电磁铁的工作特性

《电磁铁》教学设计

《电磁铁》教学设计 《电磁铁》教学设计 一、教学目标： 1、科学概念： 电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的基本性质； 改变电池正负极的连接方法或改变线圈缠绕的方向会改变电磁铁的`南北极。 2、过程与方法： 制作铁钉电磁铁； 做研究电磁铁南北极的实验。 3、情感、态度、价值观： 养成认真细致、合作研究的品质。 二、教学准备 1、学生：每组1号电池2节，铁钉2根，单股网线2根，小铁钉若干、指南针2只 2、教师：电脑课件、大指南针等 三、教学流程： （一）复习导入 1、学生谈学习了《电和磁》一课的收获。 2、提出任务：利用前一课所学知识设计一个装置吸引小铁钉。 （二）制作电磁铁

1、学生说方法并演示把导线绕到铁钉上。 2、出示课件并提出要求：朝一个方向均匀绕导线，两端打结固 定（示范方法） 3、取材料，比一比哪些组绕得又快又好！ 4、用绕好的装置吸小铁钉，发现不能将铁钉吸起来。 5、领取电池实验并交流发现。（提醒：由于导线较短，只能接 触很短一段时间。） 6、归纳：接通电流产生磁性，断开电流磁性消失。 7、请学生给这样一个装置命名，引出“电磁铁”概念及其组成。 8、引导学生思考电磁铁有没有南北极。 （三）铁钉电磁铁的南北极 1、学生猜测电磁铁有无南北极并请说说如何判断。 2、学生交流方法、补充。（如果学生没有补充完整则设问：钉 尖如果和指 南针南极吸引是不是一定能证明这端是北极） 3、学生领取指南针实验并记录。 4、各组依次反馈汇总，确定电磁铁有南北极并引发新的探究问题——电磁铁的南北极跟什么因素有关？ 5、分组研究是否真的和这些因素有关。 6、交流实验结果。 7、小组讨论实验结果不一致的原因。 8、再次实验验证（控制条件）。 9、形成研究结论：电磁铁有南北极，电磁铁南北极跟电池正负 极连接方法或线圈缠绕方向都有关。

比例电磁铁综述-完整版讲课教案

1. 比例电磁铁的结构原理比例电磁铁结构主要由衔铁、导套、极靴、壳体、线圈、推杆等组成。其工作原理是：磁力线总是具有沿着磁阻最小的路径闭合，并有力图缩短磁通路径以减小磁阻。 图1 比例电磁铁的结构 动子由两种不同的材料组成，中间的是导磁材料(电磁纯铁—中间开孔)，左边的推杆导磁，右边的推杆非导磁。动子由油布轴承支承，推杆用以输出力。为了动子可以左右运动，在左端右挡板，在右端装有弹簧组成的调零机构。 导套前后两段由导磁材料制成，中间用一段非导磁材料—隔磁环。导套前段和极靴组合，形成带锥形端部的盆形极靴，导套和外筒间配置同心螺线管式控制线圈。外壳采用导磁材料，以形成磁回路。本电磁铁中因为有导套中隔磁环的特殊设计才有了输出力是准恒定的特性。 图2 隔磁环（焊铜） 在一定的位移范围内，动子的输出力为一准恒定值。根据电磁铁基本工作原理，在动子运动过程中，磁阻会越来越小，动子受力越来越大，不会出现输出力恒定的情况，为了使电磁铁能在一定位移内输出近视恒定的力，电磁铁采用结构的特殊—隔磁环就是使动子输出力恒定的原因。 当给比例电磁铁控制线圈通入一定电流时，在线圈电流控制磁势左右下，形成两条磁路，一条磁路1φ由前端盖经盆形极靴底部沿轴向工作气隙进入衔铁，穿过导套后段、导磁外壳回到前端盖极靴，产生轴向力1a F ；另一条磁路2φ经盆形极靴锥形周边（导套前段）径向穿过工作气隙，再进入衔铁，而后与1φ汇合形成附加轴向力2a F ，二者综合得到比例电磁铁输出力a F 相对于衔铁位移的水平特性。

图3 比例电磁铁的磁路分布 φ产生的端面力为： 1 φ产生的轴向附加力为： 2 图4 不同时刻电磁铁内部磁力线分布 2. 比例电磁铁的工作过程 对工作中的电磁铁来说，在通电或断电或一定电流(电压)下动子能快速准确地到达指定位置，但实际上由于存在电感和动子质量，或负载的原因，使得动子的运动过程变得复杂。 电磁阀吸合运动过程可分为两个阶段:吸合触动时间t1和吸合运动时间t2，t1是从线圈得到电压起到电流按指数曲线增至吸合电流为止的过程，在此过程中衔铁尚未运动，这段时间是由于电与磁的惯性引起的滞后时间，取决于电磁铁的结构、材料、线圈电压、电感的大小和弹簧预紧力大小；进入t2阶段后，吸力大于预紧力，衔铁开始运动，电流变化规律就比较复杂:由于工作气隙在衔铁运动过程中逐渐减小，使线圈电感逐渐增大并产生反电势，它与线圈自感电势一起，共同阻止线圈电流的增长，致使线圈电流增大到一定程度后不仅不再增大，反而有减小趋势，直到衔铁闭合，工作气隙不再变化，反电势为零，电流按新的指数曲线上升至稳态电流。这段时间取决于阀芯所受的各种阻力。对于电磁阀的释放过程，如果忽略磁导体中涡流的影响，当线圈信号切除后，电流立即降为零，衔铁随即开始运动，故其释放触动时间接近于零，远较吸合触动时间短。 图5 电磁铁的电流曲线

