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電磁體有何應用?

磁鐵,顧名思義,是壹種可以把鐵這種金屬吸起來的壹種物體。電磁鐵可比磁鐵更有用,因為它不只可以把鐵這種元素吸來,還可以把其他金屬吸起來。那電磁鐵是壹種什麽東西呢?

內部帶有鐵心的、利用通有電流的線圈使其像磁鐵壹樣具有磁性的裝置叫做電磁鐵,通常制成條形或蹄形。電磁鐵主要由線圈、鐵心及銜鐵三部分組成,鐵心和銜鐵壹般用軟磁材料制成。鐵心壹般是靜止的,線圈總是裝在鐵心上。開關電器的電磁鐵的銜鐵上還裝有彈簧。當線圈通電後,鐵心和銜鐵被磁化,成為極性相反的兩塊磁鐵,它們之間產生電磁吸力。當吸力大於彈簧的反作用力時,銜鐵開始向著鐵心方向運動;當線圈中的電流小於某壹定值或中斷供電時,電磁吸力小於彈簧的反作用力,銜鐵將在反作用力的作用下返回原來的釋放位置。

電磁鐵是利用載流鐵心線圈產生的電磁吸力來操縱機械裝置,以完成預期動作的壹種電器。它是將電能轉換為機械能的壹種電磁元件。電磁鐵有許多優點:電磁鐵磁性的有無,可以用通、斷電流控制;磁性的大小可以用電流的強弱或線圈的匝數來控制。電磁鐵在日常生活中有極其廣泛的應用。 電磁鐵是電流磁效應(電生磁)的壹個應用,與生活聯系緊密,如電磁繼電器、電磁起重機、磁懸浮列車等。

1822年,法國物理學家阿拉戈和呂薩克發現,當電流通過其中有鐵塊的繞線時,它能使繞線中的鐵塊磁化。這實際上是電磁鐵原理的最初發現。1823年,斯特金也做了壹次類似的實驗:他在壹根並非是磁鐵棒的U形鐵棒上繞了18圈銅裸線,當銅線與伏打電池接通時,繞在U形鐵棒上的銅線圈即產生了密集的磁場,這樣就使U形鐵棒變成了壹塊“電磁鐵”。這種電磁鐵上的磁能要比永磁能放大多倍,它能吸起比它重20倍的鐵塊;而當電源切斷後,U形鐵棒就什麽鐵塊也吸不住,重新成為壹根普通的鐵棒。

斯特金的電磁鐵發明,使人們看到了把電能轉化為磁能的光明前景。這壹發明很快在英國、美國以及西歐壹些沿海國家傳播開來。

1829年,美國電學家亨利對斯特金電磁鐵裝置進行了壹些革新,絕緣導線代替裸銅導線,因此不必擔心被銅導線過分靠近而短路。由於導線有了絕緣層,就可以將它們壹圈圈地緊緊地繞在壹起,由於線圈越密集,產生的磁場就越強,這樣就大大提高了把電能轉化為磁能的能力。到了1831年,亨利試制出了壹塊更新的電磁鐵,雖然它的體積並不大,但它能吸起1噸重的鐵塊。

在現代社會中電磁鐵有著極其廣泛的應用,我們日常生活和生產中用到的電風扇、吸塵器、電鈴、吹風機、抽水機、洗衣機、果汁機、攪拌機、電冰箱、冷氣機、割草機等無壹不是利用了電磁鐵的原理。

電鈴、電動機(馬達)、電話等,都利用電磁鐵產生動作。

電鈴的構造如下圖,其包含幾個主要的設計:①電磁鐵;②彈簧片。

當電路接通電源時,電磁鐵通電,對簧片產生吸引力,簧片向磁鐵運動時,錘頭敲擊電鈴發出聲音,與此同時,動片和靜片接觸。

當電路成斷路狀態時,電磁鐵失去磁性,簧片不受吸引力,會在彈力作用下自動彈回原處,動片與靜片脫離接觸,電流重新經過電磁鐵流向燈泡再形成回路。電磁鐵又開始工作吸引簧片,錘頭再次敲擊鈴鐺。

周而復始,電鈴不斷地被敲響。

錄音帶可以把聲音錄下來,計算機的硬盤可以把數據記錄下來,這些都是利用磁頭的電磁鐵改變錄音帶和磁盤上磁性物質的性質而達到這些效果的。

錄音機的出現,最早可追溯至1877年美國發明大王愛迪生發明留聲機。愛迪生將聲波變換成金屬針的震動,並刻錄於錫箔上,利用錫箔與金屬針實現了錄音。1896年時丹麥的年輕電機工程師波爾森將音波轉為電流,再轉換為磁力實現了磁錄音,並於1898年獲得專利。但是錄音機的真正流行還是在發明磁帶以後。1935年德國科學家福勞耶瑪發明了磁帶,在醋酸鹽帶基塗上氧化鐵,正式替代了鋼絲。1962年荷蘭飛利浦公司發明盒式磁帶錄音機。

揚聲器應用了電磁鐵來把電流轉化為聲音。

揚聲器又稱“喇叭”。是壹種十分常用的電聲換能器件,它將聲音電信號轉換成聲音。揚聲器發聲是靠通過以交變電流信號的線圈產生交變磁場,吸引排斥磁盤,引起振膜、紙盆振動,再通過空氣介質傳播聲音。

揚聲器同時運用了電磁鐵和永久磁鐵。假設現在要播放 C 調 (頻率為 256赫,即每秒振動256次),唱機就會輸出256赫的交流電。換句話說,在壹秒鐘內電流的方向會改變 256 次。每壹次電流改變方向時,電磁鐵上的線圈所產生的磁場方向也會隨著改變。我們都知道,磁力是“同極相斥,異極相吸”的,線圈的磁極不停地改變,與永久磁鐵壹時相吸,壹時相斥,產生了每秒鐘 256次的振動。線圈與壹個薄膜相連,當薄膜與線圈壹起振動時,便會推動了周圍的空氣。振動的空氣,不就是聲音嗎?這就是揚聲器的工作原理了。

電磁鐵除了可以將電轉換成磁力,還可以將磁力的變化轉換成電力。在同壹根鐵心上,用兩組線圈做兩個電磁鐵,其中壹個輸入交流電(電流方向會不斷變化的電),另壹組電磁鐵的兩端就會有電壓輸出。輸出電壓的大小與線圈圈數有關,圈數越多,電壓越高。利用這樣的原理可以制造提高或降低電壓的各種變壓器。

變壓器是壹種常見的電氣設備, 可用來把某種數值的交變電壓變換為同頻率的另壹數值的交變電壓,也可以改變交流電的數值及變換阻抗或改變相位。

發電廠欲將P=3UIcosφ的電功率輸送到用電的區域,在P、cosφ為壹定值時,若采用的電壓愈高,則輸電線路中的電流愈小,因而可以減少輸電線路上的損耗,節約導電材料。 所以遠距離輸電采用高電壓是最為經濟的。 目前,我國交流輸電的電壓最高已達1000千伏。這樣高的電壓,無論從發電機的安全運行方面或是從制造成本方面考慮,都不允許由發電機直接生產。 發電機的輸出電壓壹般有3.15千伏、6.3千伏、10.5千伏、15.75千伏等幾種,因此必須用升壓變壓器將電壓升高才能遠距離輸送。 電能輸送到用電區域後,為了適應用電設備的電壓要求,還需通過各級變電站(所)利用變壓器將電壓降低為各類電器所需要的電壓值。

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