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。
电磁铁应用范围
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
4. 按衔铁的运动方式：直动式、转动式
5. 按磁路的形状：开路导磁体如螺管式；闭路导磁体如盘式（起重电磁铁）、拍合式、Ⅱ型、Ⅲ型（及E型）、装甲螺管式
注：一般在工业上根据结构，可以简单的合并为三大类型：
拍合式：盘式、Ⅱ型从原理上可归到此类，该类行程最短
螺管式：行程最长
E 型：行程介于上两者之
本文由：电磁铁厂家https://www.doczj.com/doc/bd9136022.html,整理发布
《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。
小学六年级科学《电磁铁》教学设计 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。 教学过程： 一、游戏导入 1、师：上课前，我们一起先来做个小游戏。（出示两个盒子，一个盒子中装有回行针），知道回形针什么做的吗？(铁) 师：有什么办法把回形针从盒子里杯转移到另一个盒子？要求：整个过程手不能直接接触回形针。（用磁铁） 师：好，你来示范一下。 2、学生示范，（出现问题，回形针磁铁被了上来，但无法取下） 3、师：看来磁铁虽能吸铁，但这一次还是不行，那想想看，还有什么好方法？今天老师还带来了一个特殊的装置，老师让它吸回形针，它就吸；让它放，它就放。想不想见识一下？ 师演示电磁铁，吸、放回形针。（同时提醒学生注意观察，在什么时候吸回形针，什么时候放回形针。） 师：给它通电就能当磁铁用，真是奇怪！同学们想试试吗？ 二、制作电磁铁、认识电磁铁构造 1、制作电磁铁 师：下面我们就利用课前准备的材料进行以下实验：把导线按照一个方向均匀地缠在铁钉上（演示）通上电，去吸引大头针。在做的过程中把这个装置通电、断电反复几次，观察会出现什么现象。并记住你的装置吸起了几根大头针。大家在具体实验前请先想想怎样做？ 在实验中要分好工，谁来实验操作，谁来记录实验现象，谁来数大头针。记录员要及时把数据记录在表中。在实验时还要注意：因为我们实验时用的导线比较短，
所以通电时间不能太长。否则，电池不但会发热，还会损坏。学生制作，吸引大头针。作好实验记录。 师：停！收拾好自己的材料看哪个小组做的最快。（学生收拾材料） 学生回答刚才的实验记录。依据系列数据分析得出实验结果。说说依据实验装置的功能给实验装置命名的想法（缠绕在铁钉上的导线通电后磁化铁钉使铁钉产生磁性）。 2、认识电磁铁构造 师：铁钉在电磁铁中叫做铁芯，（板书：铁芯）铁芯还可以是铁棒等其它铁性材料。导线在电磁铁中是什么样的？（一圈一圈的。） 师：那一圈一圈的导线在电磁铁中叫做线圈（板书：线圈）。电磁铁就是由铁芯和线圈两部分组成的。 三、研究铁钉电磁铁的南北极。 ⑴研究铁钉电磁铁有没有南北极。 1、提出问题 师：磁铁有南北极，铁钉电磁铁有南北极吗？ （铁钉电磁铁也有南北极。） 生：回答老师提出的问题。 2、猜想 师：你怎么知道铁钉电磁铁也有南北极？ （因为磁铁与铁钉电磁铁有共同的地方：都能把大头针吸起来。） 生：回答老师提出的问题。 3、学生分组实验。 师：不管怎么说，铁钉电磁铁有没有南北极需要实验验证。 学生用电磁铁铁钉钉尖分别靠近指南针的两个极进行测试。 师：把这个验证实验做两遍，这样得出的结论就更科学，你们也才越来越像科学家了！ 4、各个小组汇报自己的实验结果。 5、得出结论：电磁铁也有南北极；各个小组的铁钉电磁铁的钉尖的极性是不同的。
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。