电磁铁设计

直流电磁铁设计 共26 页 编写： 校对：

直流电磁铁设计 电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能。电能和机械能的变换是通过具体的电磁铁结构来实现的。合理的电磁铁结构是能量变换效率提高的保证。电磁铁设计的任务是合理的确定电磁铁的各种结构参数。确定电磁铁的各种结构参数是一个相当复杂的任务，下面我们探讨确定电磁铁结构参数的一般方法。电磁铁吸合过程是一个动态过程,设计是以静态进行计算. 一、基本公式和一般概念 1、均匀磁场B= S Φ（T ） 2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（A ） 3、磁场强度H= L NI （A/m ），建立了电流和磁场的关系。 该公式适用于粗细均匀的磁路 4、磁导率μ= H B 建立了磁场强度和磁感应强度（磁通密度）的关系。 μ0=4π×10-7享/米 相对磁导率μr =0 μμ 5、 磁通Φ= M R NI 磁阻R M = s l μ 这称为磁路的欧姆定律，由于铁磁材料的磁导率μ不是常数，使用磁阻计算磁路并不方便，磁阻计算一般只用于定性。

6、磁感应强度的定义式B=qv F ，磁感应强度与力的关系。 7、真空中无限长螺线管B=μ0nI 。对于长螺线管，端面处的 B=21 μ0nI 。 面积Ⅰ为断电后剩留的能量，面积Ⅱ为作功前电磁铁储存的能量，面积Ⅲ为电磁铁作的功。

我们的目的是使Ⅰ和Ⅱ的面积最小，Ⅲ的面积最大。 面积Ⅰ表示电磁铁作完功后的剩磁，（1）减小面积Ⅰ可用矫顽力小的电铁。（2）提高制造精度，使吸合后气隙最小，但要防止衔铁粘住。 面积Ⅱ表示作功前所储存的能量，在衔铁位置一定时，取决于漏磁通，漏磁通大，面积Ⅱ就大。 9、机械效率 A K1= A A：输出的有效功 A0：电磁铁可能完成的最大功。 10、重量经济性系数 G K2= A G=电磁铁重量。 A0：电磁铁可能完成的最大功。 K2不仅取决于磁效率和机械效率，而且还取决于磁性材料的正确利用，电磁铁的类型和主要外形尺寸之间保持合理的比例关系。11、结构系数Kυ 每一类型的电磁铁，都有一定的吸力和行程。按最优设计方法设计的电磁铁重量最轻。一般来说，长行程的电磁铁比短行积的电磁铁长，吸力大的电磁铁比吸力小的电磁铁外径大。 为了按最小材料消耗率比较电磁铁，引入结构系数K J这个判据。

系统动态特性分析

系统动态特性分析。 （1）时域响应解析算法――部分分式展开法。 用拉氏变换法求系统的单位阶跃响应，可直接得出输出c(t)随时间t 变化的规律，对于高阶系统，输出的拉氏变换象函数为： s den num s s G s C 11)()(?=? = （21） 对函数c(s)进行部分分式展开，我们可以用num,[den,0]来表示c(s)的分子和分母。 例 15 给定系统的传递函数： 24 50351024 247)(23423+++++++=s s s s s s s s G 用以下命令对 s s G ) (进行部分分式展开。 >> num=[1,7,24,24] den=[1,10,35,50,24] [r,p,k]=residue(num,[den,0]) 输出结果为 r= p= k= -1.0000 -4.0000 [ ] 2.0000 -3.0000 -1.0000 -2.0000 -1.0000 -1.0000 1.0000 0 输出函数c(s)为： 01 11213241)(+++-+-+++-= s s s s s s C 拉氏变换得： 12)(234+--+-=----t t t t e e e e t c （2）单位阶跃响应的求法： 控制系统工具箱中给出了一个函数step()来直接求取线性系统的阶跃响应，如果已知传递函数为： den num s G = )( 则该函数可有以下几种调用格式： step(num,den) (22) step(num,den,t) (23) 或 step(G) (24) step(G,t) (25) 该函数将绘制出系统在单位阶跃输入条件下的动态响应图，同时给出稳态值。对于式23和25，t 为图像显示的时间长度，是用户指定的时间向量。式22和24的显示时间由系统根据输出曲线的形状自行设定。

电磁铁的特性

电磁铁的特性 按其线圈电流的性质可分为直流电磁铁和交流电磁铁；按用途不同可分为牵引电磁铁、制动电磁铁、起重电磁铁及其他类型的专用电磁铁。 牵引电磁铁主要用于自动控制设备中，用来牵引或推斥机械装置，以达到自控或遥控的目的；制动电磁铁是用来操纵制动器，以完成制动任务的电磁铁；起重电磁铁是用于起重、搬运铁磁性重物的电磁铁。 3．电磁铁根据所用电源的不同，有以下三种： ①交流电磁铁。阀用交流电磁铁的使用电压一般为交流220V，电气线路配置简单。交流电磁铁启动力较大，换向时间短。但换向冲击大，工作时温升高(外壳设有散热筋)；当阀芯卡住时，电磁铁因电流过大易烧坏，可靠性较差，所以切换频率不许超过30次／min，寿命较短。 ②直流电磁铁。直流电磁铁一般使用24V直流电压，因此需要专用直流电源。其优点是不会因铁芯卡住而烧坏(其圆筒形外壳上没有散热筋)，体积小，工作可靠，允许切换频率为120次／min，换向冲击小，使用寿命较长。但启动力比交流电磁铁小。 ③本整型电磁铁。本整型指交流本机整流型。这种电磁铁本身带有半波整流器，可以在直接使用交流电源的同时，具有直流电磁铁的结构和特性。 1、首先是电源设计，即线圈两端的电压。 2、绕线组材料的选取，如果设计要求绕线组质量轻，则可选择漆包铝线。一般情况下，选择漆包铜线，因为铜的电阻率低。 3、考虑绕线组的发热，绕线组是有电阻的，其发热功率P=U*U/R（U为电源电压）。 4、选用横截面积合适的导线作为绕线组。 5、磁吸力F∝磁感应强度B，而B∝I*N（电流与匝数的乘积），而I=U/R，且R∝N。（复杂吧，简化一下） 具体公式：B=u*I*N/2；R=ρ*L/S=ρ*π*D*N/S；（u是轮子的磁导率、ρ是导线的电阻率、S是导线的横截面积、D是线圈的平均直径≈32mm、N≈0.85*(20-12)*33.5/S、L是导线总长。注意：S的单位是平方毫米；ρ的单位是欧姆毫米） 则：B≈0.59*u*S/ρ(可以看出只要绕线区域一定，B与N无关。) 看线圈发热功率：P=U*U/R∝(S^2)；所以导线横截面积S尽量取小，但S过小会导致磁吸力变化速度慢。

