电磁铁的原理及运用

电磁铁的原理及运用电磁铁的由来1820年，丹麦人厄司特（HansChristianOersted,1777-1851）所发现的电流磁效应，显示了电与磁的关联性。此后，许多科学家便试图寻找由磁产生电的逆效应。1821年，英国大科学家法拉第（MichaelFaraday，1791-1867）也在其笔记中，提醒自己应探讨如何「把磁变成电」。

在电流磁效应被发现后不久，大约在1825年，英国人斯特金（WilliamSturgeon,1783-1850）将通有电流的金属线缠绕在绝缘的铁棒上，发明了电磁铁。

电磁铁通电时便有磁性，不通电就没有磁性，方便我们运用。电磁铁和一般永久磁铁的差别电磁铁和一般永久磁铁最大的差别，是电磁铁可以藉由改变通过线圈的电流大小及线圈的匝数来控制磁性的大小，而一般磁铁的磁性则是固定的。

也因此，电磁铁在实验室及生活应用上都相当重要，像电动机、发电机、起重机等，都运用到电磁铁。

电磁铁的原理当直流电通过导体時會產生磁場，若使直流電通過由導體構成的線圈則會產生具方向性的磁場。但是單純由直流電和線圈所構成磁場不夠集中而導致產生的磁力不夠，因此會在線圈的中心加入一磁性物質以達到集中磁場的效果。一般而言，电磁铁所产生的磁场强度和直流电大小、线圈圈数及中心的导磁物质有关，在设计电磁铁时会注重线圈的分布和导铁物质的选择，并利用直流电的大小来控制磁场强度。然而线圈的材料具有电阻而限制了电磁铁所能产生的磁场大小，但随着超导体的发现与应用将有机会突破现有的限制安培右手定则如右图所示,一载流长直导线,若电流为由下而上,则产生环状磁场以右手握住载流导线,姆指指向电流方向,则余四指缠绕方向为感应磁场方向

由上往下看为逆时针方向在任一点的感应磁场方向为其切线方向

离载流导线愈远,所生的磁场强度愈弱(所谓磁场方向即为磁针N极在磁场中的受力方向,亦为磁针N极在磁场中所指的方向)即：

磁场方向=Ｎ极受力方向=Ｎ极所指方向螺旋右手定则如右图所示为一载流螺线形导线四指缠绕的方向为电流缠绕方向,则姆指所指方向则为感应磁场方向电磁铁日常生活中用途产品如下:(1)电铃、电动机（马达）、电话等，都有利用电磁铁产生动作。

(2)录音带可以把声音录下来，计算机的硬盘可以把资料记录下来，这些都是利用磁头的电磁铁改变录音带和磁碟上磁性物质的性质而达到这些效果的.

(3)计算机硬盘的磁头和磁碟。

(4)喇叭能发出声音，是因为里面的线电磁铁通电后，和外圈的磁铁不断互相吸引和排斥，就会造成震动，然后发出声音.

电磁铁日常生活中用途产品如下:(5)光盘机的雷射读取头:

光盘机，CD拨放机等等使用光盘的设备，里面会有一个雷射读取头。在雷射读取头上的透境必须使用电磁铁来控制和光盘之间的距离，这样才能读取正确的资料.

(6)变压器

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。

利用电磁铁原理还有: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、割草机废铁工厂常用电磁铁起重机...等等。

扬声器-1扬声器应用了电磁铁来把电流转化为声音(图一)。原来，电流与磁力有很密切的关系。试试把铜线绕在长铁钉上，然后再接上小电池，你会发现铁钉可以把万字夹吸起。当电流通过线圈时会产生磁场，磁场的方向就由右手法则来决定。电铃电铃的构造图如左,其包含几个主要之设计(1)电磁铁(2)弹簧片(如图之粉红色部份)当电路为通路时

→因电生磁而感应产生磁场

→吸引铃锤击铃

→成断路状态(电磁铁失去磁性)

→因簧片弹力,使铃锤弹回

→电路又成通路

→如上重复,故产生连续铃声无熔丝开关无熔丝开关可在家中的电源总开关处看到(取代旧有的保险丝)其功用在于当用电过量时,此开关会自动切断电源,以保安全其不同于保险丝处在于不需更换(当开关自动切断时,只要再将其扳上即可,,,不过.......想一想会如何?)你能不能由图看出,电磁铁在那里呢(应该很容易看出来的)你能看出无熔丝开关的自动开关原理吗?(机关颇为复杂哦!)扬声器-2扬声器同时运用了电磁铁和永久磁铁(图二)。假设现在要播放C调(频率为256Hz，即每秒振动256次)，唱机就会输出256Hz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「同极相拒，异极相吸」的，线圈的磁极不停地改变，与永久磁铁一时相吸，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？这就是扬声器的运作原理了。

磁浮火车-1要以最快的速度从一个地方去到数百公里，甚至数千公里以外的地方，一般人都会选择乘搭飞机。可是，在不久的将来，一种新的交通工具将会带领人们以高速于城市之间穿梭。

目前为止，一般的子弹火车能以200km/h的速度前进。由于火车与路轨之间的磨擦力限制了火车的最高速度，所以人们便开始研究能悬浮于路轨之上的火车，于是便有磁浮火车的出现了。磁浮火车-2顾名思义，磁浮火车是利用磁力使火车悬浮于路轨之上。磁浮火车经常被称为MagLev，即MagneticallyLevitatedtrain的简写。但是，利用一般的磁铁并不能把火车稳定地浮起。要是你将两块磁铁的北极相对，你会发现无法使一块磁铁稳定地浮在另一块上(图一)。所以，要把火车浮起并不如想象中般简单。

真正磁浮火车是如何浮起来的？目前，磁浮火车还在试验阶段。德国科学家设计了一个名为Transrapid的系统，利用了「电磁力悬浮法」(EMS)把火车浮起(图二)。在这个系统中，火车的底部包着一条导轨，在火车底部起落架的电磁铁向着导轨，磁力使火车悬浮在导轨之上约一厘米，即使在静止的时候，火车仍然保持浮起。其他导引磁铁则能使火车在行使时保持稳定。磁浮火车-3磁浮火车是怎样被推动的？它的基本原理很简单。以日本的磁浮火车为例。移动的列车带同超导磁铁在导槽两边的线圈感应出电流，根据这些讯息，系统便会把交流电输入导槽两边的推进线圈，产生南北梅花间竹的磁极(图五)，对超导磁铁造成拉力和推力，使列车加速。

磁浮火车能悬浮在路轨上行驶，免除了火车与路轨之间的磨擦力，故能以高速飞驰。估计未来的磁浮火车能以高达500km/h的速度行驶，比现在最快的火车速度要高一倍。此外，磁浮火车非常宁静。德国农民在磁浮火车路轨附近工作，几乎察觉不到有火车经过呢！但磁浮火车有一个缺点，就是建造导轨的费用昂贵。磁浮火车只能在这些导轨上走，大大限制了它的发展。起重机钢板又重又大，怎样搬运既方便又省力？录音机（Taperecorder）录音机（Taperecorder）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