一個(gè)簡(jiǎn)單的電磁鐵可以通過(guò)在一個(gè)軟鐵芯周圍纏繞一圈電線來(lái)制造，例如一個(gè)大釘子

我們現(xiàn)在從前面的教程中知道一個(gè)直的載流導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生沿其長(zhǎng)度的所有點(diǎn)周圍的圓形磁場(chǎng)，并且該磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向取決于流過(guò)導(dǎo)體的電流方向，左手規(guī)則。

在上一篇關(guān)于電磁學(xué)的教程中，我們看到如果我們將導(dǎo)體彎曲成單個(gè)環(huán)路，電流將以相反的方向流過(guò)環(huán)路，產(chǎn)生順時(shí)針場(chǎng)和逆時(shí)針場(chǎng)彼此相鄰。電磁鐵使用這個(gè)原理，通過(guò)將幾個(gè)單獨(dú)的環(huán)磁性連接在一起以產(chǎn)生單個(gè)線圈。

電磁鐵基本上是線圈，表現(xiàn)得像棒當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，磁鐵具有明顯的北極和南極。由每個(gè)單獨(dú)的線圈回路產(chǎn)生的靜磁場(chǎng)與其相鄰的磁場(chǎng)相加，組合的磁場(chǎng)集中，就像我們?cè)诰€圈中心的最后一個(gè)教程中看到的單線回路一樣。由此產(chǎn)生的靜磁場(chǎng)一端為北極，另一端為南極，均勻，線圈中心比外圍強(qiáng)得多。

電磁鐵周圍的力線

這產(chǎn)生的磁場(chǎng)以條形磁鐵的形式伸展，形成一個(gè)獨(dú)特的北方和南極，磁通量與線圈中流動(dòng)的電流量成正比。如果在相同電流流動(dòng)的同一線圈上纏繞額外的導(dǎo)線層，磁場(chǎng)強(qiáng)度將會(huì)增加。

因此可以看出，任何給定磁路中可用的磁通量與流過(guò)它的電流和線圈內(nèi)的導(dǎo)線匝數(shù)成正比。這種關(guān)系稱為 Magneto Motive Force 或 mmf ，定義為：

Magneto Motive Force表示為流過(guò) N 圈線圈的電流 I 。因此，電磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度由線圈的安培匝數(shù)決定，線圈中的線圈越多，磁場(chǎng)的強(qiáng)度就越大。

電磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度

我們現(xiàn)在知道，兩個(gè)相鄰的導(dǎo)體都是承載電流，磁場(chǎng)是根據(jù)電流的方向設(shè)置的。由此產(chǎn)生的兩個(gè)場(chǎng)的相互作用使得兩個(gè)導(dǎo)體經(jīng)受機(jī)械力。

當(dāng)電流在相同方向（線圈的同一側(cè)）流動(dòng)時(shí)，兩個(gè)導(dǎo)體之間的場(chǎng)如上所示，它很弱，會(huì)產(chǎn)生吸引力。同樣，當(dāng)電流沿相反方向流動(dòng)時(shí)，它們之間的磁場(chǎng)變強(qiáng)，導(dǎo)體被排斥。

導(dǎo)體周圍的場(chǎng)強(qiáng)與其距離成正比，最強(qiáng)點(diǎn)是下一個(gè)到導(dǎo)體并逐漸變得越來(lái)越遠(yuǎn)離導(dǎo)體。在單個(gè)直導(dǎo)體的情況下，流過(guò)的電流和與其的距離是決定磁場(chǎng)強(qiáng)度的因素。

因此計(jì)算“磁場(chǎng)強(qiáng)度”的公式， H 有時(shí)被稱為“直流載流導(dǎo)體的磁化力”來(lái)源于流過(guò)它的電流及其距離。

電磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度

其中：

H - 是安培磁場(chǎng)的強(qiáng)度-turns / meter， at / m

N - 是線圈的匝數(shù)

I - 以安培為單位流過(guò)線圈的電流， A

L - 線圈的長(zhǎng)度，以米為單位， m

然后總結(jié)一下，線圈磁場(chǎng)的強(qiáng)度或強(qiáng)度取決于以下因素。

線圈內(nèi)線圈的匝數(shù)。

線圈中流過(guò)的電流量。

核心材料的類型。

電磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度還取決于核心材料的類型，核心材料被用作核心的主要目的是將磁通量集中在明確且可預(yù)測(cè)的路徑中。到目前為止，只考慮了空心（空心）線圈，但是將其他材料引入磁芯（線圈中心）對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度有很大的控制作用。

