電磁鐵的磁性強弱由三大因素決定,其作用規律可通過安培定律與磁路定理解釋:
一、電流大小對磁性的影響
規律:線圈匝數與鐵芯固定時,電流越大,磁性越強。
原理:根據安培環路定理(∮H?dl = I),電流 I 直接決定磁場強度 H。電流增大時,線圈產生的磁場強度線性增加,鐵芯中的磁感應強度 B(B=μH,μ 為磁導率)同步增強,表現為磁性增強。
實例:電磁起重機通過調節電流大小控制起吊重量,大電流時可吸附數噸鋼材。
二、線圈匝數對磁性的影響
規律:電流與鐵芯固定時,匝數越多,磁性越強。
原理:線圈匝數 N 與磁動勢(F=NI)成正比,磁動勢是推動磁通量的 “動力”。匝數增加相當于串聯多個電流環,磁場疊加效應使總磁場強度提升。
實例:精密電流互感器通過增加匝數提高磁耦合效率,實現微弱電流的精確測量。
三、鐵芯對磁性的影響
規律:電流與匝數固定時,有鐵芯的電磁鐵磁性遠強于無鐵芯情況。
原理:鐵芯(如硅鋼、鐵氧體)的磁導率 μ 遠高于空氣(μ≈1),根據 B=μH,相同磁場強度 H 下,鐵芯可使磁感應強度 B 提升數百至數萬倍。鐵芯還能集中磁力線,減少漏磁(如環形鐵芯磁阻遠低于空心線圈)。
實例:繼電器中的電磁鐵必須配置鐵芯,否則無法產生足夠吸力驅動觸點動作。