登陆注册
7861200000009

第9章 电磁体及其应用

磁铁,顾名思义,是一种可以把铁这种金属吸起来的一种物体。电磁铁可比磁铁更有用,因为它不只可以把铁这种元素吸来,还可以把其他金属吸起来。那电磁铁是一种什么东西呢?

内部带有铁心的、利用通有电流的线圈使其像磁铁一样具有磁性的装置叫做电磁铁,通常制成条形或蹄形。电磁铁主要由线圈、铁心及衔铁三部分组成,铁心和衔铁一般用软磁材料制成。铁心一般是静止的,线圈总是装在铁心上。开关电器的电磁铁的衔铁上还装有弹簧。当线圈通电后,铁心和衔铁被磁化,成为极性相反的两块磁铁,它们之间产生电磁吸力。当吸力大于弹簧的反作用力时,衔铁开始向着铁心方向运动;当线圈中的电流小于某一定值或中断供电时,电磁吸力小于弹簧的反作用力,衔铁将在反作用力的作用下返回原来的释放位置。

电磁铁是利用载流铁心线圈产生的电磁吸力来操纵机械装置,以完成预期动作的一种电器。它是将电能转换为机械能的一种电磁元件。电磁铁有许多优点:电磁铁磁性的有无,可以用通、断电流控制;磁性的大小可以用电流的强弱或线圈的匝数来控制。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。

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形铁棒上绕了18圈铜裸线,当铜线与伏打电池接通时,绕在U形铁棒上的铜线圈即产生了密集的磁场,这样就使U形铁棒变成了一块“电磁铁”。这种电磁铁上的磁能要比永磁能放大多倍,它能吸起比它重20倍的铁块;而当电源切断后,U形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。

电磁起重机

在现代社会中电磁铁有着极其广泛的应用,我们日常生活和生产中用到的电风扇、吸尘器、电铃、吹风机、抽水机、洗衣机、果汁机、搅拌机、电冰箱、冷气机、割草机等无一不是利用了电磁铁的原理。

电铃、电动机(马达)、电话等,都利用电磁铁产生动作。

电铃的构造如下图,其包含几个主要的设计:①电磁铁;②弹簧片。

电铃的构造

当电路接通电源时,电磁铁通电,对簧片产生吸引力,簧片向磁铁运动时,锤头敲击电铃发出声音,与此同时,动片和静片接触。

当电路成断路状态时,电磁铁失去磁性,簧片不受吸引力,会在弹力作用下自动弹回原处,动片与静片脱离接触,电流重新经过电磁铁流向灯泡再形成回路。电磁铁又开始工作吸引簧片,锤头再次敲击铃铛。

周而复始,电铃不断地被敲响。

录音带可以把声音录下来,计算机的硬盘可以把数据记录下来,这些都是利用磁头的电磁铁改变录音带和磁盘上磁性物质的性质而达到这些效果的。

录音机的出现,最早可追溯至1877年美国发明大王爱迪生发明留声机。爱迪生将声波变换成金属针的震动,并刻录于锡箔上,利用锡箔与金属针实现了录音。1896年时丹麦的年轻电机工程师波尔森将音波转为电流,再转换为磁力实现了磁录音,并于1898年获得专利。但是录音机的真正流行还是在发明磁带以后。1935年德国科学家福劳耶玛发明了磁带,在醋酸盐带基涂上氧化铁,正式替代了钢丝。1962年荷兰飞利浦公司发明盒式磁带录音机。

扬声器

扬声器应用了电磁铁来把电流转化为声音。

扬声器又称“喇叭”。是一种十分常用的电声换能器件,它将声音电信号转换成声音。扬声器发声是靠通过以交变电流信号的线圈产生交变磁场,吸引排斥磁盘,引起振膜、纸盆振动,再通过空气介质传播声音。

扬声器同时运用了电磁铁和永久磁铁。假设现在要播放C调(频率为256赫,即每秒振动256次),唱机就会输出256赫的交流电。换句话说,在一秒钟内电流的方向会改变256次。每一次电流改变方向时,电磁铁上的线圈所产生的磁场方向也会随着改变。我们都知道,磁力是“同极相斥,异极相吸”的,线圈的磁极不停地改变,与永久磁铁一时扬声器结构示意图相吸,一时相斥,产生了每秒钟256次的振动。线圈与一个薄膜相连,当薄膜与线圈一起振动时,便会推动了周围的空气。振动的空气,不就是声音吗?这就是扬声器的工作原理了。