指导教师： 教材：教科版六年级上册《能量》单元 一、 教材分析 电磁铁是利用电流的磁效应使铁芯磁化而产生磁力的装置。 它结构简单、制 作容易、呈现的现象有趣，可以开展适合学生水平的多种研究。 本课由两大活动组成： 1、 制作铁钉电磁铁。学生通过自己在铁钉上绕线圈做铁钉电磁铁，反复几 次接通电流、断开电流，发现电磁铁的基本性质。 2、 研究铁钉电磁铁的南北极。发现通电的电磁铁具有磁性后，会引发对“铁 钉有没有南北极”的思考。学生所有已知解决这个问题的过程中会发现新的问题 ――各小组钉尖、钉头的南北极并不是都一样。引出了研究电磁铁南北极与哪些 因素有关的问题。 二、 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。 改变电池正负极接法，改变线圈绕线的方向，会改变电磁铁的南北极。 2. 过程与方法 制作铁钉电磁铁。 做研究电磁铁的南北极的实验。 3. 情感、态度、价值观 养成认真细致、合作进行探究的品质。 （二）教学重点、难点 重点：发现电磁铁的基本性质，发现电磁铁具有南北极并可改变的特点。 难点：探究电磁铁南北极发生变化与哪些因素有关。 （三）教学准备 教师准备：电路装置1个（底部为KT 板，上面装有电池盒、按压开关和连 接导线）演示指南针1个、指南针和电磁铁相互作用示意图4幅、铁钉及电磁铁 各1个、指导课件1个。 为每组学生准备：多股绝缘胶线、1个铁钉和指南针、若干图钉、活动记录 表及电路装置（和教师演示一致）各 1份。 （四）教学过程与设计意图 授课教师: 《电磁铁》教学设计 任教学校：
7 ?学生分组研究并记录，教师巡视。 &交流研究现象和结果。 （关注点：交流的小组要展示他们的研究报告一一基于现象的观察做出解释。每一个因素对于电磁铁磁极是否有影响，要得到所有研究者的认同，即要问一问其他学生是否同意他们的结论。） 小结并板书：改变电池的正负极接入方向，改变线圈缠绕的方向，会改变电磁铁的南北极。 延伸。 在整个电磁铁的探究过程，我们还有别的什么发现吗? 板书设计 电磁铁基本性质： 通电产生磁性 断电磁性消失确保研究结果的准确性。 5?观察各组的数据，发现了什么？ 可能什么原因造成了电磁铁南北极方向的不一致？ （让几个组展示各自的装置进行比较，合理的进行推测）6?我们的猜测是否正确？怎样证明？ （关注点：每次只改变一个因素；多次实验，及时记录。） 借助表格帮助学生整理研究过程，同时又起到了示范填写的作用。 科学研究讲究可重复性，在多组多次的重复研究中均证实，结论的可靠性越高。 引向电磁铁磁力大小的研究，与 课3建立结构。 3 ?学生动手操作，借助小磁针开展研究。 4.按小组顺序汇报本组电磁铁南北极情况。
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
小学科学五年级下册实验优质课教案玩转电磁铁 汝州市钟楼街道办事处东关小学运旺 联系： 2013年5月15日
《玩转电磁铁》教案 汝州市钟楼街道办事处东关小学运旺 2013年5月15日 教学目标： 1、让学生了解电磁铁的构成和性质。 2、使学生知道电磁铁的原理，认识到电磁铁磁性强弱与哪些因素有关，培养学生的动手实验能力。 重点：了解电磁铁有通电产生磁性、断电磁性消失的基本性质。 难点：电池节数越多，线圈圈数越多，电磁铁的磁性越强。 教学方法：本节课主要采用了小组合作探究的教学形式，即：发现问题→猜想假设→设计实验→实验→得出结论。 演示实验材料：小电机、小平口螺丝刀、铁钉、漆包线、电池、砂纸、电铃、电脑打铃器等。 分组实验材料：每组1只铁钉、1根漆包线、2节电池、10个大头针等。 教学过程： 一．观察与提问 同学们，很多同学都玩过电动玩具车，知道电动玩具车是靠小马达带动的，小马达也叫电动机。（出示一只小电动机）这就是一只小电动机。你想知道它通上电以后为什么会转动吗？ 师：下面我们把小电动机拆开了，看看里面什么样。 老师演示实验——拆电动机，展示各个部件，讲解各个部件的名称和作用。
