电磁铁设计
19. 如何利用电磁感应设计电磁铁？
19. 如何利用电磁感应设计电磁铁？19、如何利用电磁感应设计电磁铁？在我们的日常生活和工业生产中，电磁铁有着广泛的应用，从电动玩具中的小马达，到大型机器设备中的电磁起重机，都离不开电磁铁的身影。
那么，如何利用电磁感应原理来设计一个实用的电磁铁呢？这可不是一件简单的事情，需要我们对电磁学的知识有深入的理解，并且在实践中不断摸索和改进。
首先，让我们来了解一下电磁感应的基本原理。
当导体在磁场中运动，或者磁场发生变化时，导体中就会产生感应电动势。
如果这个导体是一个闭合回路，那么就会产生感应电流。
这就是电磁感应现象。
而电磁铁就是利用这个原理来工作的。
通过在一个铁芯上缠绕一定数量的导线，并给导线通以电流，就会在铁芯中产生磁场，从而使铁芯成为一个具有磁性的电磁铁。
在设计电磁铁时，铁芯的选择是非常重要的。
铁芯的材料通常应该具有高磁导率，这样才能在通以较小电流的情况下产生较强的磁场。
常见的铁芯材料有软铁和硅钢等。
软铁的磁导率较高，但容易磁化和退磁，适用于一些需要频繁改变磁性的场合。
硅钢则具有较好的磁性能和较低的铁损，适用于长期工作的电磁铁。
接下来是导线的选择。
导线的材质、粗细和长度都会影响电磁铁的性能。
一般来说，铜导线是比较常用的选择，因为铜具有良好的导电性。
导线的粗细决定了它能够承受的电流大小，较粗的导线可以通过较大的电流，从而产生更强的磁场，但同时也会增加成本和重量。
导线的长度则与电阻有关，过长的导线会导致电阻增大，从而降低电流和磁场强度。
在确定了铁芯和导线之后，我们还需要考虑缠绕的方式和匝数。
缠绕的方式有很多种，如单层缠绕、多层缠绕等。
匝数越多，产生的磁场强度通常也会越强，但同时也会增加电阻和能耗。
因此，需要根据实际需求来确定合适的匝数。
另外，电源的选择也不能忽视。
电源的电压和电流输出能力要与电磁铁的设计要求相匹配。
如果电源的电压过低或电流输出不足，就无法使电磁铁达到预期的性能。
在实际设计过程中，还需要考虑一些其他因素。
电器课程设计--交流电磁铁的设计
电器课程设计–交流电磁铁的设计引言交流电磁铁是一种常见的电器元件，其用途广泛，包括电磁继电器、电动机等。
在本文档中，我们将介绍交流电磁铁的设计原理和步骤，并提供一些实用的设计指南。
设计原理交流电磁铁的工作原理是利用电流通过线圈产生的磁场来吸引磁性材料。
在正弦交流电流作用下，电流方向会不断变化，从而产生交变磁场，使磁铁产生吸力或推力。
交流电磁铁主要由线圈和铁芯组成。
线圈通电后，会在铁芯中产生磁场，铁芯的吸力或推力取决于线圈中的电流和铁芯的磁导率。
因此，设计交流电磁铁需要确定线圈的参数和铁芯的材料。
设计步骤步骤一：确定工作要求在设计交流电磁铁之前，首先需要明确其工作要求。
例如，要求电磁铁的吸力多大，工作频率是多少等。
根据工作要求，确定电磁铁的设计参数。
步骤二：计算线圈参数线圈是交流电磁铁的核心组成部分，其参数需要根据工作要求来计算。
首先，根据工作电压和电流来确定线圈的电阻和电感。
然后，根据所需磁场的强度和线圈的尺寸，计算线圈的匝数和截面积。
最后，根据线圈的材料特性，计算线圈的长度和直径。
步骤三：选择铁芯材料铁芯是交流电磁铁的另一个关键组成部分，其材料需要具有良好的导磁性能。
常用的铁芯材料包括硅钢片和铁氧体。
根据工作频率和工作要求，选择合适的铁芯材料。
步骤四：设计磁路设计合理的磁路是实现交流电磁铁设计要求的关键。
根据铁芯的形状和线圈的位置，确定磁路的结构和长度。
优化磁路设计可以提高交流电磁铁的性能。
步骤五：进行电磁仿真和验证在设计交流电磁铁完成后，可以通过电磁仿真软件对其进行仿真分析。
通过仿真，可以评估电磁铁的性能，优化设计参数。
同时，需要对设计的电磁铁进行实验验证，确保其符合工作要求。
设计指南在设计交流电磁铁时，以下几点是需要特别注意的：•安全性：交流电磁铁工作时会产生较大的磁场和吸力，需要采取相应的安全措施，以防止意外事故发生。
•热量排放：交流电磁铁在工作过程中会产生热量，需要考虑散热问题，以保证电磁铁的稳定工作。
