电磁铁电磁力计算方法
1磁动势计算（又叫安匝数）IN E =
匝数2
2)12(212d D D L d L d D D N -=-= 其中：
-L 绕线宽度)(mm
-2D 绕线外径)(mm
-1D 绕线内径)(mm
-d 漆包线直径)(mm
绕线长度 2
22322121(21)=222(21)10()4D D D D L D D l DN N d L D D m d
ππππ-++-==-=?绕
根据电阻公式
222223324(21)(21)41010()d
4L D D l L D D d R d S
πρρρπ----==?=?Ω绕其中： 20.0178./mm m ρ-Ω铜的电阻率
2S mm -漆包线的截面积（） 根据4322224
10(21)(21)d U U Ud I L D D R
L D D ρρ===?-- 故磁动势 23102(21)
d U IN D D ρ=?+ 2磁感应强度计算（磁动势在磁路上往往有不同的磁降，但每一圈的磁降和应等于磁动势）
即：()IN HL =
∑
其中： H -磁场强度（A/m)
L m -该段磁介质的长度（）
一般情况下，电磁阀除气隙处外，其余部分均采用导磁性能
很好的材料，绝大部分磁动势降是在气隙处，
即0()IN HL H δ=
≈?∑
其中： 0H -气隙处磁场强度（A/m)
mm δ-气隙长度（）即行程 而000=
B H μ
其中： 0B -气隙中的磁感应强度（特斯拉)
-70μπ-?导磁率，410亨/米 所以：30
00=10B IN H δδμ-≈?? 又因为23102(21)
d U IN D D ρ=?+ 故：2600102(21)d U
B D D μρδ=?+
3电磁力的计算 根据26000
1102F B S μ=? 其中：
0B -气隙中的磁感应强度（特斯拉)
-70μπ-?导磁率，410亨/米
F -电磁力(N)
20S mm -气隙面积（） 又因为2600102(21)d U
B D D μρδ=?+ 所以：2262600000110[]1028(21)S d U F B S D D μμρδ
=?=?+ 其中：
-70μπ-?导磁率，410亨/米;
20S mm -气隙面积（）;
-d 漆包线直径)(mm ; U -电压（V ）
; 20.0178./mm m ρ-Ω铜的电阻率;
-2D 绕线外径)(mm ;
-1D 绕线内径)(mm ;
mm δ-气隙长度（）即行程;
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电磁铁相关知识 （参考电磁铁设计手册） 、磁和电的关系: 螺皆経圏的禺塢 、电磁铁型式: 电谶鉄的型式 磁桶若向 a）螺管式电磁铁;
b）盘式电磁铁； c）, d）拍合式电磁铁; e）n式电磁铁； f）装甲螺管式电磁铁; g）E形电磁铁； 应用举例： 电鈴的工作隔邂 磁通和磁感应強度 磁場旣然是假宦由許多磁力綫所构成的，郑么描述与計算磴場的数尽黄系时’用磁力耀的槪念也是最淸楚的门在电工半上規宜.矗吃撑二^积;S的磁力繙潼称为丽\通常用符号龙来表示U磁通的单位为麦克斯屯（簡称麦儿怛是仅仅用磁通的多少尸还不能确切地表达出磁場的强弱，必勿用单位載面积上斯洗过的磁力綫数的多少”才能說明該处的礁場大小〉因此，規定单位噩面租上寡过的磁力綫数称为磁感应靈度，或BS通密度，用字母E表示Q琳感应强度B的单位为高斯，用於式表％: B^S~ 式中B——磁感应强宦（高斯）； 必——硝通（麦）； S——戰面枳（平方厦米）e 应用上式于磁堀我磁歛內部』貝更如逍某裁面&中的镒通切为多少，就可計算出融感应强度占来，反之亦然。
凡是硝通都耍沿一定的路徑閉伞而成回賂。如果我們用一根鉄俸捕入上节所述的燥管踐圈卡，另外再在饌棒两端用鉄条联成閉路°那么，我們将发現在綫圈磴势相同的信况下，其1K通将比空心綫圈时大为增加，而且大都分的滋通都会集中地流入鉄棒和鉄条内'而沿鉄棒外碁他路徑閉合的磁通非常之少弋这是因也墜和a±t銚比通过空气阪力小僵多a因此我們把鋼鉄之类的金属称作鉄磁物质，作为磁通賂徑的鉄磁体叫做导磁体口 通常应用的电磁鉞，就是将経圈歩在一定形状的号做体上所构成的。衽这样的綫圈中'只耍通进很小的激礦电流J就可以产生很强的砸堀（即很多磁砸），产生强大的毀力。 磁势=磁通*磁阻 磁势二电流*线圈的匝数 C *R m*10-8=IW 磁阻的大小与磁胳的长度成;正此，而与硝路裁面积成反? 比〔图2-8）,这个关系可表示为： = （2-4） 式中心一磁阻（1/亨）； I——磁賂长度（厘二 米）； 4——导磁系数（亨/厘来”