讲解：我们知道，小电动机里有磁铁、线圈和铁芯。在小电动机里有三个这样的线圈，这些线圈在使用时会通上电。 设问：线圈通电与电动机的转动有没有关系？下面我们通过实验来寻找答案吧。 二．猜想与验证 讲解：我们来做个类似的线圈。做线圈的用到的材料是铁钉、漆包线，用铁钉作铁芯，在铁芯上缠上漆包线。漆包线是细铜导线，外面包有绝缘漆，绝缘漆是不能导电的，在电动机里用的也是这种漆包线。使用的时候，要把导线两端的绝缘漆刮下来，露出里面的铜线，才能接通电流。在实验前，老师已经把线头的绝缘漆都刮掉了，只要把它和电源的两端接通就能通电了。 制作线圈的方法是：从铁钉的一端开始，把漆包线缠绕在铁钉上。在铁钉上缠绕一圈叫一匝（板书“1匝”），我们在铁钉上缠绕30匝，做一个30匝的线圈（边讲边演示），大家也一起来做一做吧。 学生制作线圈。 提问：现在我们把这个线圈的两个线头与一节电池的两极接通，给这个线圈通电，用铁钉的一端靠近大头针，看看能不能把大头针吸起来。断开电池后，看看还能不能把大头针吸起来。 三．实验：电磁铁的磁性 谈话：请各组同学做一下这个实验。能不能把大头针吸起来。注意每次通电时间不能太长，不要超过10秒钟，以免电池发热，损坏电池。 学生实验，汇报。 讲解：线圈通电后能够吸起大头针，就是说，它像磁铁一样，有了磁性，它的磁性是因为通电产生的，断了电，磁性就消失了，所以我们把这种中间插有铁芯的线圈叫做电磁铁。今天我们一起来学习第2课：玩转电磁铁。（板书课题：2玩转电磁铁）
电磁铁教案 教学目标： 1、知道什么是电磁铁。 2、能够做一个电磁铁并能发现电磁铁与永久磁铁的异同点。 3、能通过探究实验，概括出电磁铁磁力大小与电池的数量、线圈的匝数有关。 教学重点难点： 重点：认识电磁铁的基本性质。 难点：探究影响电磁铁磁力大小的因素。 教学准备：电池、导线、铁钉、大头针、实验记录表 教学过程： 一、揭示课题 师：同学们，看（举起磁铁）还认识吗？它能干什么？（吸铁）演示吸桌上的回形针。 师：同学们，今天老师还带来了一个特殊的装置。老师让它吸大头针，它就吸；让它放，它就放。想不想见识一下？ 师演示电磁铁，吸、放大头针。（同时提醒学生注意观察，在什么时候吸大头针，什么时候放大头针。） 师：给它通电就能当磁铁用，真是奇怪！这个奇怪的家伙还没有名字呢？你能根据它的特点给它起个名字吗？（电磁铁）我们的科学家给它起的名字也叫电磁铁。 二、自制“电磁铁”——提出问题 1、师：小科学家们，想自已做一个电磁铁吗？ 2、教师介绍制作方法。 3、学生动手绕制电磁铁。 4、学生完成电磁铁后，测测能吸多少根大头针？
5、学生汇报吸回形针的个数。 6、（老师随机板书个数）怎么会有的吸的多，有的吸的少呢？ 三、作出猜测 师：那么电磁铁磁力大小与哪些因素有关呢？ 学生讨论，作出猜测。学生可能猜测：（1）线圈匝数；（2）电池节数；（3）导线粗细；（4）铁芯的粗细；（5）导线的长短……（师相机板书） 四、制订研究方案 1、过渡：要想验证我们的猜测，还得怎么办？（做实验）老师告诉你们，这个实验可难做了。稍有不注意，结果就会不准确。你们有信心做好吗？（学生齐声“有”） 2、那老师可得考考你们。选择一个因素让学生讨论研究方案。 3、汇报、讨论方案。师生提出补充修改意见。各组完善自己的方案。 五、实验操作 出示实验要求： （1）小组成员之间要互相合作，互相帮助； （2）认真研究发现问题并及时记录； （3）注意研究，结束或暂时停止时，要把电路断开。 学生选择材料实验。（教师参与小组活动并适时指导，注意普遍性） 六、汇报交流 1、小组代表上台汇报。（实物展示记录结果） 2、教师根据汇报相机板书。并总结出影响电磁铁磁力大小的原因。 七、拓展延伸 由于课堂时间有限，还有许多因素没有去研究，课后运用我们今天的探究方法，进一步研究我们所提出的其它的问题以及电磁铁的有关知识。