电磁铁教学设计【优秀5篇】
电磁铁教学设计【优秀5篇】篇一：电磁铁教学设计篇一教学内容本课是教科版小学科学六年级上册第三单元《能量》第二课。
学生已经在上一课通过实验认识了电可以产生磁，经历了用通电线圈做电生磁实验，这为理解电磁铁的原理打下基础；本课将引导学生对电磁铁这一电生磁的最直接应用装置，开展两个方面的研究——制作电磁铁与研究铁钉电磁铁的南北极。
设计说明本设计主要有两大特色：一是从能量单元整体出发，从了解学生前概念作为起点，以建构新的科学概念为导向，引领学生展开探究活动，强化了逻辑思维训练，注重了实证意识培养，充分体现了小学科学课的特点，促进课堂实效的提升。
二是教师的预设充分、灵活多样，不少活动准备了两套教学预案，便于根据学情选择最佳的教学策略；同时在设计、制作、测试、记录、交流、分析等一系列探究环节，突显了追求细节却又引而不发的教学指导，给学生留下独立思考、质疑的空间；巧妙借助一些关键词、问题、记录表、板书等，诱发学生产生新思想，发现新问题，生成新探究，有效突破了教学难点。
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.改变电池的正负极接法或改变线圈绕线方向，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：养成认真细致、合作进行研究的品质。
教学重、难点重点：制作电磁铁与研究铁钉电磁铁的南北极难点：电磁铁南北极与哪些因素有关猜想的建立与研究方法设计课前准备1.分组器材：回形针2~3个、1m长细绝缘导线1根、指南针1只、大铁钉1只、电池(电池盒)1只、开关1只、连接用导线1根、砂纸1、实验记录单32.教师准备：学生实验器材1套、电磁铁贴画1、视频展示仪、多媒体课件(两种线圈的绕法示意图、检测题、活动背景音乐等)过程预设一、师生会话，导入新课1.师生会话：通过上一课的研究，我们发现了电与磁之间有怎样的联系？你可知道，根据这个发现，科学家发明了什么东西吗？——根据回答板书课题：2.电磁铁2.讲述：同学们，愿意和老师一起来围绕电磁铁展开一系列的研究吗？[设计意图：从科学发现到科学发明，让学生体会到科学探究结果与科学知识的价值，发展学生开展科学探究的兴趣。
电磁铁的设计规范
电磁铁设计的必需参数电磁铁设计的必需参数一、行程的概念:动铁芯相对于完全吸入位置的位移，见下面的图示：二、力量:电磁铁通电就会产生力量, 在相同功耗下，不同大小的行程位置力量的大小不同；在行程相同情况下，不同功耗力量也会不同；不同的功耗对应不同通电率（既是占空比）。
通常规律是：⑴行程↑力量↓(⑵功耗↑力量↑。
在电磁铁应用时，应考虑安全性能，即对力量的测试应是电磁铁在一定通电率下，温升稳定后所测得的力量即为电磁铁的力量，一般情况下，初始力量是温升稳定后力量的1.5倍左右。
如产品的通电率很低（一天只有几次通断，而且时间非常短）则可将安全系数降低至1.2倍。
三、通电率:通电率的概念如下公式所示。
即表示通电时间（On time）除以一个周期的时间（On time + Off time），通电率的通俗叫法为占空比。
例如：一个电磁铁的通电时间为1秒，断电时间为3秒，那么它通电率就为 1/（1+3）＝25％通电率是一个非常重要的参数，因为当电磁铁被激励是会导致线圈发热，如果发热过大会烧毁线圈。
负载周期或者最长通电时间, 以及电磁铁的功率和散热决定了电磁铁工作时的温升，同时也决定了通电率。
四、绝缘等级电磁铁工作温升, 和工作时的环境温度决定了电磁铁需要的绝缘温度等级. 有以下等级分类：A=105℃, E=120℃, B=130℃, F=155℃, H=180℃, 200=200℃,220=220℃, 250=250℃五：电源类型及功率不同的输入电流波形决定了电磁铁的工作模式: 应用中可能有的是: 交流AC/直流DC (恒压源, 恒流源, 电瓶, 干电池, DC 发电机, 电容), 整流滤波方式, 电压范围, 最大可供电流等因素利用二极管整流。
电磁铁应用中, 交流电磁铁可以直接用交流电。
