如何做出強而有力的電磁鐵?

電磁鐵是可以以通電流來產生磁力的裝置，在電力普及的社會中是一項不可缺少的工具，屬非永久磁鐵，與永久磁鐵同為磁鐵的一種。

當直流電通過導體時會產生磁場，而通過作成螺線管的導體時則會產生類似棒狀磁鐵的磁場。在螺線管的中心加入一磁性物質則此磁性物質會被磁化而達到加強磁場的效果。一般而言，電磁鐵所產生的磁場強度與直流電大小、線圈圈數及中心的導磁物質有關，在設計電磁鐵時會注重線圈的分佈和導鐵物質的選擇，並利用直流電的大小來控制磁場強度。然而線圈的材料具有電阻而限制了電磁鐵所能產生的磁場大小，但隨著超導體的發現與應用將有機會突破現有的限制。


圖片參考：http://imgcld.yimg.com/8/n/AD07443560/o/101106210750313869634420.jpg


將螺線管通電後可產生如一磁鐵棒的磁場。圖中的圓圈為導線截面，點代表電流出螢幕，叉代表流入螢幕；附箭頭的橢圓圓圈是磁力線。


1820年，丹麥物理學家漢斯·奧斯特（1777年－1851年）首先發現載流導線的電流會產生磁場，使臨近的磁針改變方向。
西元1825年，英國人威廉·思特金（William Sturgeon，1783年-1850年）將通有電流的金屬線纏繞在絕緣的棒上，發明了電磁鐵。美國人物理學家約瑟·亨利（Joseph Henry1797年-1878年）在得知這個消息後，在軟鐵芯上纏繞密集的線圈，使用電流不大的電池通電後，便能吸起一噸重的鐵塊


http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E9%9B%BB%E7%A3%81%E9%90%B5電磁鐵一般由環繞鐵芯的線圈構成，只有當電流流過線圈才會產生磁場。發電機連接到線圈的一端，供應電磁鐵能量和產生磁場。
充滿能量的電磁鐵好像普通的磁鐵。若在電磁鐵旁放置一磁性物質，例如鐵，磁作用力對鐵塊產生作用，使電磁鐵和鐵塊互相吸引，見圖1。
圖片參考：http://imgcld.yimg.com/8/n/AD07443560/o/101106210750313869634431.jpg
圖1: 在電磁鐵旁放置鐵棒與一般的永久磁鐵不同，電磁鐵的磁場強弱是可以被控制的。磁場的強弱可以用磁通量密度 (B) 來表示，而磁通量密度 (B) 與介質的導磁性 (μ) 、線圈的圈數 (n) 及流經線圈的電流 (I) 有關，圖1。對於固定的電磁鐵，μ 和 n 是常數，我們可以改變 I 去控制磁場的強弱。在日常生活中，漏電斷路器就含有電磁鐵。當流過電磁鐵的電流超過限制時，電磁鐵的磁力大小足以切斷開關，從而避免電器的損壞及意外的發生。

http://macao.communications.museum/chi/Exhibition/secondfloor/moreinfo/2_2_2_Electromagnet.html

A strong electromagnet should have a coil with large number of turns of thick wire wound on a ferrous core. A large current is needed to produce a strong magnetic field.
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