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 ?℃；
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》教学设计 教材分析： 学生的知识基础是三年级“磁铁”以及上一课时“电和磁”相关知识。电磁铁是利用电流的磁效应使铁芯磁化而产生磁力的装置。电磁铁是电生磁的最直接应用，电磁铁结构简单、制作容易、呈现的现象有趣，可以开展适合学生水平的多种研究。 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。 、改变通过电磁铁中的电流方向(电池的正负极连接和线圈绕线方向)会改变电磁铁的南北极。 过程与方法: 制作铁钉电磁铁 做研究电磁铁的南北极的实验 情感、态度、价值观： 养成认真细致、合作进行研究的品质。 教学重点： 制作铁钉电磁铁；改变电池正负极接法或改变线圈缠绕的方向会改变电磁铁的南北极。 教学难点： 控制一定变量，做研究电磁铁南北极的实验，通过分析推理，帮助学生建立“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”这一科学概念。 教学准备： 、为小组准备：多股绝缘胶线、大头针、大铁钉、指南针等 、教师演示：号电池一节，线圈一个，指南针一只，大头针若干根，磁铁一块，电脑课件等。 教学过程：
一、导入 实物磁铁出示：这是什么？（磁铁）它有什么性质？（能吸铁，有南北极等）实物投影演示：磁铁吸大头钉 实物铁钉出示：这是什么？铁钉能吸铁吗？实物投影演示（不能）我现在给它化一下妆，看有什么变化？师快速绕电磁铁。（能吸大头钉了）这是为什么呢？（学生猜测电能产生磁） 你们看到的像这样由线圈和铁芯组成的装置就叫电磁铁。今天我们就来学习六上能量单元的第二课《电磁铁》板书课题。你们想研究它吗？想研究它什么？ 要想研究它，先要制作它 二、制作铁钉电磁铁 在铁钉上绕线圈。 用有绝缘皮的导线在大铁钉上沿一个方向缠绕，导线两头留出厘米左右做引线。固定导线两头，以免松开。 师边演示，边讲解：先固定一头，留厘米做引线。可以顺时针，也可以逆时针绕，排列要紧密，不重叠。 实验提示： （）朝着同一个方向绕导线。 （）要将绕在铁钉上的线圈两头固定好。 （）制作完成后，要通电试试是否制作成功。（师问：怎样证明自己的电磁铁是否具有磁性？） （）断开电源后，电磁铁还有磁性吗？为什么？（介绍磁化现象：电磁铁的铁芯是软铁，断电后磁性完全消失，我们使用的铁钉不是很软的铁，断电后有明显的剩余磁性）（）因为用的导线较短，这个电磁铁是很耗电的，不要把它长时间接在电池上。 （）活动后电磁铁不要拆。 看明白了吗？会制作了吗？请一位来试试。学生活动
一、引言 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. 电磁铁有许多优点：电磁铁磁性的有无可以用通、断电流控制；磁性的大小可以用电流的强弱或线圈的匝数来控制；也可改变电阻控制电流大小来控制磁性大小；临朐昌盛磁电它的磁极可以由改变电流的方向来控制，等等。即：磁性的强弱可以改变、磁性的有无可以控制、磁极的方向可以改变,磁性可因电流的消失而消失。 电磁铁是电流磁效应（电生磁）的一个应用，与生活联系紧密，如电磁继电器、电磁起重机、磁悬浮列车、电磁流量计等。电磁铁可以分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类型。如果按照用途来划分电磁铁，主要可分成以下五种：（1）牵引电磁铁──主要用来牵引机械装置、开启或关闭各种阀门，以执行自动控制任务。（2）起重电磁铁──用作起重装置来吊运钢锭、钢材、铁砂等铁磁性材料。（3）制动电磁铁──主要用于对电动机进行制动以达到准确停车的目的。（4）自动电器的电磁系统──如电磁继电器和接触器的电磁系统、自动开关的电磁脱扣器及操作电磁铁等。（5）其他用途的电磁铁──如磨床的电磁吸盘以及电磁振动器等。
