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直流电磁铁吸力计算公式
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作者:编辑部
电磁铁吸力的大小与气隙的截面积S0及气隙中的磁感应强度B0的平方成正比。基本公式如下：
式中： B 0 的单位是特 [ 斯拉 ] ； S 0 的单位是平方米； F 的单位是牛 [ 顿 ] （ N ）。
直流电磁铁的吸力 直流电磁铁的吸力依据上述基本公式直接求取 .
交流电磁铁的吸力 交流电磁铁中磁场是交变的.
综合上述：
(1) 交流电磁铁的吸力在零与最大值之间脉动。衔铁以 两倍电源频率在颤动，引起噪音，同时触点容易损坏。为了消除这种现象，在磁极的部分端面上套一个分磁环(或称短路环），工作时，在分磁环中产生感应电流，其阻碍磁通的变化，在磁极端面两部分中的磁通 F 1 和 F 2 之间产生相位差，相应该两部分的吸力不同时为零，实现消除振动和噪音，如图所示；而直流电磁铁吸力恒定不变；
(2) 交流电磁铁中, 为了减少铁损，铁心由钢片叠成；直流电磁铁的磁通不变，无铁损，铁心用整块软钢制成；
(3) 在交流电磁铁中，线圈电流不仅与线圈电阻有关，主要的还与线圈感抗有关。在其吸合过程中，随着磁路气隙的减小，线圈感抗增大，电流减小。如果衔铁被卡住，通电后衔铁吸合不上，线圈感抗一直很小，电流较 大，将使线圈严重发热甚至烧毁；
(4) 直流电磁铁的励磁电流仅与线圈电阻有关，在吸合过程中，励磁电流不变。
电磁铁在生产中获得广泛应用。其主要应用原理是：用电磁铁衔铁的动作带动其他机械装置运动，产生机械连动，实现控制要求。当前位置：
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如图是直流电铃的原理图。关于电铃工作时的说法正确的是：
A．电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且A端为N极 B．电磁铁吸引衔铁，弹性片发生形变具有弹性势能 C．小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动 D．小锤击打铃碗时，电磁铁仍具有磁性
题型：不定项选择难度：中档来源：天津模拟题
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电磁铁的其他应用
在生活中的应用：1．电磁起重机：电磁铁在实际中的应用很多，最直接的应用就是电磁起重机。把电磁铁安装在吊车上，通电后吸起大量钢铁，移动到另一位置后切断电流，把钢铁放下。大型电磁起重机一次可以吊起几吨钢材。
2．电铃：电路闭合，电磁铁吸引弹性片，使铁锤向铁铃方向运动，铁锤打击铁铃而发出声音，同时电路断开，电磁铁没有了磁性，铁锤又被弹回，电路闭合。如此不断重复，电铃发出了持续的铃声。
3. 电磁选矿机：电磁选矿机是根据磁体对铁矿石有吸引力的原理制成的。当电磁选矿机工作时,铁砂将落入B箱。矿石在下落过程中，经过电磁铁时，非铁矿石不能被电磁铁吸引，由于重力的作用直接落入A箱；而铁矿石能被电磁铁吸引，吸附在滚筒上并随滚筒一起转动，到B箱上方时电磁铁对矿石的吸引力已非常微小，所以矿石由于重力的作用而落入B箱。&
4. 家里的一些电器，如电冰箱、吸尘器上都有电磁铁。在电动机、发电机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阀门，也都是由电磁铁控制的。
在农业上的应用：&&&& 磁铁还有一种用途，说来更有趣味：它能在农业上帮助农民除掉作物种子里的杂草种子。杂草种子上有绒毛，能够粘在旁边走过的动物的毛上，因此它们就能散布到离母本植物很远的地方。杂草的这种在几百万年的生存斗争中获得的特点，却被农业技术利用了来除掉它的种子。农业技术家利用磁铁，把杂草的粗糙的种子从作物的种子里挑选出来。如果在混有杂草种子的作物种子里撒上一些铁屑，铁屑就会紧紧地粘在杂草种子上，而不会粘在光滑的作物种子上。然后拿一个力量足够强大的电磁铁去对它们作用，于是混合着的种子就会自动分开，分成作物种子和杂草种子两部分，电磁铁从混合物里把所有粘有铁屑的种子都捞了出来。