【沪粤版】2019春九年级下册物理配套学案16.3 探究电磁铁的磁性

16.3 探究电磁铁的磁性 学习目标 1、了解什么是电磁铁。知道电磁铁的特性和工作原理。 2、了解影响电磁铁磁性强弱的因素。 3、知道电磁铁的应用。 学习重点：了解电磁铁的工作原理。 学习难点：探究影响电磁铁磁性强弱的因素。 导学方法：讲授法实验法 课前导学 1、我们把插入的叫电磁铁。它时有磁性， 无磁性。 2、电磁铁的磁性强弱与和及有无有关。 课堂导学 1、电磁铁 定义：把一根导线绕成，再给螺线管内插入，当有电流通过它时，也可以像永久磁铁那样工作。这种磁体，在有电流通过时有，没有电流时失去磁性。我们把这种磁体叫作。 演示实验：取一个带有铁芯的螺线管、一些大头针，将螺线管通电，靠近大头针，观察发生的现象，然后断开电路，观察发生的现象。 现象表明：螺线管通电时，断电时。我们把叫电磁铁。它运用于我们生活的很多领域。 2、电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关 演示实验：将刚才的实验电路图中加一个滑动变阻器，闭合电路，调整变阻器的滑片，使电路中电流的大小发生变化，观察吸引大头针的数目有什么变化。 实验现象表明：。 那么电磁铁的磁性强弱还跟什么因素有关呢？ 探究实验： 问：怎样判断电磁铁磁性强弱？答：。 猜想：电磁铁的磁性强弱与有关。 设计实验（注意变量的控制）。 进行实验，完成下面的表格。 影响电磁铁磁性强弱的因素有、、。带有，越强，越多，磁性就越强。 3、电磁铁的优点及应用 优点： （1）磁性有无可以通过通、断来控制； （2）磁极的极性可以通过改变来控制； （3）磁性强弱可以通过改变通入电磁铁的或来控制。 阅读课本p15~16，了解电磁铁的几个具体应用：电磁起重机，电磁选矿机，电铃等等。

电磁铁基本知识

中山市兰达电磁铁加工厂是一家专业电磁铁制造厂家，位于加工型企业密集的中山市，靠近广州、深圳、香港、澳门等城市。兰达电磁铁厂主要从事电磁铁的设计、研发、制造及相关技术服务。 工厂拥有一支经验丰富、勇于创新的团队，为客户提供最佳的设计方案及最完善的技术支持，确保能提供优良性能的产品。 我们的目标就是为客户提供高性价比的产品，让客户实惠让自身发展，最终达到双赢。工厂秉承“简化管理、效率优先、质量至上、专业服务、诚实守信、合理利润”的经营理念，与各方客户、供应商建立永久的合作伙伴关系，诚心合作。 我厂产品凭借质量优势和良好的服务成功进入欧美市场，获得广大客户的一致好评。海外市场一直稳步上升，外销份额逐渐增大，竞争力进一步提高。 电磁铁基本知识 电磁铁是一个带有铁心的通电螺线管，电磁铁的磁性大小与通电电流与螺线管的匝数有关。磁铁工作原理：电磁铁的工作原理就是采用电磁感应原理，主要运用毕奥-沙瓦定律与基尔霍夫定律进行磁场设计、计算。 电磁铁的特点是：电磁铁本身有无磁性，可以通过通断电流来控制，磁性的大小可以改变电流的大小来控制，磁极的方向有电流的方向决定。

各类小型精密电磁铁及电磁铁应用组件，作为自动控制系统的执行器件，已被广泛应用于工业自动化控制、办公自动化、医疗器械等各个领域。如办公设备、影像器材、银行设备、包装机械、医疗器械、食品机械、纺织机械、自动分拣机、自动柜员机、自动售货机、卡片打孔器、电磁锁、各种遥控装置、制动装置、计数装置、门禁系统等。电磁铁选型主要参数 客户选用或定做所需的电磁铁需要考虑以下的技术参数： 1.外形：安装电磁铁位置所能容纳的最大尺寸：长；宽；高， 2.电磁铁的最大行程及其吸力要求，断电后的复位力要求 3.提供给电磁铁的电源最大电压；电流？电压稳定性，交流/直流供电，能否提供正；负脉冲电源？ 4.电磁铁是否需要长期不间断工作；断续工作，每次最长的通电时间及两次通电之间最短的间歇； 5.电磁铁的用途，使用电磁铁的环境特殊要求，如温度; 湿度; 冲击; 振动; 加速度等 电磁铁的分类方法 1．按动作方式： 保持式如电磁离合器、电磁卡盘、起重电磁铁等 吸引式各种自动电器继电器、接触器、电磁阀门、电动锤、电铃等2．照激磁线圈供电的种类：直流、交流 3．按照动作速度：快速动作、正常动作、延缓动作