电磁铁除了可以将电转换成磁力,还可以将磁力的变化转换成电力。在同一根铁心上,用两组线圈做两个电磁铁,其中一个输入交流电(电流方向会不断变化的电),另一组电磁铁的两端就会有电压输出。输出电压的大小与线圈圈数有关,圈数越多,电压越高。利用这样的原理可以制造提高或降低电压的各种变压器。

变压器是一种常见的电气设备,可用来把某种数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压,也可以改变交流电的数值及变换阻抗或改变相位。

发电厂欲将P=3UIcosφ的电功率输送到用电的区域,在P、cosφ为一定值时,若采用的电压愈高,则输电线路中的电流愈小,因而可以减少输电线路上的损耗,节约导电材料。所以远距离输电采用高电压是最为经济的。目前,我国交流输电的电压最高已达1000千伏。这样高的电压,无论从发电机的安全运行方面或是从制造成本方面考虑,都不允许由发电机直接生产。发电机的输出电压一般有315千伏、63千伏、105千伏、1575千伏等几种,因此必须用升压变压器将电压升高才能远距离输送。电能输送到用电区域后,为了适应用电设备的电压要求,还需通过各级变电站(所)利用变压器将电压降低为各类电器所需要的电压值。

同类推荐
  • 绚丽无比的艺术(奇妙的大千世界)

    绚丽无比的艺术(奇妙的大千世界)

    艺术创造出来是被人欣赏的,整个艺术活动包括艺术创造和艺术欣赏这两个相互依存、相互促进的方面。艺术创造是艺术家在生活的基础上,运用不同的物质材料和精神因素,创造出可供欣赏的典型艺术形象。各个艺术门类运用不同的物质材料、表现手段等,形成自己独特的艺术特征。离开了自己独特的艺术特征,便谈不上美的创造和欣赏,更谈不上有价值的艺术作品的问世。艺术欣赏则是人们以艺术作品为对象的审美活动,欣赏者在艺术作品的基础上,结合自身的生活经验,通过感受体验、领悟,进而注入自己富有个性的想象,对艺术作品展开“再创造”,从而丰富艺术作品的精神内涵。
  • 追杀K星人

    追杀K星人

    01基地载有6名科研人员的飞碟突然从雷达上消失了近两分钟。总部怀疑是K星人劫持了机上的科研人员,将他们复制后又重新放入01基地以从事破坏活动。于是总部派出精明的军官于平宁前去调查。这6名科研人员真的被劫持过吗?他们真是K星人吗?看过这篇小说后,你就明白了。
  • 青少年应该知道的生态学

    青少年应该知道的生态学

    本书能帮你了解:生物和它们生活的环境的关系到底是怎样的,人们研究这一关系的目的又是什么等。
  • 中外神话故事(语文新课标课外读物)

    中外神话故事(语文新课标课外读物)

    为了全面提高广大中小学生的知识基础,培养阅读的兴趣和爱好,这套课外读物收编了大家喜闻乐见的广博知识,把阅读名著与掌握知识结合起来,扩大阅读的深度和范围,这正是设计本套读物的最大特色。因此,本套课外读物有着极强的广泛性、知识性、阅读性、趣味性和基础性,是广大中小学生阅读和收藏的最佳版本。
  • 世界经典智慧故事全集:明慧觉醒的故事

    世界经典智慧故事全集:明慧觉醒的故事

    本套丛书图文并茂,格调高雅,具有很强的系统性、代表性、趣味性和可读性,是中小学生培养阅读与写作能力的配套系列读物,非常适合广大中小学生学习和收藏,也是各级图书馆收藏的最佳版本。
热门推荐
  • 五零七寝室

    五零七寝室

    本书不是黑道,不是穿越也不是重生。偏写实路线,讲述了燕京大学,第一届90后。男六栋507寝室叶锋、李天奇、宇文瑾瑜、陈雅昶、萧维维、吴俊,六个男生在大学期间发生的故事。他们同进一所大学,同在一个系、同学一个专业(商务贸易)、同住一个寝室。由于性格的不同,在大学这段时期,遇到不同的人,不一样的遭遇。清楚的认识了自己,知道什么最适合自己。做出了不同的选择,决定了他们大学后不一样的人生命运。第一批90后大学生会在今夏或明年夏天离开学校步入社会。我就是第一批90后,写的是关于我们自己的故事,缅怀那即将逝去的青春。往事历历在目,如今只能回首。本书从他们踏进校园的第一步讲起,一直讲到他们离开学校。让我们看着他们的故事,回味一下我们即将离开的校园吧
  • 独步天下之神戒

