電磁鐵的原理及應(yīng)用

關(guān)于電磁鐵的原理及應(yīng)用第1頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電磁鐵的由來(lái)1820年，丹麥人厄司特（HansChristianOersted,1777-1851）所發(fā)現(xiàn)的電流磁效應(yīng)，顯示了電與磁的關(guān)聯(lián)性。此後，許多科學(xué)家便試圖尋找由磁產(chǎn)生電的逆效應(yīng)。1821年，英國(guó)大科學(xué)家法拉第（MichaelFaraday，1791-1867）也在其筆記中，提醒自己應(yīng)探討如何「把磁變成電」。

在電流磁效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)後不久，大約在1825年，英國(guó)人斯特金（WilliamSturgeon,1783-1850）將通有電流的金屬線(xiàn)纏繞在絕緣的鐵棒上，發(fā)明了電磁鐵。

電磁鐵通電時(shí)便有磁性，不通電就沒(méi)有磁性，方便我們運(yùn)用。第2頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電磁鐵和一般永久磁鐵的差別電磁鐵和一般永久磁鐵最大的差別，是電磁鐵可以藉由改變通過(guò)線(xiàn)圈的電流大小及線(xiàn)圈的匝數(shù)來(lái)控制磁性的大小，而一般磁鐵的磁性則是固定的。

也因此，電磁鐵在實(shí)驗(yàn)室及生活應(yīng)用上都相當(dāng)重要，像電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、起重機(jī)等，都運(yùn)用到電磁鐵。

第3頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電磁鐵的原理當(dāng)直流電通過(guò)導(dǎo)體時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，若使直流電通過(guò)由導(dǎo)體構(gòu)成的線(xiàn)圈則會(huì)產(chǎn)生具方向性的磁場(chǎng)。但是單純由直流電和線(xiàn)圈所構(gòu)成磁場(chǎng)不夠集中而導(dǎo)致產(chǎn)生的磁力不夠，因此會(huì)在線(xiàn)圈的中心加入一磁性物質(zhì)以達(dá)到集中磁場(chǎng)的效果。一般而言，電磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度和直流電大小、線(xiàn)圈圈數(shù)及中心的導(dǎo)磁物質(zhì)有關(guān)，在設(shè)計(jì)電磁鐵時(shí)會(huì)注重線(xiàn)圈的分佈和導(dǎo)鐵物質(zhì)的選擇，並利用直流電的大小來(lái)控制磁場(chǎng)強(qiáng)度。然而線(xiàn)圈的材料具有電阻而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)突破現(xiàn)有的限制第4頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月安培右手定則如右圖所示,一載流長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn),若電流為由下而上,則產(chǎn)生環(huán)狀磁場(chǎng)以右手握住載流導(dǎo)線(xiàn),姆指指向電流方向,則餘四指纏繞方向?yàn)楦袘?yīng)磁場(chǎng)方向

由上往下看為逆時(shí)針?lè)较蛟谌我稽c(diǎn)的感應(yīng)磁場(chǎng)方向?yàn)槠淝芯€(xiàn)方向

離載流導(dǎo)線(xiàn)愈遠(yuǎn),所生的磁場(chǎng)強(qiáng)度愈弱(所謂磁場(chǎng)方向即為磁針N極在磁場(chǎng)中的受力方向,亦為磁針N極在磁場(chǎng)中所指的方向)即：

磁場(chǎng)方向=Ｎ極受力方向=Ｎ極所指方向第5頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月螺旋右手定則如右圖所示為一載流螺線(xiàn)形導(dǎo)線(xiàn)四指纏繞的方向?yàn)殡娏骼p繞方向,則姆指所指方向則為感應(yīng)磁場(chǎng)方向第6頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電磁鐵日常生活中用途產(chǎn)品如下:(1)電鈴、電動(dòng)機(jī)（馬達(dá)）、電話(huà)等，都有利用電磁鐵產(chǎn)生動(dòng)作。

(2)錄音帶可以把聲音錄下來(lái)，電腦的硬碟可以把資料記錄下來(lái)，這些都是利用磁頭的電磁鐵改變錄音帶和磁碟上磁性物質(zhì)的性質(zhì)而達(dá)到這些效果的.