二、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 = 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 1 μ0nI 。 8、磁效率 图1-1 电磁铁工作循环图
小学科学《电磁铁》教学设计（创新性成果） 内容分析 电磁铁是利用电流的磁效应使铁芯磁化产生磁力的装置。电磁铁是电生磁现象的最直接应用，电磁铁也广泛应用在各种用电器中，电磁铁结构简单、制作容易，呈现的现象有趣，探究电磁铁的性质是一个对学生进行科学启蒙，培养科学兴趣的良好契机。 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。 改变电池正负极接法或改变线圈绕线的方向，会改变电磁铁的南北极。 2．过程与方法 知道电磁铁的基本性质，能够根据所给材料制作一个电磁铁。 能够做电磁铁的磁力大小跟哪些因素有关的实验。 能选择适当方式表达对电磁铁磁力大小的研究结果。 3．情感、态度、价值观 了解电磁铁的应用，能主动对电磁铁现象进行研究，体会探究乐趣。 养成认真细致、合作进行探究的品质。 教学重点、难点 重点：发现电磁铁的基本性质，发现电磁铁具有南北极并可改变的特点。 教学难点：制作电磁铁，探究影响电磁铁磁力大小的因素。 教师准备：电池、铁钉、带绝缘皮的导线、大头针。 教学方法：观察、实验、分析、归纳、概括 教学过程： 导入新课： 一．自行发现问题： 1．出示课题（板书电磁铁） 2．提问： 师：通过上节课的学习，我们认识了磁铁，知道了磁铁很神奇，具有磁性，能吸起铁质物体，如：大头针、小铁钉，订书针等。（教师演示吸起订书针的情景） 师：（老师出示一根铁钉）你们看老师今天带来了一根铁钉，它能吸起这些大头针吗？ 生1：不能 师：为什么？ 生：铁钉就是铁钉啊 师：光凭嘴说可不行，还是让我们来试试。（实验）哎呀，真的吸不起来，铁钉就是铁钉没有磁性，当然不能吸起铁性物质。 生2：能 师：你来，请你上来帮我用这根铁钉把这些大头针吸起来。 生2:实验 师：吸得起来吗？ 生2：吸不起来 （后面同生1师生问答） 师：不过有一种力量很神奇，那就是科学！它能让这些铁钉带上磁性吸起大头针，你们相信吗？
编著 2014年12月8日
第一部分手工计算 一、计算反力特性 （一）、计算工作气隙值： 1、衔铁打开（即主触头打开，称a点）位置的工作气隙δa: δa = （β1+γ1）?Kg 1 2、动断辅助（桥式）触头断开（称b点）时的工作气隙δb： δb = δa－γ2 ?Kg 2 3、主触头刚接触（闭合，称c点）时的工作气隙值δc： δc = γ1 ?Kg 1 4、动合辅助触头刚接触（闭合，称d点）时的工作气隙δd： δd = γ 2 ?Kg 2 5、衔铁完全闭合位置（称e点）时的工作气隙δe： 取δe = 0.1mm；其中镀锌层厚度δ镀层= 2?12?10-6m = 24?10-6m；（二）、计算各位置反力，并作反力特性曲线（如图1.1所示）： 图1.1 反力特性曲线
