電磁鐵的發明

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，斯特金也做了一次類似的實驗：他在一根并非是磁鐵棒的U型鐵棒上繞了18圈銅裸線，當銅線與伏打電池接通時，繞在U型鐵棒上的銅線圈即產生了密集的磁場，這樣就使U型鐵棒變成了一塊“電磁鐵”。這種電磁鐵上的磁能要比永磁能大放多倍，它能吸起比它重20倍的鐵塊，而當電源切斷后，U型鐵棒就什么鐵塊也吸不住，重新成為一根普通的鐵棒。 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，這一發明很快在英國、美國以及西歐一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一些革新，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。由于導線有了絕緣層，就可以將它們一圈圈地緊緊地繞在一起，由于線圈越密集，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，亨利試制出了一塊更新的電磁鐵，雖然它的體積并不大，但它能吸起1噸重的鐵塊。

電磁鐵內部帶有鐵心的、利用通有電流的線圈使其像磁鐵一樣具有磁性的裝置叫做電磁鐵，通常制成條形或蹄形。鐵心要用容易磁化，又容易消失磁性的軟鐵或硅鋼來制做。這樣的電磁鐵在通電時有磁性，斷電后就隨之消失。 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。

電磁鐵的主要特點

1、采用全密封結構，防潮性能好。 2、經計算機優化設計，結構合理、自重輕、吸力大、能耗低。 3、勵磁線圈經特別工藝處理，提高了線圈的電器和機械性能，絕緣資料熱等級到達C級，運用壽命長。 4、普通型電磁鐵的額定通電持續率由曩昔的50%提高到60%，提高了電磁鐵的運用功率。 5、超高溫型電磁鐵采用獨特隔熱方式，其間被吸物溫度有曩昔的600℃提高700℃，擴大了電磁鐵的適用范圍。 6、裝置、運轉、保護簡潔。

電磁鐵工作原理

將電磁能變換為機械能以實現吸合作功的一種電器。通常由軟磁材料制成的鐵心、銜鐵和勵磁繞組組成。當勵磁繞組通電時，繞組周圍產生磁場，鐵心磁化，并產生電磁吸力吸引銜鐵，使之運動作功。電磁鐵主要用于操動、牽引機械裝置，以達到預期的目的。工業上常用的電磁鐵有制動電磁鐵、牽引電磁鐵、起重電磁鐵和閥用電磁鐵等。此外，屬于電磁鐵類的還有用以傳遞或隔斷兩軸間的機械聯系的電磁聯軸器;用在機床工作臺上以吸牢磁性材料工件的電磁吸盤;供高能物理、核聚變研究、磁流體發電和高速懸浮列車等方面使用的、能產生高達數十特（斯拉）的磁通密度而幾乎不消耗繞組功率的超導電磁鐵等。 起重電磁鐵 用來吊運和裝卸鐵磁性物體的電磁鐵。工業上常用以吊運或裝卸鐵礦石、鐵砂、廢鋼鐵、鋼錠、鋼軌以及各種鋼材和鋼質工件。起重電磁鐵通常做成圓盤形或矩形，并帶有內磁極和外磁極。當勵磁繞組通電后，內外磁極均被磁化，吸引鋼質材料或工件（相當于一般電磁鐵中的銜鐵），形成一個閉合的磁路。為保護勵磁繞組，使之不因磁極與被吸引物體間的機械撞擊所損傷，起重電磁鐵通常采用甲殼式結構，并且采用直流勵磁。 牽引電磁鐵 供牽引和推斥機械裝置用的一種電磁鐵。主要用于各種自動設備中，以實現遠距離控制。為了能夠在長行程下獲得較大的電磁吸力，牽引電磁鐵一般采用吸引特性比較平坦的甲殼式結構。其內部裝有鐵心、銜鐵和勵磁線圈。使用時，將鐵心固定在機械裝置的靜止部件上，銜鐵則連接在牽引桿上。當勵磁繞組通電后，鐵心被磁化，產生電磁吸力吸引銜鐵，后者則通過牽引桿來操縱所控制的機械裝置的機構。為了適應不同控制對象的需要，牽引電磁鐵有拉動式和推動式兩種，但都不具備復位裝置。牽引電磁鐵的主要技術指標為一定行程下的電磁吸力、操作頻率和壽命。 制動電磁鐵 作機械制動用的一種電磁鐵。主要用于電力驅動裝置和起重運輸設備中，并與制動器配合使用，使電動機準確停車和懸吊著的重物不致墜落。制動電磁鐵按銜鐵行程分為長行程和短行程兩類;按勵磁方式分為直流和交流、并勵和串勵以及單相和三相等種類。制動電磁鐵的工作原理是：當電磁鐵的繞組通電后，銜鐵被吸向鐵心，并通過制動器中的停檔壓迫制動桿，使之移動，從而迫使制動器松閘。切斷線圈電源后，制動桿在彈簧作用下使銜鐵脫離磁軛，而制動器則將機構剎住。制動電磁鐵的主要技術參數是行程、一定行程下的電磁吸力、操作頻率和通電持續率。操作頻率是指每小時操作的次數;通電持續率是指每次通電時間與每次通電及不通電時間之和的百分比。使用中，制動電磁鐵與瓦式制動器相配合時用短行程類;與皮帶制動器相配合時用長行程類。制動電磁鐵通過液壓方式將電磁力傳遞給制動機構的稱液壓制動電磁鐵。 閥用電磁鐵 供遠距離操作各種液壓、氣動系統閥門的電磁鐵。常用于各種金屬切削機床中。閥用電磁鐵不設復位裝置，而由閥體中的彈簧使之復位。當電磁鐵的勵磁繞組通過電流時，電磁吸力即克服彈簧阻力，使閥體的推桿移動，將閥門開啟;當勵磁繞組斷電后，在復位彈簧作用下，閥體推桿便推動銜鐵，使其移動額定行程處，閥門關閉。閥用電磁鐵分為濕式和干式兩種。濕式閥用電磁鐵的銜鐵在液壓油中工作，由于油的冷卻作用，使其與具有相同吸力的電磁鐵相比，有較小的尺寸。

電磁鐵的應用

門禁：為什么門禁可以在沒刷卡時把門牢牢的“抓住”？原來單元門是由鋼材料做成的，那個金屬體在通電時可以產生強大的磁場，產生的磁力能把門牢牢的吸住，而刷卡的瞬間，切斷電流，金屬體失去磁性，我們就可以打開門了。那個金屬體其實是一塊電磁鐵。 電磁起重機：最直接的應用之一是電磁起重機。電磁鐵安裝在吊車上，通電后吸起大量鋼鐵，移動到另一個位置后切斷電流，鋼鐵被放下，免去了打捆的麻煩。大型電磁起重機一次可以吊起幾噸鋼材。 在電動機、發電機、電鈴和電磁繼電器里也用到電磁鐵。全自動洗衣機的進水、排水閥門，衛生間里感應式沖水器的閥門，也都是由電磁鐵控制的。 電磁鐵的另一個應用是產生強磁場。現代技術中很多地方需要的強磁場都由電磁鐵提供，如大型電動機、發電機、磁療設備等。

審核編輯黃昊宇