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电磁铁概述
　　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。电磁铁是电流磁效应（电生磁）的一个应用，与生活联系紧密，如电磁继电器、电磁起重机、磁悬浮列车等。
电磁铁发展历史
　　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，临朐昌盛磁电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。
电磁铁原理
　　1.圆形线圈通往电流形成的磁场：
　　（1）线圈中心处的磁场方向可将线圈上某一小段导线视为直线，由安培右手定则判定之。
　　（2）通有电流的圆形线圈上每一小段电流所产生的磁场，在线圈内都指向同一方向，故线圈内的磁场较直导线电流产生的磁场强度大。
　　（3）圆形导线通入电流时，线圈外的磁场因各小段电流产生磁场的方向不一致， 因此产生的合成磁场较圈内磁场弱。
　　（4）圆形线圈的电流愈大，半径愈小，则线圈中心处的磁场强度即愈大。
　　（5）圆形线圈和圆盘形薄磁铁的磁力线形状相似。
　　2.螺线形线圈电流的磁场：
　　（1）用一条长导线绕成螺线形的长线圈，相当於由很多个圆形线圈所串联而成，每一圆形导线在中心处所建立的磁场均为同向，可以增强效应，故线圈中心处的磁场较单匝圆形线圈为强。
　　（2）线圈内部磁力线形成方向相同的直线，在线圈约两端磁力线则渐弯曲向外。
　　（3）螺线形线圈的磁力线特性与棒形磁铁的磁力线相似，线圈内的磁力线与线圈外方向恰相反。
　　（4）线圈内磁场的强度与线圈上的电流及单位长度内线圈的圈数成正比。
　　3.螺线形线圈电流内磁场方向的右手定则：
　　以右手掌握住线圈，四指指向电流方向，大拇指所指的方向即为线圈内磁力线方向。
电磁铁分类
　　电磁铁可以分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类型。
　　如果按照用途来划分电磁铁，主要可分成以下五种。
　　1.牵引电磁铁：主要用来牵引机械装置、开启或关闭各种阀门，以执行自动控制任务。
　　2.起重电磁铁：用作起重装置来吊运钢锭、钢材、铁砂等铁磁性材料。
　　3.制动电磁铁：主要用于对电动机进行制动以达到准确停车的目的。
　　4.自动电器的电磁系统：如电磁继电器和接触器的电磁系统、自动开关的电磁脱扣器及操作电磁铁等。
　　5.其他用途的电磁铁：如磨床的电磁吸盘以及电磁振动器等。
电磁铁特点
　　磁极的方向可以改变：磁极可以由改变电流的方向来控制；
　　磁性的有无可以控制：电磁铁磁性的有无可以用通、断电流控制；
　　磁性的强弱可以改变：磁性的大小可以用电流的强弱或线圈的匝数来控制，也可改变电阻控制电流大小来控制磁性大小。
电磁铁作用
　　（1）将软铁棒插入一螺线形线圈内部，则当线圈通有电流时，线圈内部的磁场使软铁棒磁化成暂时磁铁，但电流切断时，则线圈及软铁棒的磁性随着消失。
　　（2）软铁棒磁化后所生成的磁场，加上原有线圈内的磁场，使得总磁场强度大为增强，故电磁铁的磁力大于天然磁铁。
　　（3）螺线形线圈的电流愈大，线圈圈数愈多，电磁铁的磁场愈强。
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电磁换向阀的工作原理图
文章来源：本站原创 作者：佚名
(3)干式、油浸式、湿式电磁铁
不管是直流电磁铁还是交流电磁，都可做成干式的、油浸式的和湿式的。