第一章常用低压电器 电器：电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护的作用。 根据外界的信号和要求，自动或手动接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电路对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。 定义：一种能控制电能的器件。 第一节电磁式低压电器的结构和工作原理 ●低压电器：用于交流1200V、直流1500V以下电路的器件 ●高压电器：用于交流1200V、直流1500V以上电路的电器。 电力传动系统的组成： 1）主电路：由电动机、（接通、分断、控制电动机）接触器主触点等电器元件所组成。 特点：电流大 2）控制电路：由接触器线圈、继电器等电器元件组成。 特点：电流小 ●任务：按给定的指令，依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路进行控制。 一、低压电器的分类 1、按使用的系统 1）低压配电电器 用于低压供电系统。电路出现故障（过载、短路、欠压、失压、断相、漏电等）起保护作用，断开故障电路。（动动稳定性、热稳定性） 例如：低压断路器、熔断器、刀开关和转换开关等。 2）低压控制电器 用于电力传动控制系统。能分断过载电流，但不能分断短路电流。（通断能力、操
作频率、电气和机械寿命等） 例如：接触器、继电器、控制器及主令电器等。 2、按操作方式 1）手动电器：刀开关、按钮、转换开关 2）自动电器：低压断路器、接触器、继电器 3、按工作原理 1）电磁式电器：电磁机构控制电器动作 2）非电量控制电器：非电磁式控制电器动作 ◆电磁式电器由感测和执行两部分组成。 感测部分（电磁机构）：接受外界输入的信号，使执行部分动作，实现控制的目的。 执行部分：触点系统。 二、电磁机构 电磁机构：通过电磁感应原理将电能转化成机械能。 电磁机构输入的电信号：电压、电流 1、电磁机构的结构形式 电磁机构组成：线圈、铁心(亦称静铁心)和衔铁(亦称动铁心)， 1）E形电磁铁：多用于交流电磁系统。 2）螺管式电磁铁：多用作索引电磁机构和自动开关的操作电磁机构，少数过电流继电器也采用。 3）拍合式电磁铁：用于直流继电器和直流接触器，也用于交流继电器。
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
电磁铁电磁力计算方法 欧阳光明（2021.03.07） 1磁动势计算（又叫安匝数）IN E = 匝数2 2)12(212d D D L d L d D D N -=-= 其中： -L 绕线宽度)(mm -2D 绕线外径)(mm -1D 绕线内径)(mm -d 漆包线直径)(mm 绕线长度 根据电阻公式 222223324(21)(21)41010()d 4L D D l L D D d R d S πρρρπ----==?=?Ω绕其中： 根据4322224 10(21)(21)d U U Ud I L D D R L D D ρρ===?-- 故磁动势
2磁感应强度计算（磁动势在磁路上往往有不同的磁降，但每一圈的磁降和应等于磁动势） 即：()IN HL =∑ 其中： 一般情况下，电磁阀除气隙处外，其余部分均采用导磁性能很好的材料，绝大部分磁动势降是在气隙处， 即0()IN HL H δ=≈?∑ 其中： 而000= B H μ 其中： 所以：30 00=10B IN H δδμ-≈?? 又因为23102(21) d U IN D D ρ=?+ 故：2600102(21)d U B D D μρδ=?+
3电磁力的计算 根据26000 1102F B S μ=? 其中： 又因为2600102(21)d U B D D μρδ=?+ 所以：2262600000110[]1028(21)S d U F B S D D μμρδ =?=?+ 其中： -70μπ-?导磁率，410亨/米; 20S mm -气隙面积（）; -d 漆包线直径)(mm ; U -电压（V ） ; 20.0178./mm m ρ-Ω铜的电阻率; -2D 绕线外径)(mm ; -1D 绕线内径)(mm ; mm δ-气隙长度（）即行程;
电磁铁电磁力计算方法 1磁动势计算（又叫安匝数）IN E = 匝数2 2)12(212d D D L d L d D D N -=-= 其中： -L 绕线宽度)(mm -2D 绕线外径)(mm -1D 绕线内径)(mm -d 漆包线直径)(mm 绕线长度 2 22322121(21)=222(21)10()4D D D D L D D l DN N d L D D m d ππππ-++-==-=?绕
根据电阻公式 222223324(21)(21)41010()d 4L D D l L D D d R d S πρρρπ----==?=?Ω绕其中： 20.0178./mm m ρ-Ω铜的电阻率 2S mm -漆包线的截面积（） 根据4322224 10(21)(21)d U U Ud I L D D R L D D ρρ===?-- 故磁动势 23102(21) d U IN D D ρ=?+ 2磁感应强度计算（磁动势在磁路上往往有不同的磁降，但每一圈的磁降和应等于磁动势） 即：()IN HL = ∑ 其中： H -磁场强度（A/m) L m -该段磁介质的长度（） 一般情况下，电磁阀除气隙处外，其余部分均采用导磁性能
很好的材料，绝大部分磁动势降是在气隙处， 即0()IN HL H δ= ≈?∑ 其中： 0H -气隙处磁场强度（A/m) mm δ-气隙长度（）即行程 而0 00=B H μ 其中： 0B -气隙中的磁感应强度（特斯拉) -70μπ-?导磁率，410亨/米 所以：30 00=10B IN H δδμ-≈?? 又因为23102(21) d U IN D D ρ=?+ 故：2600102(21)d U B D D μρδ=?+ 3电磁力的计算 根据26000 1102F B S μ=? 其中：