直流电磁铁则必须采用整流器转换为直流. 输出力量在一定范围内和电流(功率)成比例. 电磁铁达到磁饱和后力量不再随电流(功率)增大. 同样, 温升和电流(功率)成正比.六、电磁铁的保护措施如某些特殊场合，电磁铁需要采用一些必要的保护措施，如增加过热保护，过流保护以及电磁铁驱动控制电路的保护。
电磁铁设计
直流电磁铁设计日°=4nX10-7享/米相对磁导率匕二J05、这称为磁路的欧姆定律,由于铁磁材料的磁导率口不是常数, 使用磁阻计算磁路并不方便,磁阻计算一般只用于定性.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升的保证.电磁铁设计的任务是合理确实定电 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、根本公式和一般概念1、2、均匀磁场8二2〔T 〕 S磁势F 二NI,电流和匝数的乘积3、 磁场强度H 二丝〔A/m 〕,建立了电流和磁场的关系. L该公式适用于粗细均匀的磁路4、磁导率日= B 建立了磁场强度和磁感应强度〔磁通密度〕的关系.磁感应强度的定义式B=F ,磁感应强度与力的关系. qv6、nI.对于长螺线管,端面处的7、真空中无限长螺线管B=UB=1 u 0nI.8、磁效率力中4IllII电磁铁工作循环图当电磁铁接上电源,磁力还缺乏克服反力,按0〜2的直线进行磁化,到达期初始工作点2.当磁力克服反力使气隙减小直至为零时, 工作点由2〜3.断电后工作点由3〜0.面积I为断电后剩留的能量,面积H为作功前电磁铁储存的能量,面积ni为电磁铁作的功.我们的目的是使I和H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〕提升制造精度,使吸合后气隙最小,但要预防衔铁粘住.面积H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H就大.9、机械效率A：输出的有效功人0：电磁铁可能完成的最大功.10、重量经济性系数Kf G2A 06=电磁铁重量.人0：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K6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拟电磁铁,引入结构系数K j这个判据.Kj —Q-初始吸力〔kg〕5-气隙长度〔cm〕Q正比于电磁铁的横截面；5正比于电磁铁的轴向长度.结构系数可以从设计的原始数据求得.发热消耗,另一局部用来建立磁场,当电流到达稳定值后,磁场的能量不再增加,电磁铁从电源吸收的能量全部消耗于线圈子的发热上, 磁场的能量用来产生吸力和作功.13、工作制〔1〕热平衡公式热平衡公式：Pdt=CGd T + usTdt式中：Pdt供应以热体的功率和时间CGdT-提升电磁铁本身温度的热量.C-发热体比热G-发热体质量dT-在dt时间内电磁铁较以前升高的温度.usTdt-发散到周围介质中的热量.u-散热系数.S-散热面积.T-电磁铁超过周围介质的温度.当输入功率二发散的功率时Pdt=0+ usTdt=usTdt,即本身温度为再升高,电磁铁本身温度不再升高.这时就可计算产品的温升值T w.当T w 小于容许温升,产品运行是可靠的.当T w大于容许温升, 产品是不可靠的.(2)发热时间常数时所需时间.4 发热时间常T「发热体从T =0发热到温升0.632 TyT到达稳定温升.冷却时间常数和发热时间常数根本相同.〔3〕工作制分为：长期工作制、短期工作制和重复短期工作制.长期工作制：电器工作时间很长,一般不小于发热时间常数,工作期间,产品的温度到达或接近温升Ty〔产品温度不再升高〕.工作停止后,产品的温度又降到周围介质温度.长期工作制散热是主要的.长期工作制电流密度可按2〜4A/mm2.短期工作制：电器工作时间很短,一般小于发热时间常数,工作期间,产品的温度达不到温升\.工作停止后,产品的温度又降到周围介质温度.短期工作制CGdT 〔产品本身热容〕是主要的方面.