① 干式电磁铁(Dry Solenoid)。干式电磁铁的的线圈、铁芯与扼铁处于空气中不和油接触，电磁铁与阀联结时，在推杆的外周有密封圈。由于回油有可能渗入对中弹簧腔中，所以阀的回油压力不能太高。此类电磁铁附有手动推杆，一旦电磁铁发生故障时可使阀芯手动换位。此类电磁铁是简单液压系统常用的一种形式。
②油浸式电磁铁(Oil-immersed Solenoid)。油浸式电磁铁的线圈和铁芯都浸在无压油液中。推杆和衔铁端部都装有密封圈。油可帮助线圈散热，且可改善推杆的润滑条件，所以寿命远比干式电磁铁为长。因有多处密封，此种电磁铁的灵敏性较差，造价较高。
③湿式电磁铁(Wetted Solenoid)。湿式电磁铁也叫耐压式电磁铁，它和油浸式电磁铁不同处是推杆处无密封圈。线圈和衔铁都浸在有压油液中，故散热好，摩擦小。还因油液的阻尼作用而减小了切换时的冲击和噪声。所以湿式电磁铁具有吸着声小、寿命长、温升低等优点。是目前应用最广的一种电磁铁。也有人将油浸式电磁铁和耐压式电磁铁都叫做湿式电磁铁。
图5.19 电磁换向阀的工作原理图
1&阀体;2&阀芯;3&弹簧座;4&弹簧;5&推杆;6&铁芯;7&衔铁。
图5.20 交流式二位三通电磁换向阀
1&阀体;2&阀芯;3&推杆;4、7&弹簧;5、8&弹簧座;6&O型圈;9&后盖。
(4)电磁换向阀的典型结构Typical Structure for Solenoid-actuated Directional Valve
图5.20所示为交流式二位三通电磁换向阀。当电磁铁断电时，阀芯2被弹簧7推向左端，P 和A接通;当电磁铁通电时，铁芯通过推杆3将阀芯2推向右端，使P和B接通。
图5.21为直流湿式三位四通电磁换向阀。当两边电磁铁都不通电时，阀芯2在两边对中弹簧4的作用下处于中位，P、T、A、B口互不相通;当右边电磁铁通电时，推杆6将阀芯2推向左端，P 与A通，B与T通，当左边电磁铁通电时，P与B通，A与T通。
必须指出，由于电磁铁的吸力有限(120N)，因此电磁换向阀只适用于流量不太大的场合。当流量较大时，需采用液动或电液动控制。
图5.22 弹簧对中型三位四通液动换向阀
5.3.2.4 液动换向阀 Hydraulic Pressure-actuated Directional Valve
液动换向阀是利用控制压力油来改变阀芯位置的换向阀。对三位阀而言，按阀芯的对中形式，分为弹簧对中型和液压对中型两种。图5.22(a)所示为弹簧对中型三位四通液动换向阀，阀芯两端分别接通控制油口K1和K2。当K1通压力油时，阀芯右移，P与A通，B与T通;当K2 通压力油时，阀芯左移，P与B通，A与T通;当K1和K2都不通压力油时，阀芯在两端对中弹簧的作用下处于中位。当对液动滑阀换向平稳性要求较高时，还应在滑阀两端K1、K2控制油路中加装阻尼调节器(Damping Adjuster)[见图5.22(c)]。阻尼调节器由一个单向阀和一个节流阀并联组成，单向阀用来保证滑阀端面进油畅通，而节流阀用于滑阀端面回油的节流，调节节流阀开口大小即可调整阀芯的动作时间。
5.3.2.5 电液换向阀 Electro-hydraulic Directional Valve
电液换向阀是电磁换向阀和液动换向阀的组合。其中，电磁换向阀起先导作用，控制液动换向阀的动作，改变液动换向阀的工作位置;液动换向阀作为主阀，用于控制液压系统中的执行元件。
由于液压力的驱动，主阀芯的尺寸可以做得很大，允许大流量通过。因此，电液换向阀主要用在流量超过电磁换向阀额定流量的液压系统中，从而用较小的电磁铁就能控制较大的流量。电液换向阀的使用方法与电磁换向阀相同。
图5.23 外部控制、外部回油的弹簧对中电液换向阀
(a) 结构图; (b)符号; (c)简化符号 (b)
电液换向阀有弹簧对中和液压对中两种型式。若按控制压力油及其回油方式进行分类则有：外部控制、外部回油;外部控制、内部回油;内部控制、外部回油;内部控制、内部回油等四种类型。
图5.23为弹簧对中型三位四通电液换向阀(外部控制、外部回油)的结构图及图形符号。
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