电磁铁的设计计算

电磁铁的设计计算 1原始数据 YDF-42 电磁铁为直流电磁铁工作制式为长期根据产品技术条件已知电磁铁的工作参数 额定工作电压UH=24V 额定工作电压时的工作电流IH ≤1A 2 测试数据 测试参数工作行程δ=1mm 吸力F=7.5kg 电阻R=3.5Ω 4 设计程序 根据已测绘出的基本尺寸通过理论计算确定线圈的主要参数并验算校核所设计出的电磁铁性能 4.1 确定衔铁直径dc 电磁铁衔铁的工作行程比较小因此电磁吸力计算时只需考虑表面力的作用已知工作行程δ=1mm 时的吸合力F=7.5kg 则电磁铁的结构因数 K = F／δ7.5／0.1=27 (1) 电磁铁的结构形式应为平面柱挡板中心管式 根据结构因数查参考资料，可得磁感应强度BP=10000 高斯 当线圈长度比衔铁行程大的多时,可以不考虑螺管力的作用,认为全部吸力都由表面力产生由吸力公式 F= （Bp/5000）2×Π／4×dc2 (2) 式中Bp磁感应强度(高斯) dc 活动铁心直径(毫米) 可以求得衔铁直径为 dc= 5800×F Bp = 5800×7.510000 =1.59cm=15.9mm 取dc=16 mm 4.2 确定外壳内径D2 在螺管式电磁铁产品中它的内径D2与铁心直径dc之比值n 约为2~ 3 ,选取n=2.7 D2=n ×dc=2.76×16=28.16 毫米(3) 式中D2 外壳内径毫米 4.3 确定线圈厚度 bk= D2?dc 2 ?Δ(4) 式中bk -----线圈厚度毫米 Δ------线圈骨架及绝缘厚度毫米今取Δ=1.7 毫米 bk= 28.16?16 2 ?1.7 =4.38毫米 今取bk=5 毫米 4.4 确定线圈长度 线圈的高度lk与厚度bk比值为β,则线圈高度

比例电磁铁与普通电磁铁的区别

一、比例电磁铁产生一个与输入变量成比例的力或位移输出 液压阀以这些输出变量力或位移作为输入信号就可成比例地输出流量或压力 这些成比例输出的流量或压力输出对于液压执行机构或机器动作单元而言意味着不仅可进行方向控制而且可进行速度和压力的无级调控 ─同时执行机构运行的加速或减速也实现了无级可调如流量在某一时间段内的连续性变化等. 二、比例电磁铁必须具有水平吸力特性，即在工作区内，其输出力的大小只与电流有关，与衔铁位移关，若电磁铁的吸力不显水平特性，弹簧曲线与电磁力曲线族只有有限的几个交点，这意味着不能进行有效的位移控制。在工作范围内，不与弹簧曲线相交的各电磁力曲线中，对应的电流在弹簧曲线以下，不会引起衔铁位移；在弹簧曲线以上时，若输出这样的电流，电磁力将超过弹簧力，将衔铁一直拉到极限位置为止。相反，若电磁铁具有水平特性，那么在同样的弹簧曲线下，将与电磁力曲线族产生许多交点。在这些交点上，弹簧力与电磁力相等，就是说，逐渐加大输入电流时，衔铁能连续地停留在各个位置上。 三、比例阀，又称电液比例阀，是一种介于通断控制与伺服控制之间的新型电液控制元件。是根据电信号连续的、按比例地控制液压系统中的压力、流量、方向，并可以防止液压冲击。由于其结构设计、工艺性能、使用价格都介于通断控制元件和伺服控制之间，近年来得到广泛应用。 控制原理：当电信号输入其电磁系统中，便会产生与电流成比例的电磁推力，该推力控制相应元件和阀芯，导致阀芯平衡系统调定的压力，使系统压力与电信号成比例。如输入电信号按比例或一定程序变化，则系统各参数也随着变化. 比例阀一般采用两端承压面积不等的差径活塞结构。工作原理如图12-9所示，比例阀不工作时，差径活塞2在弹簧3的作用下处于上极限位置。此时阀门1保持开启，因而在输入控制压力P1与输出压力P2从零同步增长的初始阶段，总是P1=P2。但是压力P1的作用面积为A1=π（D2-d2)/4，压力阀的作用面积为A2=πd2/4，因而A2>A1，故活塞上方液压作用力大于活塞下方液压作用力。在P1、P2同步增长过程中当活塞上、下两端液压作用之差超过弹簧3的预紧力时，活塞便开始下移。当P1和P2增长到一定值Ps时活塞2内腔中的阀座与阀门1接触，进油腔与出油腔即为隔绝。此即比例阀的平衡状态。 若进一步提高P1则活塞将回升，阀门再度开启。油液继续流入出油腔使P2也升高但由于A2＞A1，P2尚未及增长到新的P1值，活塞又下降到平衡位置。在任一平衡状态下，差径活塞的力的平衡方程为：P2A=P1A1+F(此处F为平衡状态下的弹簧力)。

电磁铁原理

引言 电动机无所不在！您在房内四周所见到的机械运动几乎都是由AC（交流）或DC（直流）电动机产生的。 通过了解电动机的工作原理，我们可以了解有关磁铁、电磁铁和电学的许多常识。本文将介绍是什么原因使电动机不断运转。 电动机内部结构 我们首先看看简易型双极直流电动机的总平面图。简易电动机包括六个部分，如下图所示：电枢或转子 整流子 电刷 轴 场磁铁 某种类型的直流电源 电动机的组成部分 电动机的工作方式不外乎与磁铁和磁性相关：电动机使用磁铁产生运动。如果您曾经玩过磁铁的话，就知道所有磁铁都具有以下基本法则：同极相斥，异极相吸。因此，如果有两根磁铁，并且每根的两端分别标有“北”和“南”，则一根磁铁的北极将会吸住另一根磁铁的南极。反之，一根磁铁的北极将会排斥另一根磁铁的北极（对于南极，情况与此相同）。在电动机的内部，就是这些吸引力和排斥力产生了旋转运动。 在上图中，您可以看到电动机中有两块磁铁：电枢（或转子）是电磁铁，场磁铁是永久磁铁（场磁铁也可以充当电磁铁，但在大多数小型电动机中，人们为了省电而不将其用作电磁铁）。 玩具电动机 此处分解的电动机是在玩具中常见的简易型电动机： 您可以看到这是一个小型电动机，与一毛钱的美元硬币差不多大小。从外部看，可以看到构成电动机机体的钢结构、一根轴、一个尼龙端盖和两条电池导线。如果将电动机的电池导线接到手电筒的电池上，轴就会转动。如果将导线反接，则轴会朝反方向转动。下面是同一电动机的其他两个视图。（请注意第二个视图中钢壳一侧的两个槽，稍后您就会明白它们是用来干什么的了）

