电磁铁的工作原理

电磁铁的发明

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。铁心要用容易磁化，又容易消失磁性的软铁或硅钢来制做。这样的电磁铁在通电时有磁性，断电后就随之消失。 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。

电磁铁的主要特点

1、采用全密封结构，防潮性能好。 2、经计算机优化设计，结构合理、自重轻、吸力大、能耗低。 3、励磁线圈经特别工艺处理，提高了线圈的电器和机械性能，绝缘资料热等级到达C级，运用寿命长。 4、普通型电磁铁的额定通电持续率由曩昔的50%提高到60%，提高了电磁铁的运用功率。 5、超高温型电磁铁采用独特隔热方式，其间被吸物温度有曩昔的600℃提高700℃，扩大了电磁铁的适用范围。 6、装置、运转、保护简洁。

电磁铁工作原理

将电磁能变换为机械能以实现吸合作功的一种电器。通常由软磁材料制成的铁心、衔铁和励磁绕组组成。当励磁绕组通电时，绕组周围产生磁场，铁心磁化，并产生电磁吸力吸引衔铁，使之运动作功。电磁铁主要用于操动、牵引机械装置，以达到预期的目的。工业上常用的电磁铁有制动电磁铁、牵引电磁铁、起重电磁铁和阀用电磁铁等。此外，属于电磁铁类的还有用以传递或隔断两轴间的机械联系的电磁联轴器;用在机床工作台上以吸牢磁性材料工件的电磁吸盘;供高能物理、核聚变研究、磁流体发电和高速悬浮列车等方面使用的、能产生高达数十特（斯拉）的磁通密度而几乎不消耗绕组功率的超导电磁铁等。 起重电磁铁 用来吊运和装卸铁磁性物体的电磁铁。工业上常用以吊运或装卸铁矿石、铁砂、废钢铁、钢锭、钢轨以及各种钢材和钢质工件。起重电磁铁通常做成圆盘形或矩形，并带有内磁极和外磁极。当励磁绕组通电后，内外磁极均被磁化，吸引钢质材料或工件（相当于一般电磁铁中的衔铁），形成一个闭合的磁路。为保护励磁绕组，使之不因磁极与被吸引物体间的机械撞击所损伤，起重电磁铁通常采用甲壳式结构，并且采用直流励磁。 牵引电磁铁 供牵引和推斥机械装置用的一种电磁铁。主要用于各种自动设备中，以实现远距离控制。为了能够在长行程下获得较大的电磁吸力，牵引电磁铁一般采用吸引特性比较平坦的甲壳式结构。其内部装有铁心、衔铁和励磁线圈。使用时，将铁心固定在机械装置的静止部件上，衔铁则连接在牵引杆上。当励磁绕组通电后，铁心被磁化，产生电磁吸力吸引衔铁，后者则通过牵引杆来操纵所控制的机械装置的机构。为了适应不同控制对象的需要，牵引电磁铁有拉动式和推动式两种，但都不具备复位装置。牵引电磁铁的主要技术指标为一定行程下的电磁吸力、操作频率和寿命。 制动电磁铁 作机械制动用的一种电磁铁。主要用于电力驱动装置和起重运输设备中，并与制动器配合使用，使电动机准确停车和悬吊着的重物不致坠落。制动电磁铁按衔铁行程分为长行程和短行程两类;按励磁方式分为直流和交流、并励和串励以及单相和三相等种类。制动电磁铁的工作原理是：当电磁铁的绕组通电后，衔铁被吸向铁心，并通过制动器中的停档压迫制动杆，使之移动，从而迫使制动器松闸。切断线圈电源后，制动杆在弹簧作用下使衔铁脱离磁轭，而制动器则将机构刹住。制动电磁铁的主要技术参数是行程、一定行程下的电磁吸力、操作频率和通电持续率。操作频率是指每小时操作的次数;通电持续率是指每次通电时间与每次通电及不通电时间之和的百分比。使用中，制动电磁铁与瓦式制动器相配合时用短行程类;与皮带制动器相配合时用长行程类。制动电磁铁通过液压方式将电磁力传递给制动机构的称液压制动电磁铁。 阀用电磁铁 供远距离操作各种液压、气动系统阀门的电磁铁。常用于各种金属切削机床中。阀用电磁铁不设复位装置，而由阀体中的弹簧使之复位。当电磁铁的励磁绕组通过电流时，电磁吸力即克服弹簧阻力，使阀体的推杆移动，将阀门开启;当励磁绕组断电后，在复位弹簧作用下，阀体推杆便推动衔铁，使其移动额定行程处，阀门关闭。阀用电磁铁分为湿式和干式两种。湿式阀用电磁铁的衔铁在液压油中工作，由于油的冷却作用，使其与具有相同吸力的电磁铁相比，有较小的尺寸。

电磁铁的应用

门禁：为什么门禁可以在没刷卡时把门牢牢的“抓住”？原来单元门是由钢材料做成的，那个金属体在通电时可以产生强大的磁场，产生的磁力能把门牢牢的吸住，而刷卡的瞬间，切断电流，金属体失去磁性，我们就可以打开门了。那个金属体其实是一块电磁铁。 电磁起重机：最直接的应用之一是电磁起重机。电磁铁安装在吊车上，通电后吸起大量钢铁，移动到另一个位置后切断电流，钢铁被放下，免去了打捆的麻烦。大型电磁起重机一次可以吊起几吨钢材。 在电动机、发电机、电铃和电磁继电器里也用到电磁铁。全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里感应式冲水器的阀门，也都是由电磁铁控制的。 电磁铁的另一个应用是产生强磁场。现代技术中很多地方需要的强磁场都由电磁铁提供，如大型电动机、发电机、磁疗设备等。

审核编辑黄昊宇