電磁鐵與自動控制

2022-10-08 00:06:05 字數 895 閱讀 7074

作者:杜勇

**:《中學生數理化·中考版》2023年第11期

當你通過小區門禁系統的驗證時,門會自動開啟:當你按下電視機遙控器上的關機按鈕時,電視機的電源會自動切斷;當自動洗衣機需要注水時,你會聽到「啪」的輕微聲響,同時注水開關自動開啟了……所有這些自動控制現象中,都離不開乙個重要的裝置——電磁繼電器,它在自動控制系統中屬於重要的執行機構,沒有它,自動控制就很難實現,那麼,電磁繼電器的原理是什麼?結構是怎樣的?

它是怎樣執行人們的意圖的?它的核心部分是電磁鐵,我們先從認識電磁鐵開始,逐步了解電磁繼電器及其在自動控制中的作用。

一、認識電磁鐵

1.電磁鐵的原理

2023年丹麥物理學家奧斯特發現電能生磁後,極大地激發了人們的探索熱情,為了增強通電直導線的磁性,人們把直導線彎成螺線狀,讓各圈導線產生的磁場疊加在一起,使磁場得到增強,同時發現螺線管的磁場分布與條形磁鐵非常相似,磁場也有南北極,可以用安培定則來判斷,為了進一步增強螺線管的磁性,人們在它的中間插入了鐵芯,發現磁性得到極大的增強,這是因為鐵芯被磁化後,它的磁場與螺線管原來的磁場進一步疊加的結果,我們把插入鐵芯後的螺線管稱為「電磁鐵」。

可見,如果沒有電流的磁效應,我們就無法製成電磁鐵。

2.影響電磁鐵磁性強弱的因素

前面我們知道了採用螺線狀和插入鐵芯能使通電導線的磁性增強,那麼,還有什麼方法可以進一步增強它的磁性呢?

既然線圈磁場相互疊加能增強磁性,那麼,是否線圈匝數越多,疊加後的磁性越強呢?電磁鐵需要通電才會產生磁性,那麼,是否電流越大,產生的磁性就越強呢?下面我們可以做如圖1所示的**實驗來尋找答案。

由**實驗可以發現,電磁鐵的磁性強弱可以通過增大電流和增加電磁鐵線圈匝數來實現,磁性有無可以通過電流有無來控制,它的n、s極可以通過改變電流方向來改變,這些優點是永久磁鐵無法比擬的,也就決定了它在電磁起重機、電報機、電鈴等裝置中的廣泛應用。

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