尼龙端盖由构成钢壳的两个簧片固定到位。如果您将簧片往后扳，就可以释放端盖并将其卸下。在端盖的内部可以看到电动机的电刷。当电动机旋转时，这些电刷可以将电池中的电能传输到整流子： 电动机的其他部件 轴可以固定电枢和整流子。在这个例子中，电枢是一组电磁铁。此电动机中的电枢是一组叠在一起的薄金属片，其三个极中的每个极都绕有细铜线。每根电线（每个极为一根电线）的两端均焊接在接线端上，同时三个接线端分别连接在整流子的一个极板上。通过下图您可以方便地查看电枢、接线端和整流子： 所有直流电动机的最后一个零件都是场磁铁。此电动机中的场磁铁由外壳本身以及两片弧形永久磁铁组成： 每块磁铁的一端卡在外壳上切入的槽中，另一端通过固定夹压在两块磁铁的其他两端。 电磁铁和电动机 要了解电动机的工作原理，关键是要了解电磁铁的工作原理。（有关完整的详细信息，请参见电磁体工作原理。） 电磁铁是电动机的基础。想象一下这个场景，您即可明白电动机的内部组件是如何工作的。比如您按此方法制作了一个简易的电磁铁：在钉子上卷绕100圈金属线，然后将这颗钉子连接到电池。连接电池后，钉子将变成一块磁铁，并且有南极和北极。 现在，拿起这个钉子做成的电磁铁，在它的中间插进一根轴，然后悬挂在马蹄形磁铁的中央，如下图所示。如果将电池连接到电磁铁，使钉子北极的方向与图中所示一致，那么磁学基本法则将会告诉您会发生什么：电磁铁的北极将与马蹄形磁铁的北极排斥，并与马蹄形磁铁的南极相吸。电磁铁的南极也以类似的方式发生排斥。钉子将运动半周，然后在所示的位置停住。 马蹄形磁铁中的电磁铁 您可以发现这半周的运动不过是由于磁铁自然地相互吸引和排斥产生的。制造电动机的关键是要更进一步，使半周运动在完成的那一瞬间，电磁铁的磁场发生翻转。这种翻转可以使电磁铁完成另一个半周运动。更改电子在电线中的流动方向（让电池掉头就可以实现此目的）

《探究电磁铁的磁性》教案3

《探究电磁铁的磁性》教案 教学目标：1、知识与技能： （1知道什么是电磁铁，了解电磁铁在生产、生活和自动控制中的应用 （2）理解电磁铁的特点和工作原理 2、过程与方法： （1）经历探究电磁铁磁性强弱跟哪些因素有关的过程，进一 步熟悉控制变量法。 （2）在探究过程中学习发现、提出问题、制定简单的实 验方案。 3、情感态度与价值观： （1）通过了解电磁铁在生产实践中的应用，认识物理是有用 的，以激发学生的学习兴趣。 （2）通过一系列制作、实验探究活动，让学生感知实验的意义和价值。 重点：1.通电螺线管的磁场 2.影响电磁铁磁性强弱的因素 3.电磁铁的应用 难点：1.右手螺旋定则的实际应用 2.探究电磁铁磁性强弱的过程 教学方法：讲授法、讨论法、实验法 课时安排：1课时 教学设备：多媒体 教学过程 导入新课复习：1、奥斯特实验说明了什么？2、电流的三个效应？ 3、右手螺旋定则的内容？ 引入：从生活走向物理 观看图片：电磁起重机和磁悬浮列车。看完的同学议一议，你最想知道什么？

引入：电磁铁的概念。 推进新课 一、认识电磁铁 1、观察电磁铁的结构 2、给电磁铁通电后观察电磁铁是否有磁性 电路中电流增大时，磁性如何变化 插入铁芯时磁性的变化 改变的方向，磁场的方向改变吗？（多媒体播放） 分析与结论：电磁铁的主要部分是螺线管，通电螺线管具有磁性，电流越大磁性越强；通电螺线管有铁芯时磁性增强；改变螺线管中电流的方向，磁场的方向也发生改变。 二、探究电磁铁的磁性与哪些因素有关 1.猜想磁性强弱可能与电流的大小、线圈的匝数有关 2.器材电源、开关、变阻器、导线、电流表、大头针、电磁 铁 3.设计电路 4.实验方法和过程 A 方法:控制变量法 过程：（1）研究电磁铁的磁性强弱跟电流的关系 不变量：线圈匝数 改变量：电流的大小 现象：电流越大，吸引的大头针越多 结论：当线圈匝数一定时，电流越大，磁性越强。 (2)研究电磁铁的磁性跟线圈匝数的关系 不变量：电流的大小 改变量：线圈匝数 现象：线圈匝数越多，吸引的大头针越多 3.结论：当电流的大小一定时，线圈匝数越多，磁性越强。