1. 释放弹簧折算反力F fl 的特性曲线 F fl 实质是将释放弹簧初始反力Fs 0折算到铁芯中心线后的释放弹簧反力，其特性曲线是一条直线，从a 点到e 点。 ○1 δ= δa : F f1a = 3Kg Fso ○ 2 δ= δe : F f1e = [ Fso + 3)(C Kg e a s δδ-? ] 3 1 Kg ? ○3 F f1b 、F f1e 、F f1d 的反力则由F f1a 和F f1e 的连线，按比例（或相似三角形）求出； 2. 主触头刚接触（闭合）时的折算反力F f 2特性曲线 F f 2实质是将所有主触头的弹簧初始反力F 2O 和F 2Z 折算到铁芯中心线后的弹簧反力，其特性曲线是一条直线，从o 点到c 点 。 ○1 δ= δc : F f 2C = 110 1F n Kg ? ○2 δ= δe : F f 2e = 1 Z 11Kg F n ? ○ 3 F f 2d 的反力由 F f 2c 和 F f 2e 的连线按比例（或相似三角形）求出； 3、动合辅助触头折算反力F f 3 特性曲线 F f 3 实质是将所有动合辅助触头的弹簧初始反力 F 2O 和F 2Z 折算到铁芯中心线后的弹簧反力，其特性曲线是一条直线，从d 点到e 点。 ○1 δ= δd : F f 3d = 220 2F n Kg ? ○2 δ= δe : F f 3e = 2 Z 22Kg F n ? 4、动断辅助触头折算反力 F f 4 反力特性曲线
电磁铁 【教学目标】 1．知识和技能。 了解什么是电磁铁，学会制作电磁铁，认识影响电磁铁磁性的因素。 2．过程和方法。 经历探究影响电磁铁磁性的因素的过程，能表达自己的观点，初步具有评估和听取反馈意见的意识。 3．情感态度与价值观。 具有“从生活走向物理，从物理走向社会”的意识，养成主动与他人交流合作的精神，树立勇于有根据的怀疑、大胆想象的科学态度。 【教学器材】 干电池三节，大铁钉两枚，大钢钉一枚，铝筒一个，漆包线（1m和1．2m各一根），小刀一把，电流表一只，大头针（或细铁屑）适量，缝衣棉线若干，开关、滑动变阻器一只。 【教学过程】 一、引入：从生活走向物理 观看录像，画面上出现无锡钢铁总公司废钢分公司电磁铁搬运铁块的现场。看完的同学议一议，猜一猜。 师：你们已经看到了什么？ 生：这是电磁铁…… 师：还想知道什么？ 生甲：什么是电磁铁？我自己能不能做一个？ 生乙：电磁铁是怎样工作的？通过它的电流有多大？ 生丙：想知道电磁铁能吸住多重的东西。 师：同学们对这么多的问题感兴趣，很好。这节课希望同学们能解决一些问题，同时又产生许多新的问题。 评：联系实际，激发兴趣。 二、制作电磁铁 阅读课本，知道什么叫电磁铁、怎样制作电磁铁。依照课本的指导，自主选择器材。大约八、九分钟后，各组都制作完毕。（提醒学生用小刀将两头的绝缘漆刮掉。） 生甲：用1m细漆包线在大铁钉上顺一个方向绕制60匝的线圈，再用棉线在漆包线表面缠绕一层，使漆包线不致松散，这样就制成了一个电磁铁。同样的方法，用1．2m细漆包线在另一大铁钉上绕了80匝制作了另一个电磁铁。 1
生乙：我们也制作了两个电磁铁，不同的是一个绕在铁钉上，另一个绕在钢制的水泥钉上。我们想看看它们有什么不同。 生丙：我们做了三个电磁铁，除了跟甲一样外，我们还在铝筒上绕了一个60匝的电磁铁。 师：手脚真够快的，是不是经常帮妈妈绕毛线？（生愉快地笑了。） 生丁：乙、丙两位同学看书不认真。绕在钢钉或铝筒上不能叫电磁铁。生丙：书上说的不一定都对！亚里土多德曾经说过“我爱老师，我更爱真理”。我们想研究一下，同样是金属，铝筒究竟可不可以。（同学们给了他热烈的掌声。）师：丙同学的这种敢于怀疑、勇于探究的精神的确值得称道。 评：在平等的关系中，培养学生自主探究的能力。 三、实验探究：影响电磁铁磁性大小的因素 1．猜想。 师：“电磁铁能吸住多重的东西”，也就是电磁铁的磁性大小。那么，电磁铁的磁性大小究竟跟哪些因素有关呢？各个小组讨论一下，然后把你们的观点告诉大家。 甲组：跟通过漆包线的电流、它两端的电压以及漆包线的电阻有关。 乙组：还应当与线圈的匝数多少有关。 