短期工作制电流密度按13〜30A/mm2.重复短期工作制：产品工作和停止交替进行,工作时产品温度达不到温升\,停止时产品降不到周围介质温度. 重复短量工作制电流密度按5〜12A/mm214、漆包线等的耐温等级Y：90℃A；105℃E：120℃B：130℃F：155℃H：180℃辅助材料的耐热等级B级聚酯薄膜C级聚四氟乙烯薄膜QQQ QA QH QZ 云母石棉QZYC：〉180℃QY QXY二、交、直流电磁铁比拟1、直流的NI是不变的,是恒磁动势,吸力F与间隙5的平方成反比.2、交流磁链力〔磁通力与线圈的一些匝数相交链gN“〕近似常数, 是恒磁链磁路,吸力F与间隙5关系不大.只是漏磁随间隙5的增加而增加,故间隙5增大F减小.3、直流螺管式电磁铁中可获得边平坦的吸力特性.4、导磁材料：直流整块软钢或工程纯铁,交流用硅钢片冲制叠铆而成.5、铁心形状：直流为圆柱形,交流为矩形或圆形.6、铁心分磁环：直流无,交流有.7、线圈外形：直流细而高,交流短而粗.8、振动情况：直流工作平稳无振动,交流有振动和噪音.9、交流电磁铁比拟重,而且它的吸力特性不如直流电磁铁.三、一个简单电磁铁产品的结构图四、电磁铁的结构形式还有极化继电器电磁铁的最优设计,在于合理选择电磁铁的型式.不同型式的电磁铁有不同的吸力特性,盘式吸力大,适用于起重电磁铁、电磁吸盘和电磁离合器；拍合式特性比拟陡,广泛用于接触器和继电器；螺管式,吸力特性比拟平坦,用于长行程牵引和和制动电磁铁；机床电器如接触器、中间继电器电器根本上都是E型.不同型式的电磁铁适用于不同的场合,它们有不同的吸力特性.电磁铁的线圈叫激磁线圈,按联接方式分为串联和并联.串联线圈称为电流线圈,匝数少电流大(也叫电流继电器).并联线圈称为电压线圈,匝数多,电阻大、电流小,匝间电压高(也叫电压继电器). 五、直流电磁铁的要求1、航空电磁铁应在以下条件下正常工作(1)周围的的温度从-60℃〜+50℃,而耐热的结构应到达+125℃.(2)大气压的变化由790〜150mmHg.(3)相对湿度达98%.(4)飞机起飞、滑跑和着陆时的冲击.(5) 2500Hz以上的振动.(6)线加速达8g以上.还有电网压降,工作持续时间,绕组温升,最低作动电压、作动时间、释放电压和使用期限等.此外还要求重量轻、尺寸小,并有良好的工艺性,用材少以及最少资金等要求.2、要保证电磁铁可靠动作,在整个工作行程内,吸力均大于反力.一般电磁铁均选择衔铁释放位置为设计点,在该点应保证吸力可以克服反力而使衔铁动作.有时需根据电磁铁的动作时间来确定电磁铁的类型,对于快速执行要求可到达3〜4ms,如极化继电器.对于慢速要求的可达300〜500ms.为了获得慢速要求,可采用带短路环的拍合式和吸入式.3、直流电磁铁的吸力(1)F= 4 S(N)2H 0式中：S—磁极总面积(m2)B§一气隙磁感应强度(T)(2) F= 1 (IN) 2( X10-6 (N) 20式中：S和5的单位为 cm 和 cm2(3)吸力和气隙的关系六、直流电磁铁的计算〔一〕、电磁铁的原始数据1、初始吸力Q H〔公斤〕2、衔铁的行程5 H〔厘米〕3、容许温升〔℃〕4、工作制：长期工作制T=1；短时工作制T V1；重复短时工作制TV1.重复短时工作制还应给出接通时间或循环时间.5、电磁铁的工作电压.〔二〕、计算1、按公式K尸且计算结构系数H2、根据计算出的结构系数值,按表1确定导磁体类型3、按下面各表,确定长期工作制电磁铁的气隙磁通密度B§和比值= L〔线圈的长高比〕R 2 R1 h表2图1广吸入式小关•今生电明夫的显优褴通密度与,,尺寸的ill欣lill.S吸人式锥形台座(«=45s)由做法的极优磁――热阂尺寸的加脸-胞金疗♦息*摺1+9 吸入式务峪形件座｛ <* =60**) L也磁二"优敲逆云度,叮线限尺寸M；退口力FE!限表2、表3、表4、表5是电磁铁长期工作的B s ,如果是 短时工作制或反复短时工作制,应加大10〜15%.对于比值 L = L 〔线圈子的长高比,也叫窗口尺寸〕,如 R 2— R1 h果吸力增大或行程减小,可减小此值.