《神奇的电磁铁》教学设计

以学定教，让探究活动更精彩 ——《神奇的电磁铁》教学设计 东城三小袁锦培 【教学内容】 义务教育课程标准实验教科书粤教版科学五年级上册P61－64。 【教材分析】 《神奇的电磁铁》是义务教育课程标准实验教科书五年级上册科学书中第十一课的内容。本课主要内容是让学生知道电能产生磁，以及电磁铁与磁铁的异同，电磁铁磁性的大小受哪些因素的影响。本课安排了两个学生实验：一是制作电磁铁；二是探究影响电磁铁磁性大小的因素。教材编排十分注重学生的科学探究能力培养和良好的情感态度的形成。其主要目的是使学生认识到科学就在我们身边，要善于发现、大胆猜测、勤于思考、勇于探索；使学生认识到在自然发生的条件下的观察，是发现科学原理的前提。从而对科学形成良好的情感态度。而意在于培养学生对科学的良好情感态度及科学探究的能力，使学生懂得科学研究是从问题开始的。 【学情分析】 “电磁铁”在学生的生活中应用非常广泛，身边可以找到许多实例。但是对于大部分学生来说，在身边的哪些电器应用了电磁铁了解的非常不够，因为学生根本不懂得什么是电磁铁。小学五年级的学生科学知识积累不多，特别是实验的机会比少、动手能力差，在教学过程中应重视探究性的学习方式，应教会他们的初步的实验探究的方法和步骤。小学生正处在生长发育阶段，好奇心比较强，凡事都想知道为什么。因此，在课前安排恰到好处的提问来吸引学生的注意力，提高学生学习科学的兴趣和积极性，由于本课内容较多，学生的年龄还小，大脑的兴奋性易疲劳，注意力时间比较短，因此在教学设计和教学活动中要不断变换教学方式给予刺激。 【设计理念】 1、以教师为主导，引导学生开展小组探究性合作学习，在合作中获取知识、技能，感情团队协作精神。 2、以学生为主体，引导学生经历“猜想——验证——结论”过程，帮助学生树立正确的科学结论观。 3、以实验为载体，借助简洁实验记录，有效提炼实验结论，培养学生的高级思维认知能

电磁铁设计

直流电磁铁设计

直流电磁铁设计 电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能。电能和机械能的变换是通过具体的电磁铁结构来实现的。合理的电磁铁结构是能量变换效率提高的保证。电磁铁设计的任务是合理的确定电磁铁的各种结构参数。确定电磁铁的各种结构参数是一个相当复杂的任务，下面我们探讨确定电磁铁结构参数的一般方法。电磁铁吸合过程是一个动态过程,设计是以静态进行计算. 一、基本公式和一般概念 1、均匀磁场B= S Φ （T ） 2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（A ） 3、磁场强度H= L NI （A/m ），建立了电流和磁场的关系。 该公式适用于粗细均匀的磁路 4、磁导率μ= H B 建立了磁场强度和磁感应强度（磁通密度）的关系。 μ0=4π×10-7享/米 相对磁导率μr =0 μμ 5、 磁通Φ= M R NI 磁阻R M = s l μ 这称为磁路的欧姆定律，由于铁磁材料的磁导率μ不是常数，使用磁阻计算磁路并不方便，磁阻计算一般只用于定性。

6、磁感应强度的定义式B= qv F ，磁感应强度与力的关系。 7、真空中无限长螺线管B=μ0nI 。对于长螺线管，端面处的 B=2 1μ0nI 。 面积Ⅰ为断电后剩留的能量，面积Ⅱ为作功前电磁铁储存的能量，面积Ⅲ为电磁铁作的功。

我们的目的是使Ⅰ和Ⅱ的面积最小，Ⅲ的面积最大。 面积Ⅰ表示电磁铁作完功后的剩磁，（1）减小面积Ⅰ可用矫顽力小的电铁。（2）提高制造精度，使吸合后气隙最小，但要防止衔铁粘住。 面积Ⅱ表示作功前所储存的能量，在衔铁位置一定时，取决于漏磁通，漏磁通大，面积Ⅱ就大。 9、机械效率 A K1= A A：输出的有效功 A0：电磁铁可能完成的最大功。 10、重量经济性系数 G K2= A G=电磁铁重量。 A0：电磁铁可能完成的最大功。 K2不仅取决于磁效率和机械效率，而且还取决于磁性材料的正确利用，电磁铁的类型和主要外形尺寸之间保持合理的比例关系。11、结构系数Kφ 每一类型的电磁铁，都有一定的吸力和行程。按最优设计方法设计的电磁铁重量最轻。一般来说，长行程的电磁铁比短行积的电磁铁长，吸力大的电磁铁比吸力小的电磁铁外径大。 为了按最小材料消耗率比较电磁铁，引入结构系数K J这个判据。

电磁铁设计计算书

电磁铁设计计算书 河北科技大学电气工程学院 张刚 电磁铁设计中有许多计算方法，但有许多计算原理表达的不够清晰，本人参照“电 磁铁设计手册”一书，对相关内容进行了整理补充，完成了一个直流110V 拍合式电磁铁的计算。 设计一个拍合式电磁铁，它的额定工作行程为4mm ，该行程时的电磁吸力为0.8公 斤，用在电压110V 直流电路上，线圈容许温升为65℃。 1) 初步设计 第一步：计算极靴直径 电磁铁的结构因数为： 0.8 2.2F K φδ = = ≈ 查空气气隙磁感应强度与结构因数的经济表格，如下图所示： 从图中可查得，气隙磁感应强度最好取为p B =2000Gs 。 极靴的表面积为： 2 2 2500050000.852000n p S F cm B ????==?= ? ? ????? 极靴直径为： 445 2.52 3.14 n n S d cm π ?= = = 取n d =2.5cm ，则2 4.9n S cm =。磁感应强度p B 增加为2040Gs 。 第二步，计算铁芯直径 材料采用低碳钢，其磁感应强度取cm B =11000Gs ，漏磁系数σ取2，则：

222040 4.9 1.1811000 p n cm cm B S S cm B σ??= = = 铁芯直径为： 1.52c d cm = = = 取 1.5c d cm =，则2 1.77cm S cm = 第三步，计算线圈磁动势 线圈的磁动势NI 为工作气隙磁动势、铁芯磁动势和非工作气隙磁动势的和，记 为： ()()()cm n NI NI NI NI δ=++ 计算中，可取： ()()()cm n NI NI a NI += 这里a=0.15~0.3,也就是铁芯磁动势和非工作气隙磁动势的和约占总磁动势的 15%~30%。 因此，线圈的磁动势应为： ()()() 42 7 102040100.4109321141010.3p p B B NI a a δ μδμπ---????==?=≈--?-安匝 系统一般要求电压降到85%U n 时仍能正常工作，在额定电压U n 下的磁动势为： ()1 10950.85 NI NI = =安匝 计算温升时，一般取额定电压U n 的1.05~1.1倍，此时的磁动势为： ()2 1.051150NI NI =?=安匝 第四步,计算线圈尺寸 1)推导计算线圈厚度公式 线圈的温升公式为： m P S θμ= ? 这里： θ：温升，单位℃； P ：功率，单位W ； m μ：线圈的散热系数，单位2/W cm ?℃；

