一个电磁铁的是，从电电流产生磁力的装置。如果电流停止，那么磁场也会消失。1820年，人们发现电流在其周围环境中产生磁场。四年后，第一个电磁体被发明和制造。
第一个电磁体由涂有绝缘漆的铁马蹄铁组成，其上缠绕了十八匝没有电绝缘的铜线。
图1.电磁体。资料来源：
现代电磁体可以具有各种形状，具体取决于最终的用途。电缆是用清漆绝缘的，而不是铁芯。铁芯最常见的形状是圆柱形，绝缘铜线缠绕在圆柱形上。
您可以仅用绕组产生磁场来制造电磁体，但铁芯会增加磁场强度。
当电流通过电磁铁的绕组时，铁芯被磁化。即，材料的固有磁矩对齐并相加，从而增强了总磁场。
至少从公元前600年就知道了这种磁性，当时希腊的米勒图斯（Thales of Miletus）详细谈到了磁性。磁铁矿（一种铁矿物质）自然且永久地产生磁性。
电磁体的优点
电磁体的无疑优点是可以通过控制电流来建立，增加，减少或消除磁场。在制造永磁体时，需要电磁铁。
现在为什么会这样？答案是，磁性是物质固有的，就像电力一样，但是这两种现象仅在特定条件下才会显现。
但是，可以说磁场源是电荷或电流的移动。内部物质在原子和分子水平上都会产生这些电流，这些电流会在各个方向产生相互抵消的磁场。这就是为什么材料通常不显示磁性的原因。
最好的解释方法是，将小的磁体（磁矩）容纳在指向各个方向的物质中，从而消除它们的宏观影响。
在铁磁材料中，磁矩可以对齐并形成称为磁畴的区域。应用外部字段时，这些域会对齐。
删除外部字段时，这些域不会返回其原始随机位置，而是保持部分对齐。这样，材料被磁化并形成永磁体。
电磁体的组成和零件
电磁体由以下组成：
-用清漆绝缘的电缆绕组。
-铁芯（可选）。
-电流源，可以是直流或交流。
图2.电磁铁的零件。资料来源：自制。
绕组是导体，产生磁场的电流通过导体并以弹簧形式缠绕。
在缠绕中，匝或匝通常非常靠近。因此，制造绕组的电线具有电绝缘是非常重要的，这可以通过特殊的清漆实现。上漆的目的是，即使将匝组合在一起并彼此接触，它们仍保持电气绝缘，并且电流继续呈螺旋形变化。
绕组导体越厚，电缆将承受的电流越大，但会限制可绕制的总匝数。因此，许多电磁线圈使用细线。
产生的磁场将与流经绕组导体的电流成比例，并且也与匝数密度成比例。这意味着每单位长度放置的匝数越多，磁场强度越大。
绕组匝数越紧，在给定的长度上可容纳的匝数就越大，从而增加其密度并因此增加磁场。这是电磁体使用绝缘漆而不是塑料或其他材料来增加厚度的另一个原因。
电磁阀
在如图2所示的螺线管或圆柱形电磁体中，磁场强度将由以下关系式给出：
B =μ⋅n⋅I
其中B是磁场（或磁感应强度），以特斯拉测量的国际系统单位为μ，μ为磁芯的磁导率，n为匝数密度或每米匝数，最后是电流I该电流在以安培（A）为单位的绕组中循环。
铁芯的磁导率取决于其合金，通常是空气磁导率的200到5000倍。相对于没有铁芯的电磁体，所得磁场乘以相同的因数。空气的渗透性近似等于一个真空，这是μ的0 = 1.26×10 -6 T *米/ A.
它是如何工作的？
要了解电磁体的操作，必须了解磁性的物理原理。
让我们从承载电流I的简单直导线开始，该电流在导线周围产生磁场B。
图3.直导线产生的磁场。资料来源：Wikimedia Commons
直导线周围的磁力线是导线周围的同心圆。磁力线符合右手法则，也就是说，如果右手的拇指指向电流方向，则右手的另外四个手指将指示磁场线的循环方向。
直导线的磁场
直线在距直线r处的磁场为：
假设我们弯曲电缆，使其形成一个圆或圈，然后电缆内部的磁场线指向同一方向，从而增加并增强强度。在环或圆的内部，磁场比在外部更强，而在外部，磁场线分开并减弱。
图4.导线绕成一圈产生的磁场。资料来源：Wikimedia Commons
回路中心的磁场
在半径为a的环路的中心所产生的，携带电流I的磁场为：
如果我们每次弯曲电缆，使电缆具有两，三，四，…和许多匝数，效果就会成倍增加。当我们将弹簧绕成非常紧密的线圈形式缠绕电缆时，弹簧内部的磁场是均匀且非常强烈的，而外部的磁场几乎为零。
假设我们以30匝螺旋状缠绕电缆，长1厘米，直径1厘米。这样得出的密度为每米3000转。
理想螺线管磁场
在理想的螺线管中，其内部磁场由下式给出：
总结一下，我们对载有1安培电流的电缆的计算，并以微特斯拉计算磁场，在不同配置下，磁场总是与电缆相距0.5 cm：
- 直电缆：40微特斯拉。
- 直径为1厘米的圆形电缆：125微特斯拉。
- 1厘米内螺旋300圈：3770微特拉斯= 0.003770特斯拉。
但是，如果将相对介电常数为100的铁芯添加到螺旋中，则磁场将乘以100倍，即0.37特斯拉。
也可以计算螺线管形式的电磁铁施加在横截面A的铁芯部分上的力：
假设饱和磁场为1.6 Tesla，电磁铁在铁芯区域每平方米截面上的力将为10 ^ 6牛顿，相当于10 ^ 5千克力，即每吨0.1吨平方米的横截面。
这意味着，饱和磁场为1.6 Tesla的电磁体会在横截面为1 cm 2的铁芯上施加10 kg的力。
电磁应用
电磁体是许多小工具和设备的一部分。例如，它们存在于内部：
-电动机。
-交流发电机和发电机。
-演讲者。
-机电继电器或开关。
-电铃。
-用于流量控制的电磁阀。
-电脑硬盘。
-废金属起重机。
-城市垃圾中的金属分离器。
-火车和卡车的电动制动器。
-核磁共振成像机。
还有更多设备。
参考文献
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