减小此值后,每匝线圈的 平均长度增加,铜的用量增加,而导磁体的长度缩短了,钢的用 量减小.最优设计的电磁铁,此值为1〜7.表5〔三〕、初算式中Bj 气隙中的磁通密度〔高〕根据电磁吸力公式Q H =n B 2 R 2〔公斤〕(1)七公B6高斯 12000 — 11000 一 W000 - ■脉0—— 8000 —— 初0.一 6初0」 S000\— m —— 300G —23 3.钝卬曲网345 & 设盘式和拍合式电磁铁最优磁通密度曲线由〔1〕式得R=：QH〔cm〕〔2〕1 \：/冗' O1、盘式和吸入式平头电磁铁的衔铁半径可直接用〔2〕式计算.2、吸入式锥台座电磁铁吸力Q二工C0S2 a行程 b = 8 H C0S2 a式中a-锥度角吸入式锥台座电磁铁的衔铁半径将Q H换成Q再按〔2〕式计算.3、拍合式电磁铁可直接用公式〔2〕算出极靴的半径R1.对于铁心的半径R CR C=R1 近\ BCT式中：B CT=4000〜12000根据电磁铁要求的灵敏度,灵敏度高的选小值..=1.3〜3k：1.2〜1.55试验说明,导磁体内磁动势占电磁铁总磁动势的10〜25%, 非工作气隙中的磁动势占总磁动势的5〜10%,那么材料选择最经济.\=FJF CT+F@式中：F「气隙中的磁动势导磁体中的磁动势FCT-Fj非工作气隙中的磁动势5、确定线圈的长度和高度〔1〕长度L = ： P尸一K32 Kf K 9 y式中：P°-漆包线的电阻率F-总磁势T -工作制系数-温升K-散热系数 ey-填充系数fK表7f K填充系数表K-散热系数(2)R2= L +R1L K R 2 —R1h=R2-R1K(3)R3=、R12 + R 226、拍合式电磁铁外形尺寸计算〔曲线图上无h 〕 (1)线圈的内径D e,=d+2△c (m)式中△厂线圈和铁心之间间隙.一般取0.0005〜0.001 〔m 〕 ⑵线圈的外径D c2=〔1.6〜2〕口口5〕 ⑶线圈的厚度b二一1〔m 〕(4)线圈的长L=Bb (m)B :螺管式取8=7〜87、确定漆包线直径 d=0.2 %(2R 1+ h K )F U UU-工作电压. 〔四〕、复算1、修正导磁体的尺寸和漆包线的径计算中央出的导磁体尺寸,需要对其圆整.计算出的漆包线尺寸,会和标准规定的不一样,需要按标准给出的漆包线直径.2、确定绕组的层数、每层的匝数以及总匝数按线圈子的窗口尺寸、漆包线怕外径(包括漆层I层间绝缘层厚度等进行曲计算.3、计算实际的填充系数ff- qW(R 2 - R1) L式中：q-漆包线的截面积W-线较总匝数4、计算线圈的电阻RR= P Lo e q式中：线圈漆包线长度Lo =2n RcpWR = R1 + R 2 + A叩一25、线圈电流I=UR6、线圈磁势F E=IW7真正温升ee = PJ F2io -42 Kf K (R 2 - R i) L温升T w应小于线圈所用材料的绝缘等级.如果超过允许温升,说明电流太大,应增加匝数IN .而增加IN ,就要修改线圈的长度和厚度 等参数.8、确定吸力(1)麦克斯韦公式(适用于等效电磁铁)Q=1.265 X B § 2 X R12 X 10-7(kg)(2)铁心头部为锥形Q=2.03 X 10-7F 2( R 12_ +sin 2 a ) (kg )8 2 cos 2 a 2 七、其他问题1、漆包线电阻的计算漆包线+20℃时的电阻率.=0.0175 Q .mm 2/m.漆包线+20℃时的电阻R =0.0175L20SL:漆包线长度m S:漆包线截面积mm 2其他温度时的电阻R =KR =0.0175K LT T 20T ^K T =1+0.004(t-20)2、漆包线长度的计算(1)、用近似公式计算线圈的平均匝长.如螺管式可用线圈高度中间 的匝长作为平均匝长Lp.(2)、漆包线长度L二LpWW：匝数3、温升计算公式温升计算公式：T=[ (R2-R1)^R1]X(235 + t)式中：R1—环境温度时直流电阻(.)；R2一通电一定时间后的直流电阻(.)；t一产品环境温度(℃)；T—产品温升值(℃).4、电磁铁的动作时间「十%式中：工-铁心始动时间,即从线圈通电到铁心开始动作的时间.