(3)電腦硬碟的磁頭和磁碟。

(4)喇叭能發(fā)出聲音，是因?yàn)檠e面的線(xiàn)電磁鐵通電後，和外圈的磁鐵不斷互相吸引和排斥，就會(huì)造成震動(dòng)，然後發(fā)出聲音.

第7頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電磁鐵日常生活中用途產(chǎn)品如下:(5)光碟機(jī)的雷射讀取頭:

光碟機(jī)，CD撥放機(jī)等等使用光碟的設(shè)備，裡面會(huì)有一個(gè)雷射讀取頭。在雷射讀取頭上的透境必須使用電磁鐵來(lái)控制和光碟之間的距離，這樣才能讀取正確的資料.

(6)變壓器

電磁鐵除了可以將電轉(zhuǎn)換成磁力，還可以將磁力的變化轉(zhuǎn)換成電力。在同一根鐵心上，用兩組線(xiàn)圈做兩個(gè)電磁鐵，其中一個(gè)輸入交流電(電流方向會(huì)不斷變化的電)，另一組電磁鐵的兩端就會(huì)有電壓輸出。輸出電壓的大小與線(xiàn)圈圈數(shù)有關(guān)，圈數(shù)越多，電壓越高。利用這樣的原理可以製造提高或降低電壓的各種變壓器。

利用電磁鐵原理還有:電風(fēng)扇、吸塵器、電鈴、吹風(fēng)機(jī)、抽水機(jī)、洗衣機(jī)、果汁機(jī)、攪拌機(jī)、電冰箱、冷氣機(jī)、割草機(jī)廢鐵工廠常用電磁鐵起重機(jī)...等等。

第8頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月?lián)P聲器-1揚(yáng)聲器應(yīng)用了電磁鐵來(lái)把電流轉(zhuǎn)化為聲音(圖一)。原來(lái)，電流與磁力有很密切的關(guān)係。試試把銅線(xiàn)繞在長(zhǎng)鐵釘上，然後再接上小電池，你會(huì)發(fā)現(xiàn)鐵釘可以把萬(wàn)字夾吸起。當(dāng)電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向就由右手法則來(lái)決定。第9頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電鈴電鈴的構(gòu)造圖如左,其包含幾個(gè)主要之設(shè)計(jì)(1)電磁鐵(2)彈簧片(如圖之粉紅色部份)當(dāng)電路為通路時(shí)

→因電生磁而感應(yīng)產(chǎn)生磁場(chǎng)

→吸引鈴錘擊鈴

→成斷路狀態(tài)(電磁鐵失去磁性)

→因簧片彈力,使鈴錘彈回

→電路又成通路

→如上重複,故產(chǎn)生連續(xù)鈴聲第10頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月無(wú)熔絲開(kāi)關(guān)無(wú)熔絲開(kāi)關(guān)可在家中的電源總開(kāi)關(guān)處看到(取代舊有的保險(xiǎn)絲)其功用在於當(dāng)用電過(guò)量時(shí),此開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)切斷電源,以保安全其不同於保險(xiǎn)絲處在於不需更換(當(dāng)開(kāi)關(guān)自動(dòng)切斷時(shí),只要再將其扳上即可,,,不過(guò).......想一想會(huì)如何?)你能不能由圖看出,電磁鐵在那裏呢(應(yīng)該很容易看出來(lái)的)你能看出無(wú)熔絲開(kāi)關(guān)的自動(dòng)開(kāi)關(guān)原理嗎?(機(jī)關(guān)頗為複雜哦!)第11頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月?lián)P聲器-2揚(yáng)聲器同時(shí)運(yùn)用了電磁鐵和永久磁鐵(圖二)。假設(shè)現(xiàn)在要播放C調(diào)(頻率為256Hz，即每秒振動(dòng)256次)，唱機(jī)就會(huì)輸出256Hz的交流電，換句話(huà)說(shuō)，在一秒鐘內(nèi)電流的方向會(huì)改變256次。每一次電流改變方向時(shí)，電磁鐵上的線(xiàn)圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也會(huì)隨著改變。我們都知道，磁力是「同極相拒，異極相吸」的，線(xiàn)圈的磁極不停地改變，與永久磁鐵一時(shí)相吸，一時(shí)相斥，產(chǎn)生了每秒鐘256次的振動(dòng)。線(xiàn)圈與一個(gè)薄膜相連，當(dāng)薄膜與線(xiàn)圈一起振動(dòng)時(shí)，便會(huì)推動(dòng)了周?chē)目諝?。振?dòng)的空氣，不就是聲音嗎？這就是揚(yáng)聲器的運(yùn)作原理了。