信息技术与供应链动态特性分析

信息技术与供应链动态特性* * 摘要随着市场竞争的加剧，供应链治理倍受关注， 但供应链动态特性却严峻阻碍了供应链治理的运作效 率。为此，本文系统分析了供应链动态特性产生的缘 故及缓解对策，并论述了信息技术在改善供应链动态 特性方面所起的重要作用。 关键词供应链牛鞭效应动态特性信息技术 1引言 随着全球经济一体化和信息技术的高速进展，顾客个性化需求的不断增加，企业之间的竞争日益加剧，加上政治、经济、社会环境等方面的巨大变化，使得整个市场需求的不确定性大大增加。面对一个变化迅速且无法预测的买方市场，仅靠单个企业的资源已无法快速响应用户需求，企业之间应该为了共同的市场利益而结成战略联盟，形成一条从供应商到制造商再到分销商的贯穿所有企业的供应链（Supply Chain），通过优势互补来获得集 408 / 1

体竞争优势，达到双赢（Win-Win）的效果。因此便产生了供应链治理（Supply Chain Management，简称SCM）这一新的经营与运作模式，并日益成为理论界和实业界的关注热点。 在以顾客为中心的供应链治理中，每个成员在决策时都在利用来自直接下游企业的信息进行预测并向上游企业订货，每个企业都面临着前趋和后继间的订货问题。然而当下游需求发生变化时，由于供应链的固有属性会产生信息曲解，而且曲解的信号会沿着供应链自下而上（顾客→分销商→制造商→供应商）逐级放大，这种现象被称为供应链中的牛鞭效应（Bull-whip Effect）。牛鞭效应会造成低质量的客户服务、低效运输、物资短缺或积压以及错误的需求预测等现象。因此，分析引起牛鞭效应的缘故及其缓解对策，是保证供应链治理高效运作的关键。国外学者对此进行了一些研究，如文献[1]分析了引起牛鞭效应的四种因素：需求预测、批量订货、价格波动和理性对策，并提出了相应的对策，文献[2]则对需求预测因素进行了定量分析，等等；国内学者对该问题的研究还不多，仅有的也只是重申了文献[1]中所述的四种因素。此外，现有文献要紧研究了供应链动态特性中的波动放大效应，却较少涉及对时刻延迟问题的分析。为此，本文将深入系统地分析供应链动态特性产生的缘故及缓解对策，并着重论述信息技术对供应链动态特性的改善。 408 / 1

电磁铁瞬态特性的仿真研究

低压电器(2005l 6) 电磁铁瞬态特性的仿真研究 第一作者:刘同娟(1979-),女,博士研究生,研究方向为磁悬浮直线电机及驱动。 电磁铁瞬态特性的仿真研究 刘同娟1,2 , 金能强 1 (1.中国科学院电工研究所,北京 100080;2.中国科学院研究生院,北京 100039) 摘 要:针对电磁铁的特点,建立其数学模型,并用磁路分析法对其进行参数计算,然后利用Ma tlab 语言的S i m u li nk 功能给出了电磁铁一个通用而简单的瞬态仿真模型。比较分析了两种电磁铁结构形式的瞬态特性,证明了该模型具有快捷、灵活、方便、直观等优点,从而为电磁铁的仿真研究提供了一种性能可靠、使用方便的仿真模型。 关键词:电磁铁;瞬态;M a tl a b ;仿真 中图分类号:T M 574 文献标识码:A 文章编号:100125531(2005)0620014204 Si m u lation Ana lysis and Study on Transien t P roper ty of E lectro m agnet LI U Tong 2juan 1,2 , JI N N e ng 2qiang 1 (1.I nstitute of E lectrica lEngineeri n g ,Ch i n ese A cade my of Sc ience ,Beiji n g 100080,China ; 2.G raduate School of Ch i n ese A cade my of Sc ience ,Beiji n g 100039,China) Abstra ct :Accord i ng to cha racte ristics of e l ectro m agnet ,its m ath model was bu ilt ,and its para m eters were calculated based on m agnetic c ircuit m ethod .A general and s i m p l e si m ulati on m ode l of electro m agne t was gi ven based o n t he si m uli nk functio n ofM a tlab soft ware ,the transien t pro perties of t w o e l ectro m agnets w it h different con 2fi gurati on were co m pared and analyzed .The si m u l a ti on m o de lw it h f ea t ures of shortcut ,agility ,co nven ience ,visi 2b le was pro ved as a re li able and easym odel f or si m u l a ti on study of electro m agne t . K ey wor ds :electro m a gnet ;tr an sient ;M a tl a b ;si m u la ti on 0 引 言 电磁铁是一种通电后对铁磁物质产生吸力,把电磁能转换为机械能的电器。其应用范围极广,许多自动化电器和自控、遥控中操纵各种气阀、油阀的电磁阀,都以电磁机构为主体构成的。 磁浮列车的工作原理也是利用了电磁铁。传统的轮轨列车都必须施加垂、横向约束才能沿轨道方向行驶,轮轨列车靠轮沿实现垂、横向约束,而磁浮列车则靠电磁力来约束,即磁浮列车的悬浮与导向。由于电磁铁大部分时间都工作在瞬态特性下,故对其瞬态特性的分析尤为重要。本文分析了导向磁铁的2种结构形式的数学模型,并对其瞬态特性用Matlab /Si m u li n k 功能进行建模仿真,从而为电磁铁控制系统的仿真研究提供了一种性能可靠、使用方便的仿真模型。1 电磁铁的磁路分析 1.1 导向电磁铁的两种结构形式和磁路分析磁浮列车的导向电磁铁可以有两种结构形 式,如图1 所示。 (a)U 型 (b)ó型 图1 导向电磁铁两种结构形式示意图 为了更好地对两种电磁铁结构形式的瞬态特性进行比较,在此,假设它们的主要尺寸是相同的,如图2所示。等效电路图如图3所示。 ) 14)