L O G O 本章讲授内容 （其中红色内容是重点）1．磁场的能量磁场能量的计算方法。 2．能量转换与电磁力的普遍公式 虚位移原理、实用的电磁吸力计算公式。 3．麦克斯韦电磁吸力公式 4．恒磁势与恒磁链条件下的吸力特性 恒磁势与恒磁链条件下的吸力计算公式。 5．交流电磁吸力的特点与分磁环原理 交流电磁吸力的计算方法、分磁环的参数计算。 6．静态吸力特性与反力特性的配合第十章电磁系统的吸力计算和静特性 第十章
L O G O 教学目的与要求： 1、掌握麦克斯韦电磁吸力公式，熟悉能量转换与 电磁力的普遍公式，了解恒磁势与恒磁链条件下的吸力。 2、掌握交流电磁吸力与分磁环的原理，熟悉静态 吸力特性与反力特性的配合。 第十章电磁系统的吸力计算和静特性 第十章
L O G O 教学基本内容： 1、磁场的能量； 2、能量转换与电磁力的普遍公式； 3、麦克斯韦电磁吸力公式； 4、恒磁势与恒磁链条件下的吸力； 5、交流电磁吸力与分磁环的原理； 6、静态吸力特性与反力特性的配合。 第十章电磁系统的吸力计算和静特性 第十章
L O G O 教学重点与难点： 1、能量转换与电磁力的普遍公式，麦克斯韦电磁吸力公 式； 2、交流电磁吸力与分磁环的原理和特性配合。 通过本章节的学习，学生应掌握能量平衡电磁吸力计算公式和麦克斯韦电磁吸力计算公式各自的适用范围，从实用的观点出发，后者较前者更有意义；还应掌握交流电磁吸力的计算与分磁环所解决的问题；熟悉静态吸力特性与反力特性的配合，是决定电磁系统特性指标与工作性能优劣的重要因素。 第十章电磁系统的吸力计算和静特性 第十章
电磁铁吸力计算 -、按所给参数要求计算： 已知： 工作电压：U=12V 电阻：R=285± 10% 匝数：W=3900 线径: ① 0.08 由已知条件可计算得出: 电流：匸U/R=12/285=0.042A F= (1) 其中：①：通过铁芯极化面的磁通量 Mx S :为铁心极化面面积 cm 2 3:未吸合时衔铁和铁芯的气隙长度cm a ：修正系数，一般在3?4之间，在此取其中间值 4 在式(1)中磁通量为: ① ⑵ 其中：IW :线包的安匝值 G :工作磁通的磁导H 安匝值: 电磁吸力： IW=0.042*3900=163.8 IW * G *108
在式(2)中工作磁通的磁导为
其中：R o :衔铁旋转位置到铁芯中心的长度cm 0 :空气中的磁导率为0.4 n *10 8 H/cm r :极化面的半径cm 由产品结构图可知： R 0=0.56 r=0.3 8 =0.069 故有: ①=163.8* 5.58*10 8 *108 =914 F=(空)2 * J =0.093 Kgf =93gf 5000 * 0.32(1 4* 0.069) 改进后吸力计算 改进方案1: 改用①0.09线，绕制后所得匝数为 W=4262其他参数不变, 故： 安匝值 IW=0.042*4262=179 则： ①=179* 5.58* 10 8 * 108 =998.82 F=(99^)2* _ 丄 =0.111 Kgf =111gf 5000 *0.3 (1 4*0.069) 0.562 *0.4 0.069 *10 8 (1 1。隊声58*10 8 2 r R o 2
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 ?℃；
电磁铁的磁力大小 吴亚青 【教学内容】 湘教版五年级下册第一单元第二课第6-8页的内容 【教学目标】 科学探究 1、依据实验，对影响电磁铁磁力大小的因素做出猜想。 2、针对影响电磁铁磁性大小的因素的猜想，制定计划并实施探究活动。 归纳概括出影响电磁铁磁性大小的因素。 3、能运用所学设计“超级”磁力电磁铁。 情感态度与价值观 1、培养学生实事求是，认真细致，与人合作的实验习惯。 2、培养学生独立思考、勇于探索的科学态度。 科学知识 知道电磁铁的磁力大小与电磁铁线圈的圈数，连接电池节数的多少有关。 【教学重难点】 教学重点：影响电磁铁磁性大小的因素 教学难点：归纳概括出改变电磁铁磁力大小的因素 【教学准备】 分小组准备：一号电池14节、大头针若干、电池盒、大铁钉、长绝缘导线 大铁钉、大头针、记录表。 【教学设计】 一、实验导入 1.回顾：上节课我们玩过电磁铁，你们小组的电磁铁吸引了几个大头针？（各小组数据不一样）现在我们再玩一次电磁铁，各小组用自制的电磁铁吸引大头针，记下吸引的个数。 2.小组汇报比较，提出问题：为什么各组电磁铁的磁力大小不相同呢？ 3.今天我们就一起来研究：电磁铁的磁力大小（板书课题） 二、作出我们的假设
1.师：前面几节课我们已经学会了制作电磁铁，谁来讲一讲：电磁铁是用哪些材料做成的？（板书：线圈圈数和铁芯）它的磁性又是怎样产生的？（板书：电流） 2. 师：如果要使电磁体的磁性得到加强，我们大胆的假设一下可以怎么做？ 3.学生小组内交流，教师巡视。强调假设时要说明自己的理由，尽量避免无端的猜测。（请同学们把讨论的结果填在书本6页的表格中） 4. 全班交流。 组1：我们小组认为要使电磁铁的磁力大小与干电池的数量多少有关。增加干电池的数量，磁力会增强；减少干电池的数量，磁力会减少。 组2：我们小组觉得电磁铁的磁力大小跟铁芯有关。铁芯粗，磁力会增强，铁芯细，磁力就小。 5.教师小结：电流大，磁力大；电流小，磁力小等等。 三、设计实验，检验假设 1. 师：刚才同学们提出的都是假设，像大家刚才所说的线圈圈数多，电磁铁磁力大；线圈圈数少，电磁铁磁力小，是这样吗？正确与否我们需要用实验来进行检验？（教师边说边在黑板上打上问号）这节课，我们就以研究电磁铁磁力大小与线圈圈数多少的关系为例，用自己制作的电磁铁，通电后去吸大头针来做一个实验。（同时课件出示表格） “电磁铁的磁力与线圈圈数关系”的研究计划 2.师：（教师指着表格，对表格做适当的解读）这是一个对比实验，在这个实验
