流过绕在软铁芯上的线圈,铁芯就被磁化、把附近的铁吸过来; 开关一断开,磁性立刻消失。
电磁铁是一种可以随时开关的磁铁。电池的电流流过绕在软铁芯上的线圈,铁芯就被磁化、把附近的铁吸过来; 开关一断开,磁性立刻消失。
电磁铁是只有通电时才存在的磁铁。它由两个关键部分组成:一组绝缘导线绕成的线圈,以及一根软铁做的铁芯。给线圈通上电流,整个装置就带上磁性;断开电流,磁性很快消退。这种“说通就通、说断就断”的特性,正是它区别于永磁体的地方。
正因为可以随时开关,电磁铁才能一抓一放:分拣废铁、开合阀门、按响门铃。它的强弱还能通过改变电流、或者多绕几圈导线来调节——这是永磁体做不到的。把同样的原理放大,就构成了电动机、发电机、继电器和扬声器。
软铁棒横在中部,线圈一圈圈缠在它上面。铁棒内部那些蓝色小箭头是磁畴,通电后依次转向、整齐排列;外部弯曲的蓝线是磁力线,从 N 极出发绕到 S 极。下方是电池和开关,说明电流从哪里来;虚线小箭头则标出电流流过导线与线圈的路径。
电池驱动电流在电路里流动:它从一个端子出发,沿导线穿过线圈,再回到另一个端子。开关没合上之前电路是断的,没有电流,也就什么都不会发生。
单独一根通电导线周围就已经有了磁场。把导线绕成一圈圈,等于把许多这样的磁场叠在一起、方向一致,因此线圈周围合成出来的磁场,比任何单独一圈都要强得多。
软铁芯内部由无数细小的“磁畴”组成,每一个都像一块微型磁铁。平时它们方向杂乱、相互抵消;线圈的磁场把它们一一转向,对齐之后便叠加起来——这正是铁芯能让磁性成倍增强的原因。
磁畴排列整齐后,铁棒就表现得像一块磁铁:一端成为 N 极,另一端成为 S 极。磁力线从 N 极射出,在磁体周围的空间里划出弧线,再回到 S 极,形成闭合的回路。
磁体的 N 极或 S 极都会把附近的铁吸过去,于是铁芯能吸起一枚铁钉。一旦断开电路,电流消失,磁畴又退回杂乱状态,磁场随之塌缩,铁芯失去磁性,铁钉便掉了下来。
电磁铁是只有通电时才带磁性的磁铁。把导线绕成的线圈套在软铁芯上,有电流通过时就会产生磁场;一旦断电,磁性随即消失。
每一根通电导线周围都会产生一个很小的磁场。把导线绕成一圈圈,等于让每一圈的磁场朝同一方向叠加起来,绕在铁芯上的磁场因而足够强、能派上用场。
软铁芯能汇聚并增强磁场,因为它内部的磁畴会顺着线圈的磁场整齐排列。之所以用软铁而不用钢,是因为软铁容易被磁化,断电时也同样容易退磁。
会。电流方向反过来,磁场方向也随之反过来,N 极和 S 极互换两端。磁性强弱不变,改变的只是磁场的方向。
线圈本身有电阻,电流通过时会发热。电流越大磁场越强,但发热也越多,这正是电磁铁不能无限制加大电流的主要限制。