丙组：我们认为甲组的观点有些重复，根据欧姆定律，电压和电阻的共同作用就是电流，所以，我们的观点是：通过漆包线的电流大小和线圈匝数的多少会影响电磁铁磁性的大小。 师：大家的猜想都有道理，相比之下，丙组的猜想比甲组更合理一些。 丁组：电磁铁磁性的大小跟铁芯的粗细有关，越粗磁性越强。 师（有些惊讶）：你们的这个猜想的确与众不同，坦率地讲，我也说不清楚铁芯的粗细是否对电磁铁的磁性有影响。给的器材里2枚大铁钉也是一般粗，不过，课后我们一起来研究。谢谢你们，能提出这么好的猜想来，让老师也大开眼界。 评：教师真实地在学生面前暴露自己的无知（甚至有意识地表现自己的无知），与学生一起探讨问题，使学生去除对教师的神秘感和权威感，主动承担探究的责任。 2．方案。 电流、匝数都影响电磁铁的磁性，各组讨论，解决以下问题： （1）采取何种步骤？（A．保持匝数不变，磁性与电流的关系；B．保持电流不变，磁性与匝数的关系。） （2）用什么方法来反映电磁铁磁性的强弱？（用吸引铁屑的多少，用吸引大头针的多少，用弹簧秤的方法。） （3）用什么方法来改变通过电磁铁的电流？（增减电池个数；或者用滑动变阻器。） 2
DEANG 德昂电子科技 为了选择既经济又实用的电磁铁,烦请您填写下列相关的数据,我们会在最短的时间内提供解决方案及样品。 公司名称（全名）:___________________ 地址：_______________________________________ 联系人及手机：____________________ 电话：____________________传真：____________________ 其它联系方式（EMAIL/QQ等）：____________________ □以前一直有在使用该产品（请“√”选）□新开发产品用 一．电气参数 1．电压规格:（二选一） □交流AC : ___________V（是指额定电压） □直流 DC : ____________V（是指额定电压） 2.电流规格 :（可选项） 允许最小电流：______A，允许最大电流：______A 3.线圈电阻:（可选项） 要求电阻值: _________Ω。 二. 产品性能: 1．工作环境温度：____℃ 2．湿度要求：_________%RH（也可填：常规环境湿度，潮湿，非常干燥，置于液体内） 3．工作频率：（二选一） □连续工作：(通电在5分钟以上,设定为连续通电) □通,断工作时间：通电时间ON____ 秒,断电时间OFF___秒或工作频率_________（次/毫秒/秒/分） 4．工作方式 □通电后拉动机构做功 □通电后推动机构做功 5．力/行程特征: 总行程______mm. 行程在______mm时力量______克（通电初始力） _______________________________________ (特殊要求：其它行程及力量要求) 6．是否需要弹簧复位功能：□需要□不需要□或弹簧复位力度要求_____克 三. 产品结构要求: 框架形:长_____ *宽_____ *高_____或圆柱形：外径_____ *长_____（单位：mm） 其它尺寸要求（如：工作端打孔/铣槽/攻螺纹等）： （补充：如方便请尽可能提供合格产品或应用的：样品/照片/图纸/检测方法/试验方案等） 成功源自专业，品质铸就未来！德昂竭诚为您服务！