电磁铁的结构及工作原理

电磁铁的结构及工作原理 1．电磁铁的工作原理与典型结构 电磁铁的结构形式很多，如图所示。 按磁路系统形式可分为拍合式、盘式、E形和螺管式。按衔铁运动方式可分为转动式如图(a)所示和直动式如图(b)、(c)、(d)所示。 电磁铁的基本工作原理： 当线圈通电后，铁心和衔铁被磁化，成为极性相反的两块磁铁，它们之间产生电磁吸力。当吸力大于弹簧的反作用力时，衔铁开始向着铁心方向运动。当线圈中的电流小于某一定值或中断供电时，电磁吸力小于弹簧的反作用力，衔铁将在反作用力的作用下返回原来的释放位置。 电磁铁是利用载流铁心线圈产生的电磁吸力来操纵机械装置，以完成预期动作的一种电器。它是将电能转换为机械能的一种电磁元件。 电磁铁主要由线圈、铁心及衔铁三部分组成，铁心和衔铁一般用软磁材料制成。铁心一般是静止的，线圈总是装在铁心上。开关电器的电磁铁的衔铁上还装有弹簧，如图所示。

2．电磁铁的分类 按其线圈电流的性质可分为直流电磁铁和交流电磁铁；按用途不同可分为牵引电磁铁、制动电磁铁、起重电磁铁及其他类型的专用电磁铁。 牵引电磁铁主要用于自动控制设备中，用来牵引或推斥机械装置，以达到自控或遥控的目的；制动电磁铁是用来操纵制动器，以完成制动任务的电磁铁；起重电磁铁是用于起重、搬运铁磁性重物的电磁铁。 3．电磁铁根据所用电源的不同，有以下三种： ①交流电磁铁。阀用交流电磁铁的使用电压一般为交流220V，电气线路配置简单。交流电磁铁启动力较大，换向时间短。但换向冲击大，工作时温升高(外壳设有散热筋)；当阀芯卡住时，电磁铁因电流过大易烧坏，可靠性较差，所以切换频率不许超过30次／min，寿命较短。 ②直流电磁铁。直流电磁铁一般使用24V直流电压，因此需要专用直流电源。其优点是不会因铁芯卡住而烧坏(其圆筒形外壳上没有散热筋)，体积小，工作可靠，允许切换频率为120次／min，换向冲击小，使用寿命较长。但启动力比交流电磁铁小。 ③本整型电磁铁。本整型指交流本机整流型。这种电磁铁本身带有半波整流器，可以在直接使用交流电源的同时，具有直流电磁铁的结构和特性。 1、首先是电源设计，即线圈两端的电压。建议使用直流电源，因为直流电流可 以保证次吸力稳定，没有交变。介于你设计的磁吸力小，可选用5-12V直流电源（电压越大，反应速度越快）。 2、绕线组材料的选取，如果设计要求绕线组质量轻，则可选择漆包铝线。一 般情况下，选择漆包铜线，因为铜的电阻率低。 3、考虑绕线组的发热，绕线组是有电阻的，其发热功率P=U*U/R（U为电源 电压）。 4、选用横截面积合适的导线作为绕线组。 5、磁吸力F∝磁感应强度B，而B∝I*N（电流与匝数的乘积），而I=U/R，

电磁铁设计

电磁铁设计

直流电磁铁设计

直流电磁铁设计 电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能。电能和机械能的变换是通过具体的电磁铁结构来实现的。合理的电磁铁结构是能量变换效率提高的保证。电磁铁设计的任务是合理的确定电磁铁的各种结构参数。确定电磁铁的各种结构参数是一个相当复杂的任务，下面我们探讨确定电磁铁结构参数的一般方法。电磁铁吸合过程是一个动态过程,设计是以静态进行计算. 一、基本公式和一般概念 1、均匀磁场B= S Φ （T ） 2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（A ） 3、磁场强度H= L NI （A/m ），建立了电流和磁场的关系。 该公式适用于粗细均匀的磁路 4、磁导率μ= H B 建立了磁场强度和磁感应强度（磁通密度）的关系。 μ0=4π×10-7享/米 相对磁导率μr =0 μμ 5、 磁通Φ= M R NI 磁阻R M = s l μ 这称为磁路的欧姆定律，由于铁磁材料的磁导率μ不是常数，使用磁阻计算磁路并不方便，磁阻计算一般只用于定性。

6、磁感应强度的定义式B= qv F ，磁感应强度与力的关系。 7、真空中无限长螺线管B=μ0nI 。对于长螺线管，端面处的 B=2 1μ0nI 。 面积Ⅰ为断电后剩留的能量，面积Ⅱ为作功前电磁铁储存的能量，面积Ⅲ为电磁铁作的功。

我们的目的是使Ⅰ和Ⅱ的面积最小，Ⅲ的面积最大。 面积Ⅰ表示电磁铁作完功后的剩磁，（1）减小面积Ⅰ可用矫顽力小的电铁。（2）提高制造精度，使吸合后气隙最小，但要防止衔铁粘住。 面积Ⅱ表示作功前所储存的能量，在衔铁位置一定时，取决于漏磁通，漏磁通大，面积Ⅱ就大。 9、机械效率 A K1= A A：输出的有效功 A0：电磁铁可能完成的最大功。 10、重量经济性系数 G K2= A G=电磁铁重量。 A0：电磁铁可能完成的最大功。 K2不仅取决于磁效率和机械效率，而且还取决于磁性材料的正确利用，电磁铁的类型和主要外形尺寸之间保持合理的比例关系。11、结构系数Kφ 每一类型的电磁铁，都有一定的吸力和行程。按最优设计方法设计的电磁铁重量最轻。一般来说，长行程的电磁铁比短行积的电磁铁长，吸力大的电磁铁比吸力小的电磁铁外径大。 为了按最小材料消耗率比较电磁铁，引入结构系数K J这个判据。