我将有关电磁铁吸力的计算方法稍作整理，如下： 1、凡线圈通以直流电的电磁铁都称之为直流电磁铁。通常，直流电磁铁的衔铁和铁心均由软钢和工程纯铁制成。当电磁线圈接上电源时，线圈中就有了激磁电流，使电磁铁回路中产生密集的磁通。该磁通作用于衔铁，使衔铁受到电磁吸力的作用产生运动。 从实践中发现，在同样大小的气隙δ下，铁心的激磁安匝ＩＷ越大，作用于衔铁的电磁吸力Ｆx就越大；或者说，在同样大小的激磁安匝ＩＷ下，气隙δ越小，作用于衔铁的电磁吸力Ｆx就越大。通过理论分析可知，电磁吸力Ｆx与ＩＷ和δ之间的关系可用下式来表达： Ｆx＝5.1×I2×（dL/dδ）(其中L—线圈的电感) （1～1） 在电磁铁未饱和的情况下,可以近似地认为线圈电感L=W2Gδ(式中Gδ—气隙的磁导)。 于是式（1～1）又可写为Fx=5.1×(IW)2×d Gδ/dδ（1～3）这就是说，作用于衔铁的电磁吸力Fx是和电磁线圈激磁安匝数IW的平方以及气隙磁 导随气隙大小而改变的变化率d Gδ/dδ成正比。 气隙磁导Gδ的大小是随磁极的形状和气隙的大小而改变的。如果气隙中的磁通Φδ为均匀分布，则气隙磁导可以表示为： Gδ=μ0×（KS/δ）（亨）（1～4） 式中：μ0—空气的磁导率，=1.25×10-8(亨/厘米)； S－决定磁导和电磁吸力的衔铁面面积（厘米2）； δ—气隙长度，即磁极间的距离（厘米）； K—考虑到磁通能从磁极边缘扩张通过气隙的一个系数，它大于1，而且δ值越大，K值也就越大。 可以推导出：d Gδ/dδ=－μ0×（S/δ2） 于是有：F x=－5.1×｛μ0 (IW)2S/δ｝ 式中的负号表示随着气隙δ的减小，电磁吸力Fx随之增大，若不考虑磁极边缘存在的扩散磁通的影响（K≈1），则气隙磁感强度为： B=Φ/S=｛（IW）Gδ｝/S=｛（IW）μ0S｝/Sδ=（IWμ0）/δ 所以电磁吸力的公式还可写为：F x=5.1B2S/μ0
5050、、电磁铁吸力的计算电磁铁吸力的计算 吴义声 电磁铁在工业生产中有着广泛的应用，大的如电磁铁起重机，小的如电气控制箱中的继电器，都要用到电磁铁。电磁铁吸力的大小，是电磁铁应用中必须考虑一个问题。 下面分别计算直流电磁铁和交流电磁铁对衔的吸力。 一、直流电磁铁的吸力 如图50-1所示，当面积为A 的扁平衔铁C ，受电磁铁的吸引力F 而移动距离dx 时，力F 作功为 Fdx dW = 与此同时，空气隙处的体积减小了dV Adx dV = 设空气隙内的磁感应强度为B 0，那么，空气隙中的磁场能量密度m w 是 2 021μB w m = 对于直流电磁铁而言，在衔铁被吸引的过程中，B 0保持不变，即铁心与衔铁之间空气隙的磁通密度保持不变。由于当衔铁C 移动距离dx 时，对衔铁C 作功dW ，从而使空气隙的体积减小了dV ，于是空气隙处的磁场能量减少了dEm ，即 图50-1
Adx B dV B dV w dEm m 0 2 00202121μμ=== 根据能量守恒，减少的磁场能量转变成衔铁的机械能，即 Adx B Fdx 0 2 021μ= 则电磁铁的吸引力为 A B F 0 2 021μ= （1） 用式（1）计算电磁铁吸引力时，还需注意，此式是在假定磁极端面附近磁通密度均匀分布（即B 0=C ）的条件下得到的，因此，只适用于计算空气隙长度δ较小时的情况（如衔铁在吸合位置或接近吸合位置）。另外，还要指出，如使用的是蹄形电磁铁，而且空气隙处的B 0的数值又相同，则电磁铁产生的吸引力应当是式（1）所得数值的两倍。 二、交流电磁铁的吸力 若电磁铁线圈中通以交流电，它所激发的磁场是交变磁场，这时，在交流电磁铁中，磁感应强度是随时间变化的。由式（1）可知，对衔铁的吸力也是随时间而变化的。设空气隙中的磁感应中度为 B 0=B m sin ωt 式中，B m 为空气隙处的磁感应强度的最大值。由式（1）可得交流电磁铁的吸引力为 t A B F m ωμ20 2 sin 21= 令Fm A B F m m ,210 2μ=是吸引力F 的最大值，则 F=F m sin 2ωt 那么，在一个周期T 内，交流电磁铁的吸引力的平均值为 tdt F T Fdt T F T T m ω∫∫==00 2sin 11 A B F m m 0 2 4121μ== （2）