电磁铁的设计计算 一. 电磁铁的吸力计算 1. 曳引机的静转矩 T=[（1-φ）Q ·g ·D/（2i ）]×10-3 式中：φ-------对重系数（0.4-0.5） g---------重力加速度 9.8m/s 2 i----------曳引比 Q---------额定负载 kg D--------曳引轮直径 mm T=[（1-Text1(3)）×Text1(0) ×9.8×Text1(1)/（2×Text1(2)）]×10-3 = Text1(16) Nm 2. 制动力矩 取安全系数S=1.75-2 取S= Text1(5) Mz=S ·T= Text1(5)×Text1(16)= Text1(6) Nm 3. 电磁铁的额定开闸力 u--------摩擦系数 0.4-0.5,取0.45； Dz------制动轮直径 Dz= Text1(8)mm F N = ) 321(103 1L L L uD L M Z Z ++? = Text1(6)×Text1(11)×103/(Text1(7)×Text1(6)×Text1(9)) = Text1(12)N L1，L2，L3所示详见右图 4. 电磁铁的过载能力 5.11=N F F F1----电磁铁的最大吸力； 5. 所需电磁铁的最大吸力 F1=1.5F N =1.5×Text1(12)= Text1(13)N 6. 电磁铁的额定功率 1021 F P == Text1(14) W 7. 电磁铁的额定工作电压，设计给定 U N =110 V 8. 额定工作电流 N N U P I == Text2(13) A 9. 导线直径的确定 （电密 J=5—6 A/mm 2 ） J= Text2(1) A/mm 2 裸线 J I d N π4'0== Text2(12) mm 绝缘后导线直径 d ’ = Text2(6) mm 10. 衔铁的直径（气隙磁密 B δ=0.9-1T ）取B δ= Text2(2) T
电磁铁教学设计及教学 反思 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
《电磁铁》教学设计 【教学目标】 科学概念： 1、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。 2、改变通过电磁铁中的电流方向（电源的正负极接法和线圈绕线方向）会改变电磁铁的南北极。 过程与方法： 1、制作铁钉电磁铁。 2、做研究电磁铁的南北极的实验。 情感、态度、价值观： 1、养成认真细致、合作进行研究的品质。 【教学重点】 1、通过实验操作，通过小组讨论发现电磁铁通电后产生磁性，断电后磁性消失。 2、发现铁钉电磁铁也有南极和北极。 【教学难点】 通过实验发现：铁钉电磁铁的南极和北极与线圈缠绕方法有关，和电源正、负极的接法有关。 【教学准备】 为每组学生准备：学生电源（6V）、绝缘导线、大铁钉、大头针（或回形针）、指南针、条形磁铁。 【教学设计】 一．导入、复习磁铁的特性：
老师手拿一块磁铁。提问学生，你们看老师手里拿的是什么生：吸铁石（磁铁） 师：请同学们注意看！（师用磁铁吸起大头针，大头针放在手上） 问:为什么磁铁能吸起大头针磁铁有什么性质特点 （磁铁有磁性，能吸起铁一类的东西） 那么你还知道关于磁铁的其他知识吗 A、有两极（南极，北极） B、同极相斥，异极相吸。 2、认识电磁铁。（教者出示提前做好的电磁铁，边演示边说它的组成,并出示定义: 像这样由线圈和铁芯组成的装置叫做电磁铁。 3、演示： 教者直接用电磁铁去吸大头针,不能吸起大头针。 （板书：不通电没有磁性） 4、质疑：电磁铁通电后，会不会产生磁性呢能不能吸起大头钉呢今天我们一起来研究一下电磁铁吧！（板书：电磁铁） 二．制作铁钉电磁铁 1、演示电磁铁的做法： （师边演示边说:我们只需要一根导线,一枚铁钉。） a、用导线的任意一端从钉子的任意一端顺一个方向缠绕。导线从下往上缠绕是顺时针绕法，相反的就是逆时针绕法。 b、导线的两头要留10厘米。 c、可以从顺时针缠绕，也可以逆时针缠绕。 d、缠绕的线圈要紧密一些,一圈挨着一圈。 e、固定线头。（拨开线圈的最后二圈,将导线穿过这拨开的二圈、抽出、拉紧，这样线头就固定了：另一端方法相同。） f、将导线的两头分别接在学生电源的正、负极上。 g、打开电源开关。 2．提出实验要求：