    独步天下之神戒

    平凡少年易小山,偶得神戒‘灿哥’,从此开始自己的奇幻生涯、走向了另一片天地,在血雨腥风的黑暗中搏杀,在光明中享受美好的生活,在风雨柔情中成长、在岁月中进化...
  • 灵雨

    灵雨

    本小说讲述了一个在灵武大陆上发生的传奇故事。在这片大陆之上又有着4大帝国,分别为魂元帝国,紫罗帝国,圣光帝国,启鸾帝国,大陆之上又有着一部分人,这部分人拥有一种特殊的能力叫绝力,故这些人被称之为绝者。
  • 手机穿越仙剑三

    手机穿越仙剑三

    穿越到仙剑三,少量涉及仙剑四。摸摸口袋,手机竟然也跟来了?!
  • 家有萌夫:长得萌了不起啊

    家有萌夫:长得萌了不起啊

    不就是打了条狗么,至于让我直接和22世纪说拜拜?许依妙对于上岸后看见帅帅的古装小弟表示,老天,我诅咒你打王者永远被小兵打死!没办法,既来之则安之,当务之急是找糊口。什么帅气的小弟弟你要养我?!然后帅气的小弟弟勾唇一笑,“小姐姐,糊口是要付出代价的”许依妙目瞪口呆,“可是你当初没和我说哼!我赖账了”帅气的小弟弟瞬间没了刚刚的不可一世,红艳艳的小嘴一扁,“姐姐说过姐姐是个有操守的人的,例如,从不赖账…”许依妙无论那个时空从来都对萌物没有抵抗力,“不,我偏不!”她说着,拉着帅小弟回家了……
  • 道骨天成

    道骨天成

    有天一家走失了一名四岁孩童,家人重金寻找一无所获后,家中老人整日以泪洗面,夫妻计划再生一子,结果在第二个孩子出生一年摆周岁宴的时候,这个孩子回来了,但模样依旧是当初走失时的模样,刚开始本以为是孩子在外两年受苦受累导致,结果……
  • 夏,花之恋歌

    夏,花之恋歌

    花店的意外相遇,让两人从此纠缠不断。大学毕业,男生对女生说:做我女朋友吧!我喜欢你一年了!女生笑得灿烂,好啊!我也喜欢你一年了。男生为了女生逐渐变强,当两人重遇,女生捂嘴:你确定你不是来参见健身比赛的?
  • 花美男的绯闻男友

    花美男的绯闻男友

    她为了拯救弟弟,却遭遇了意外的事故,还跟弟弟互换了灵魂。为了寻求方法救躺在病床上昏迷不醒的自己肉身以及弟弟的灵魂,毅然冒充弟弟在一群花美男天团生活了下去,她一会是男人,一会是女人,一会是飘忽出窍的灵魂。他——是国际知名偶像天团男子组合队长,才华横溢受万千人的宠爱的花美男,却以为自己爱上了一个男人,还跟他传出了断背的绯闻,而他却又那么像曾经认识的一个女人?
  • 虚升记

    虚升记

    前因结果今欲还,踏春游湖肇事端。年少轻狂怒火烧,放刁撒泼毁新船。祸起降头事难竞,辣手欲摧恨无言。心伤体累奔黑夜,远避凶祸逃孤山。千里走骑遇荒村,有志除妖两相难。天公从来不体私,积善修德垂青眼。拜师学道断红尘,从此逍遥做神仙。要知后事如何走,且看虚升记玄幻。
  • 黑暗女帝:桔梗杀手

    黑暗女帝:桔梗杀手

    一朝穿越,竟是无人知晓的荒漠大地,不能修炼?现代王牌桔梗杀手,却穿越到这具废物身体里,凤眸再睁,又会是废物吗,笑话,她王牌桔梗杀手可不是任人欺凌,神兽相伴,神者俯首,看她如何将大陆玩弄于鼓掌之间。