电磁铁参数计算方式 (2012-02-17 11:00:53) 标签： 文化 为确保您所使用的螺线管式电磁铁（包括我们通常所说的各式旋转电磁铁、推拉式电磁铁、直动式电磁铁、圆管式电磁铁等能可靠的工作和达到应有的寿命，我们在选用各种螺线管式电磁铁时，应注意以下几个方面： 1、螺线管式电磁铁都是以直流电工作的，因此当工作电源为交流电时，请使用全波整流方式将交流电转换为直流电； 2、通电率（或通电持续率），是用线圈通电时间和断开时间的比率来表示： 除通电率之外，有时还注出了每一次的最长通电时间的规定，这都是为防止线圈温度过度上升，从而导致螺线管电磁铁动作失误或寿命的减短，因此务必请在低于规定的数值下使用。 3、线圈中通过的电流值和线圈的圈数的乘积算做安培匝数。各种螺线管式电磁铁的线圈数据中对应每个通电率周期都提供有参数值，螺线管式电磁铁的机械输出力的大小与其安培匝数成正比。 4、随着线圈温度的变化会引起螺线管电磁铁总体性能的变化。当线圈接通电源施加上电压后，线圈的温度会逐渐上升，线圈的电阻也就随之增加，通过线圈的电流会降低，从而，造成安培匝数的减少，螺线管电磁铁的机械输出功率也就变小。一般产品样本或目录上所列的线圈数据和特性数据，均以环境温度20℃时为依据，线圈温度和线圈电阻，安培匝数之间的关系如表1所示。 线圈温度（℃）-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 电阻系数0.764 0.843 0.921 1 1.079 1.157 1.236 1.314 1.393 安培匝数比 1.309 1.186 1.086 1 0.927 0.864 0.809 0.761 0.718 线圈温升是按电器温升检 测试验标准检测并以下式计算 确定式中： 100% 50% 25% 10%
电磁铁吸力的有关公式 这里的所有的对象都应该是铁. 1.F=B^2*S/(2*u0) 此式中,F=焦耳/厘米,B=韦伯/平方厘米,S= 平方厘米 该式改变后成为:F=S*(B/5000)^2 此式中,F=Kg,B=高斯,S= 平方厘米 当加入气隙后,F=(S*(B/5000)^2)/(1+aL) a是一个修正系数,一般是3--5,L是气隙长度. 2.F=u0*S0*(N*i)^2/8(L^2) S0:空气隙面积 m^2 N :匝数 i :电流 L :气隙长度 3.F=(B^2*S*10^7)/(8*PI) 这个式子和第一个式子是相等的. 当不存在气隙的时候,就应该是电磁铁在端面处所产生的力. 1. u0就是μ0吧？ 2. 有这句话：“当加入气隙后...”，就意味着，原公式不是针对“空心线圈”？是吗？ 3. 我的理解是：上述公式是应用于“气隙比较于磁链长度相对较短的铁心线圈”。 如果不是针对"空心线圈",那么线圈内部的材质是什么呢?能在公式的哪里体 现出来? 应该在B里面体现出来. 那么,我们是否可以这样做个假定,来匹配现在的情况? 假定,悬浮体是一个通电圆导线,电流I,半径R.匀强磁场B垂直通过其所在平面.那么它所受到的力应该如何计算? 由通电圆导线所形成的磁场,是否可以类比于悬浮磁体?假设电流I足够大,两者的半径R相等,从而达到两者所在平面的磁感应强度相等.
那你的意思是：上述公式是针对"空心线圈"？若是，气隙如何定义？你的这个思路非常有趣。让我慢慢来画一个图，配合这个思路。 (原文件名:思路非常有趣1.JPG) 引用图片 是这个意思吧？
差不多就是这个意思. 只不过两个线圈所产生的B不一样.而且右边线圈的半径要小于左边的线圈. 作为第一步，我们可以将题目中的“磁铁”改成“铁块”，“电磁线圈”改成“无铁心电磁线圈”。 ---------------------------------------------- 这样似乎更复杂了，因为“铁块”是被电磁线圈磁化产生磁性，才和电磁线圈产生力的，那“铁块被磁化”如何量化？ 下面说说我找的资料： 库仑磁力定律： (原文件名:18864f550ffc2c29f8b9d79da17f2fa2.png) 引用图片 其中m1 m2是两个磁极的磁通量，单位韦伯，d是两磁极距离。 这个公式即我们常说的“磁力和距离的平方成反比”概念。 通过这个公式，F和L(d)的关系就出来了吧。 不过这个公式好像不常用，一般计算磁的相互作用力都等效成电流环来算，有个台湾教授说这个公式是假设磁单级子存在的情况，难道因为磁单级子不存在，因此这个公式没有实际意义？从公式的形式上看很明显和库仑电力定律是一个样的，点电荷 => 磁单级子，是这个原因吗？ 别的还在看，水越来越深了，微积分、向量、相对论量子力学都提到了，越看越迷糊，现在很晕。 我要回到“浅水区”去了，从H-B学起。 “浅水区”在：“■从“烧结型铷铁硼的磁性能参数表”中学一些磁的基础知识”。 圆电流全空间磁感应强度B 的分布 https://www.doczj.com/doc/b615659517.html,/xuebao/download.ashx?filePath=~/UpLoadFolder/ OtherFile/200601/060126.pdf 直导线旁的磁感应强度和载流圆线圈轴线上磁感应强度 https://www.doczj.com/doc/b615659517.html,/teacherweb/uploadfile/tonghua/20071206105603443. ppt 安培力 https://www.doczj.com/doc/b615659517.html,/view/115015.html