使用釘子的電磁鐵

如果材料是非磁性的，例如木材，出于計(jì)算目的，它可以被視為自由空間，因?yàn)樗鼈兎浅B透率低。然而，如果芯材料由諸如鐵，鎳，鈷或其合金的任何混合物的鐵磁材料制成，則將觀察到線圈周圍的磁通密度的顯著差異。

鐵磁材料是可磁化的材料，通常由軟鐵，鋼或各種鎳合金制成。將這種材料引入磁路中具有集中磁通量的作用，使其更加集中和致密，并放大由線圈中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。

我們可以通過(guò)如圖所示，將一圈電線纏繞在一塊大軟鐵釘上并將其連接到電池上。這個(gè)簡(jiǎn)單的教室實(shí)驗(yàn)允許我們拾取大量的夾子或引腳，我們可以通過(guò)增加更多的線圈來(lái)使電磁鐵更強(qiáng)大。通過(guò)空心空芯或通過(guò)將鐵磁材料引入核心的磁場(chǎng)強(qiáng)度稱為磁導(dǎo)率。

電磁鐵的滲透性

如果在電磁鐵中使用具有相同物理尺寸的不同材料的芯，則磁鐵的強(qiáng)度將相對(duì)于所使用的芯材料而變化。磁強(qiáng)度的這種變化是由于通過(guò)中心磁芯的磁通線的數(shù)量。如果磁性材料具有高磁導(dǎo)率，那么磁通線可以很容易地產(chǎn)生并穿過(guò)中心磁芯和磁導(dǎo)率（μ），它可以衡量磁芯的磁化容易程度。

給出真空滲透率的數(shù)值常數(shù)如下：μ o =4.π.10 -7 H / m 自由空間（真空）的相對(duì)滲透率通常給定值為1。正是這個(gè)值在所有處理滲透率的計(jì)算中都被用作參考，所有材料都有自己特定的滲透率值。

僅使用不同鐵，鋼或合金芯的滲透率的問(wèn)題是所涉及的計(jì)算可能會(huì)變得非常大，因此通過(guò)它們的相對(duì)滲透率來(lái)定義材料會(huì)更方便。

相對(duì)滲透率，符號(hào)μ r 是μ（絕對(duì)滲透率）和的乘積μ o 自由空間的滲透率，并給出為。

相對(duì)滲透率

滲透率略低于自由空間（真空）并且對(duì)磁場(chǎng)具有弱的負(fù)磁化率的材料被認(rèn)為是抗磁性性質(zhì)如：水，銅，銀和金。那些滲透率略大于自由空間的材料本身只是被磁場(chǎng)輕微吸引，據(jù)稱其本質(zhì)上是順磁性，例如：氣體，鎂和鉭。

電磁鐵實(shí)施例No1

軟鐵芯的絕對(duì)磁導(dǎo)率為80毫亨/米（80.10 -3 ）。計(jì)算等效相對(duì)磁導(dǎo)率值。

當(dāng)在鐵芯中使用鐵磁材料時(shí)，使用相對(duì)磁導(dǎo)率來(lái)定義場(chǎng)強(qiáng)可以更好地了解所用不同類型材料的磁場(chǎng)強(qiáng)度。例如，真空和空氣的相對(duì)磁導(dǎo)率為1，鐵芯的磁導(dǎo)率約為500，因此我們可以說(shuō)鐵芯的磁場(chǎng)強(qiáng)度比等效的空心線圈強(qiáng)500倍，這種關(guān)系很大比0.628×10 -3 H / m更容易理解，（500.4.π.10 -7 ）。

雖然空氣的滲透率可能僅為1，但某些鐵素體和坡莫合金材料的滲透率可達(dá)10,000或更高。然而，當(dāng)磁通量增加時(shí)，隨著磁芯變得嚴(yán)重飽和，可以從單個(gè)線圈獲得的磁場(chǎng)強(qiáng)度量存在限制，這將在下一個(gè)關(guān)于BH曲線的教程中查看和滯后。