第12頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磁浮火車(chē)-1要以最快的速度從一個(gè)地方去到數(shù)百公里，甚至數(shù)千公里以外的地方，一般人都會(huì)選擇乘搭飛機(jī)?？墒牵诓痪玫膶?lái)，一種新的交通工具將會(huì)帶領(lǐng)人們以高速於城市之間穿梭。

目前為止，一般的子彈火車(chē)能以200km/h的速度前進(jìn)。由於火車(chē)與路軌之間的磨擦力限制了火車(chē)的最高速度，所以人們便開(kāi)始研究能懸浮於路軌之上的火車(chē)，於是便有磁浮火車(chē)的出現(xiàn)了。第13頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磁浮火車(chē)-2顧名思義，磁浮火車(chē)是利用磁力使火車(chē)懸浮於路軌之上。磁浮火車(chē)經(jīng)常被稱(chēng)為MagLev，即MagneticallyLevitatedtrain的簡(jiǎn)寫(xiě)。但是，利用一般的磁鐵並不能把火車(chē)穩(wěn)定地浮起。要是你將兩塊磁鐵的北極相對(duì)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)無(wú)法使一塊磁鐵穩(wěn)定地浮在另一塊上(圖一)。所以，要把火車(chē)浮起並不如想像中般簡(jiǎn)單。

真正磁浮火車(chē)是如何浮起來(lái)的？目前，磁浮火車(chē)還在試驗(yàn)階段。德國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一個(gè)名為T(mén)ransrapid的系統(tǒng)，利用了「電磁力懸浮法」(EMS)把火車(chē)浮起(圖二)。在這個(gè)系統(tǒng)中，火車(chē)的底部包著一條導(dǎo)軌，在火車(chē)底部起落架的電磁鐵向著導(dǎo)軌，磁力使火車(chē)懸浮在導(dǎo)軌之上約一厘米，即使在靜止的時(shí)候，火車(chē)仍然保持浮起。其他導(dǎo)引磁鐵則能使火車(chē)在行使時(shí)保持穩(wěn)定。第14頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磁浮火車(chē)-3磁浮火車(chē)是怎樣被推動(dòng)的？它的基本原理很簡(jiǎn)單。以日本的磁浮火車(chē)為例。移動(dòng)的列車(chē)帶同超導(dǎo)磁鐵在導(dǎo)槽兩邊的線(xiàn)圈感應(yīng)出電流，根據(jù)這些訊息，系統(tǒng)便會(huì)把交流電輸入導(dǎo)槽兩邊的推進(jìn)線(xiàn)圈，產(chǎn)生南北梅花間竹的磁極(圖五)，對(duì)超導(dǎo)磁鐵造成拉力和推力，使列車(chē)加速。

磁浮火車(chē)能懸浮在路軌上行駛，免除了火車(chē)與路軌之間的磨擦力，故能以高速飛馳。估計(jì)未來(lái)的磁浮火車(chē)能以高達(dá)500km/h的速度行駛，比現(xiàn)在最快的火車(chē)速度要高一倍。此外，磁浮火車(chē)非常寧?kù)o。德國(guó)農(nóng)民在磁浮火車(chē)路軌附近工作，幾乎察覺(jué)不到有火車(chē)經(jīng)過(guò)呢！但磁浮火車(chē)有一個(gè)缺點(diǎn)，就是建造導(dǎo)軌的費(fèi)用昂貴。磁浮火車(chē)只能在這些導(dǎo)軌上走，大大限制了它的發(fā)展。第15頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月起重機(jī)鋼板又重又大，怎樣搬運(yùn)既方便又省力？第16頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月錄音機(jī)（Taperecorder）錄音機(jī)（Taperecorder）的出現(xiàn)，最早可追溯至1877年美國(guó)發(fā)明大王愛(ài)迪生發(fā)明留聲機(jī)。愛(ài)迪生將聲波變換成金屬針的震動(dòng)，並刻錄於錫箔上，利用錫箔與金屬針實(shí)現(xiàn)了錄音。1896年時(shí)丹麥的年輕電機(jī)工程師波爾森（ValdemarPoulsen）