《电磁铁磁性大小》实验教学设计 【教学目标]】 一、知识目标探究影响电磁铁的磁力大小的因素。 二、能力目标 1．通过探究电磁铁磁性大小的活动，培养学生观察、分析、制作的能力。 2．通过探究电磁铁磁性大小的活动，培养学生设计实验、实验操作的能力。三、情感目标 1．在活动中培养学生的交流与合作精神。 2．培养学生探究科学的兴趣，体验探究学习的快乐。 【教学的重点与难点】 1．影响电磁铁的磁力大小的因素。 2．设计对比实验进行验证。 【教学方法】启发式引导、交互式交流、自主实验探究法等。 【教学准备] 】每个小组：导线（1根）；铁钉（1枚）；电池（2个）；电池夹（2个）；回形针（一盒）；实验探究卡（1张）。 【课时安排】 1课时 【教学过程】 一、实验导入，揭示课题 1．讲述：同学们，上节课我们认识了电磁铁，这一节课，我们继续研究电磁铁。（板书：电磁铁）。 2．提问：请大家看一看，老师给大家准备了哪些实验材料？ 3．学生汇报：铁钉、导线、电池、电池夹、回形针。 4．讲述：请大家利用这些材料，做一个简单的电磁铁，并去吸回形针，数一数，看能吸起多少枚回形针？ 5．学生汇报：老师根据学生汇报进行板书（副板书）。 二、深入探究，学习新课 1．提问：为什么大家做的电磁铁吸起的回形针的数量不同？电磁铁吸起回形针的数量不同，其实是电磁铁的什么不同？（磁力大小）电磁铁的磁力大小可能与什么因素有关？ 2．学生汇报了：教师根据学生汇报时进行书。 3．提问：如果你认为电磁铁的磁力大小与电池节数有关，你怎样设计实验来证明？4．学生汇报： 5．讲述：同学们刚才设计的实验方法是对比实验。谁能说一说设计对比实验要注意什么问题？ 6．学生汇报：（其它条件都相同，只有一个条件不同）。
电磁铁吸力计算 一、 按所给参数要求计算： 已知： 工作电压：U=12V 电阻：R=285±10% 匝数：W=3900 线径：Φ 由已知条件可计算得出： 电流：I=U/R=12/285= 安匝值：IW=*3900= 电磁吸力： F=2)5000(Φ*)1(1 αδ+S (1) 其中: Φ：通过铁芯极化面的磁通量Mx S ：为铁心极化面面积2cm δ：未吸合时衔铁和铁芯的气隙长度cm α：修正系数,一般在3～4之间,在此取其中间值4 =α 在式(1)中磁通量为: Φ=8 10**δG IW (2) 其中: IW ：线包的安匝值 δG ：工作磁通的磁导H 在式(2)中工作磁通的磁导为: δG =)11(220 2 02 0R r R --δμπ (3) 其中: 0R ：衔铁旋转位置到铁芯中心的长度cm 0μ：空气中的磁导率为π*108-cm H / r ：极化面的半径cm 由产品结构图可知： 0R = r= δ= 故有: δG =)56.03.011(069.010*4.0*56.0*22282---ππ=*108 - Φ=8810*10*58.5*8.163-=914
F=) 069.0*41(3.0*1*)5000914(22+π=Kgf =93gf 二、 改进后吸力计算 改进方案1: 改用Φ线，绕制后所得匝数为W=4262,其他参数不变，故： 安匝值 IW=*4262=179 则： Φ=8810*10 *58.5*179-= F=) 069.0*41(3.0*1*)500082.998(22+π=Kgf =111gf 改进方案2: 将线包功率增加到则其电阻值变为： 此时绕制后所得匝数为W=3361 ,其他参数不变 故有： 安匝值 IW=*= Φ=8810*10 *58.5*94.194-= F=) 069.0*4.01(3.0*1*)500077.1087(22+π=Kgf =131gf 三、 可靠性改进： A 、零件一次性的控制（轭铁一模一出/铁芯冷镦一模一出/骨架一模重新开模） B 、铁芯铰锭一次性的控制 设计治具 C 、取消铁芯帖纸抬高释放，衔铁重新设计抬高释放。 D 、衔铁固定方式重新设计 F 、取消塞片固定线包，采取可靠性高的方式进行固定 G 、改进金属件处理工艺，提高金属件的导磁性。 H 、改进轭铁刀口角度，提高产品的灵敏度 I 、100%的进行进气密封/排气速度的检测。 产品结构图：
麦克斯韦吸力公式： F d=Bδ 50002 Sδ或F d= Φ δ 5000 2 1 Sδ Φ δ 是气隙的磁通（麦）；Bδ是气隙中的磁感应强度；Sδ是磁极端面处截面积。 （单位K g,它是在假定Bσ为常数的条件下求得的，因此只适用于平行极端面而且气隙较小的情况） F d=1 2 Φ δ 2dRδ dδ 因拍合式电磁铁的气隙较小且气隙内磁场分布均匀，所以假设忽略漏磁且铁心不饱和： F d=1 2 IN2 μ0Sδ δ2 δ是气隙长度。 以上两个公式均可用于拍合式电磁铁吸力计算。相关公式如下： Uδ=ΦδRδ Uδ为气隙磁压降； Rδ= δμ0Sδ Rδ为气隙磁阻； λδ=μ0Sδδ λδ为气隙磁导线； λδ=1 Rδ R=ρL S ρ为物质的电阻率，单位为欧姆米；L为长度，单位为米； S为漆包线的截面积，单位为平方米；R为线圈的电阻。 磁路的欧姆定律，公式：
均匀磁场B =ΦS (T) 磁势F =NI ,电流和匝数的乘积（A ） 磁场强度H = NI L ,（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 磁导率μ=B H 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 =μ μ0 磁通Φ= NI R m 磁阻R m =L μS S 为截面积； μ为材料的磁导率。 表磁电模拟对应关系 引入磁路以后，磁路的计算服从于电路的基尔霍夫两个基本定律。根据磁路基尔霍夫第一定律，磁路中任意节点的磁通之和等于零，即 φ=∑0 根据安培环路定律得到磁路基尔霍夫第二定律，沿某一方向的任意闭合回路的磁势的代数和等于磁压降的代数和 IN R ∑∑=φ或 IN Hl ∑∑=
极化电磁机构的电磁力计算 播雨 1 前言 磁力研磨是一种零件研磨和光整加工的新方法，它是利用磁性磨料，在磁场力作用下对工件表面进行研磨和抛光的加工技术。在外圆磁力研磨中，工件一边旋转，研磨头与工件之间还要有轴向摆动或振动。实现轴向摆动或振动的机构有多种方式。常见的有工件连同夹具一起往复运动，或者磁感应器连同研磨头一起往复运动。但是这两种运动方式都存在体积大，重量大难以实现高频振动，而研究表明，强力研磨需要25～50H Z或更高频率的运动。为此，研究者们提出了让磁极头单独运动的振动方式，其中，最有效的就是极化电磁机构。 本文介绍极化电磁机构的结构及工作原理，进行电磁力分析计算，以供参考。 2 极化电磁机构的结构及原理 2.1极化电磁机构的结构 极化电磁机构，如图1所示。它是由小型 交流电磁铁和直流电磁铁组成。交流电磁铁由 马蹄型轭铁3和线圈2组成。振动磁极头4 通过弹簧片5与铁心1相连接，并与铁心之 间留有0.3mm左右间隙。振动磁极头连同弹 簧片、电磁铁组成一个“质量—弹簧振动器”， 这个装置一般叫极化电磁机构。弹簧片具有 两个作用，一是起弹性元件作用，一是起导向 作用，使振动平稳。 交流电磁铁的轭铁用包裹铜皮的低碳钢丝图1 极化电磁机构 制造，铁丝直径Φ2mm，轭铁直径Φ16mm。通过计算或实验确定弹簧片尺寸参数，本装置的弹簧片厚度为3mm，弹簧片的悬臂伸出长度为120mm。 2.2 极化电磁机构的工作原理 在极化电磁机构中，工作气隙内同时存在两个独立的磁通，其一为极化磁通，由直流电磁铁的极化线圈提供，其二为工作磁通，由交流电磁铁提供，其大小和方向取决于工作线圈 2的电流大小和方向。 极化机构电气原理图，如图2所示。当工作线圈 没有电流时，只有极化磁通Φ0（严格说应是磁极头 侧面的漏磁或散磁磁通），产生吸力，大小相等方向 相反，（电磁铁磁极头与振动磁极头气隙δ1=δ2，即 Φ01=Φ02=Φ0左右相等），不会使振动磁极头产生振 动，磁极头停留在原处不动。 若假定极化磁极为N极，当工作线圈通电后，在图2 极化电磁机构电气原理图一个半周期，电流的方向使右侧电磁铁磁极为N极，左侧为S极，如图2所示。由于同性相斥异性相吸，右侧气隙产生推力左侧气隙产生吸力，磁极头向左移动。在下一个半周期，电流方向相反，则电磁铁磁极面极性相反，磁极头向右移动，从而使磁极头产生振动运动。 如图2所示，右侧气隙δ2内的交流磁通Φm和极化磁通Φ0方向相同，合成磁通为Φm+Φ0，而在左侧气隙δ1内交流磁通和极化磁通方向相反，磁通为Φm-Φ0。 就是说，向线圈通入交变电流后，产生交变磁场，与固定磁场作用，磁极头从此得到了
麦克斯韦吸力公式： F d=(Bδ 5000) 2 Sδ或F d=( Φ δ 5000 ) 2 (1 Sδ ) Φδ是气隙的磁通（麦）；Bδ是气隙中的磁感应强度；Sδ是磁极端面处截面积。 （单位K g,它是在假定Bσ为常数的条件下求得的，因此只适用于平行极端面而且气隙较小的情况） F d=1 2(Φδ)2dRδ dδ 因拍合式电磁铁的气隙较小且气隙内磁场分布均匀，所以假设忽略漏磁且铁心不饱和： F d=1 (IN)2 μ0Sδ 2 δ是气隙长度。 以上两个公式均可用于拍合式电磁铁吸力计算。 相关公式如下： Uδ=ΦδRδUδ为气隙磁压降； Rδ= δμ0Sδ Rδ为气隙磁阻； λδ=μ0Sδδ λδ为气隙磁导线； λδ=1 Rδ R=ρL S? ρ为物质的电阻率，单位为欧姆米； L为长度，单位为米； S为漆包线的截面积，单位为平方米； R为线圈的电阻。 磁路的欧姆定律，公式：
均匀磁场B = ΦS (T) 磁势F =NI ,电流和匝数的乘积（A ） 磁场强度H = NI L ,（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 磁导率μ=B H 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 =μμ0 磁通Φ=NI R m 磁阻R m =L μS S 为截面积； μ为材料的磁导率。 表 磁电模拟对应关系 引入磁路以后，磁路的计算服从于电路的基尔霍夫两个基本定律。根据磁路基尔霍夫第一定律，磁路中任意节点的磁通之和等于零，即 φ=∑0 根据安培环路定律得到磁路基尔霍夫第二定律，沿某一方向的任意闭合回路的磁势的代数和等于磁压降的代数和 IN R ∑∑=φ 或 IN Hl ∑∑=
电磁铁参数计算方式 （2012-02-17 11:00:53） 标签：文化 为确保您所使用的螺线管式电磁铁（包括我们通常所说的各式旋转电磁铁、推拉式电磁铁、直动式电磁铁、圆管式电磁铁等能可靠的工作和达到应有的寿命，我们在选用各种螺线管式电磁铁时，应注意以下几个方面： 1、螺线管式电磁铁都是以直流电工作的，因此当工作电源为交流电时，请使用全波整流方式将交流电转换为直流电； 2、通电率（或通电持续率），是用线圈通电时间和断开时间的比率来表示： X100 除通电率之外，有时还注出了每一次的最长通电时间的规定，这都是为防止线圈温度过度上升，从而导致螺线管电磁铁动作失误或寿命的减短，因此务必请在低于规定的数值下使用。 3、线圈中通过的电流值和线圈的圈数的乘积算做安培匝数。各种螺线管式电磁铁的线圈数据中对应每个通电率周期都提供有 参数值，螺线管式电磁铁的机械输出力的大小与其安培匝数成正比。 4、随着线圈温度的变化会引起螺线管电磁铁总体性能的变化。当线圈接通电源施加上电压后，线 圈的温度会逐渐上升，线圈的电阻也就随之增加，通过线圈的电流会降低，从而，造成安培匝数的减少，螺线管电磁铁的机械输出功率也就变小。一般产品样本或目录上所列的线圈数据和特性数据，均以环境 温度20C时为依据，线圈温度和线圈电阻，安培匝数之间的关系如表1所示。 线圈温度（C）-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 电阻系数0.764 0.843 0.921 1 1.079 1.157 1.236 1.314 1.393 安培匝数比 1.309 1.186 1.086 1 0.927 0.864 0.809 0.761 0.718 100% 50% 25% 10% 线圈温升是按电器温升检测试验标 准检测并以下式计算确定式中： t :线圈温升（C）t1：初始 环 境温度（C）R1 :线圈初始电阻 （Q）t2：最终环境温度（C） Ra :线圈最终电阻（Q ） 5、螺线管式电磁铁是一种带有高电感的电感负载，因此当通电电压断开时，控制用接点会产生电弧而被损坏，故应采取适当的接点保护措施。一般有二种方法可供选择，即二极管插入法或电容器插入法。当选用电容器插入法时，匹配的电阻值和电容器值应在具体使用电路上确认后决定其常数。 按通时间 枝通时间+间断时间
电磁学常用公式 库仑定律：F=kQq/r2 电场强度：E=F/q 点电荷电场强度：E=kQ/r2 匀强电场：E=U/d 电势能：E? =qφ 电势差:U??=φ?-φ? 静电力做功:W??=qU?? 电容定义式:C=Q/U 电容:C=εS/4πkd 带电粒子在匀强电场中的运动 加速匀强电场:1/2*mv2=qU v2 =2qU/m 偏转匀强电场: 运动时间:t=x/v? 垂直加速度:a=qU/md 垂直位移:y=1/2*at? =1/2*(qU/md)*(x/v?)2偏转角:θ=v⊥/v?=qUx/md(v?)2 微观电流：I=nesv 电源非静电力做功：W=εq 欧姆定律：I=U/R 串联电路 电流：I? =I? =I? = …… 电压：U =U? +U? +U? + …… 并联电路 电压：U?=U?=U?= …… 电流：I =I?+I?+I?+ …… 电阻串联：R =R?+R?+R?+ …… 电阻并联：1/R =1/R?+1/R?+1/R?+ …… 焦耳定律：Q=I2Rt P=I2 R P=U2 /R 电功率：W=UIt 电功:P=UI 电阻定律：R=ρl/S 全电路欧姆定律：ε=I(R+r) ε=U外+U内 安培力：F=ILBsinθ 磁通量：Φ=BS 电磁感应 感应电动势：E=nΔΦ/Δt 导线切割磁感线：ΔS=lvΔt E=Blv*sinθ 感生电动势：E=LΔI/Δt
高中物理电磁学公式总整理 电子电量为库仑(Coul)，1Coul= 电子电量。 一、静电学 1.库仑定律，描述空间中两点电荷之间的电力 ，， 由库仑定律经过演算可推出电场的高斯定律。 2.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电场 ， 导体表面电场方向与表面垂直。电力线的切线方向为电场方向，电力线越密集电场强度越大。 平行板间的电场 3.点电荷或均匀带电球体间之电位能。本式以以无限远为零位面。 4.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电位。 导体内部为等电位。接地之导体电位恒为零。 电位为零之处，电场未必等于零。电场为零之处，电位未必等于零。 均匀电场内，相距d之两点电位差。故平行板间的电位差。 5.电容，为储存电荷的组件，C越大，则固定电位差下可储存的电荷量就越大。电容本身为电中性，两极上各储存了+q与-q的电荷。电容同时储存电能，。 a.球状导体的电容，本电容之另一极在无限远，带有电荷-q。 b.平行板电容。故欲加大电容之值，必须增大极板面积A，减少板间距离d，或改变板间的介电质使k变小。 二、电路学 1.理想电池两端电位差固定为。实际电池可以简化为一理想电池串连内电阻r。实际电池在放电时，电池的输出电压，故输出之最大电流有限制，且输出电压之最大值等于电动势，发生在输出电流=0时。 实际电池在充电时，电池的输入电压，故输入电压必须大于电动势。 2.若一长度d的均匀导体两端电位差为，则其内部电场。导线上没有电荷堆积，总带电量为零，故导线外部无电场。理想导线上无电位降，故内部电场等于0。 3.克希荷夫定律 a.节点定理：电路上任一点流入电流等于流出电流。 b.环路定理：电路上任意环路上总电位升等于总电位降。 三、静磁学 1.必欧-沙伐定律，描述长的电线在处所建立的磁场 ，， 磁场单位，MKS制为Tesla，CGS制为Gauss，1Tesla=10000Gauss，地表磁场约为0.5Gauss，从南极指向北极。 由必欧-沙伐定律经过演算可推出安培定律 2.重要磁场公式