%-铁心运动时间,即铁心开始运动到最后吸合的时间(1)减小始动时间的方法减小线圈的时间常数和减小电流(2)减小铁心运动时间的方法增大电压；增加IN；(3)动作时间与输入功率的关系t p—s-dt d = P s在衔铁行程、衔铁质量等参数不变的条件下,增加输入功率,可减小衔铁的动作时间.Q H =24公斤8 H =0.5厘米0 Y =70℃T =0.1U H =24V0 Y =20℃二、初算1、有效功 A= Q H 8 H =24 X 0.5=12kgcm2、结构系数值 K @ = Y .H = =9.8kg o.5/cmH按所求的值,查表1,确定电磁铁的类型为45度锥台座吸入式. 按所求的值,查表3得：B =10600高,/ =5 6R 2 - R13、把吸力和衔铁行程折合为等效值B1电磁铁吸合动态曲线 t一、原始数据CA DQ= Q h ==48kgcos2 a COS 2456 = 6 H cos2 a =0.5 X cos245°=0.25cm4、确定铁心半径R1= ：Q H = ■1 =1.82(cm)丫B 2冗10600 13.1455、确定总动势F = B J L k =x0.25 X 1.28=2700(安匝) E 0.4兀ct0.4 x 3.14取磁导体中的磁势降为气隙磁势的18%,非工作气隙中的磁势降为气隙中磁势的10%,那么式中K =,=1.28CT0.780.78=1-(10%+18%)6、确定线圈的长度和高度L = |5P g F2T10-4 = I5x 2.4x 10-6 x0.1 x 27002 =5 04(cm)K3 2Kf K9y\ 2 x 1.16 x 10-3 x 0.43 x 70'P e=2.4X 10-2Q cm2/m 漆包线90℃时电阻率K=1.16 X 10-3W/cm2℃散热系数F=0.43填充系数kR2=二 +R1= +1.82=2.83 (cm) 55H=R2-R1=2.83-1.82=1.01(cm)7、确定外部半径R3= \:R 2 + R 22 = 11.822 + 2.832 =3.35(cm)8、确定漆包线的直径=24 义 10-2 义 4.65 义7°.=0.696(mm) d =(2 R 1 + h ) F U U 24。
《4.5 电磁铁》作业设计方案-小学科学教科版17六年级上册
《电磁铁》作业设计方案（第一课时）一、作业目标1. 了解电磁铁的基本构造和原理，掌握电磁铁的组成要素。
2. 学会制作电磁铁并测试其磁力特性，包括磁极和磁力强度。
3. 通过实践操作，培养观察、分析和解决问题的能力。
4. 增强合作与交流，提高团队协作能力。
二、作业内容1. 观察与描述：a. 搜集不同种类的电磁铁，观察其构造和外观，记录电磁铁的组成部分。
b. 描述电磁铁的工作原理，尝试用简单语言解释其工作过程。
2. 制作电磁铁：a. 按照指导手册或教师提供的材料，制作一个基本的电磁铁。
b. 测试电磁铁的磁极和磁力强度，记录数据并分析结果。
3. 实践操作：a. 设计一项实践操作任务，如利用电磁铁移动一个轻质小车上的障碍物，记录操作过程和结果。
b. 在团队协作中，与同伴分享制作电磁铁的经验和技巧，共同解决问题。
三、作业要求1. 独立完成作业：学生需独立完成观察、描述、制作和测试等任务，培养独立思考和解决问题的能力。
2. 团队合作：鼓励学生在团队协作中分享经验、交流技巧，共同解决问题。
3. 实践操作：要求学生根据作业任务进行实践操作，观察和分析电磁铁的工作特性。
4. 报告规范：学生需按照教师规定的格式和要求，撰写作业报告，确保报告的真实性和准确性。
5. 时间安排：请学生在规定时间内提交作业，以便教师及时批改和反馈。
四、作业评价1. 作业报告评价：教师将根据学生提交的作业报告，评估学生对电磁铁构造、原理及工作特性的理解和掌握程度。
2. 实践操作评价：教师将对学生的实践操作进行评价，关注学生在团队协作、操作技能及问题解决能力等方面的表现。
3. 个人成长评价：教师将根据学生在作业过程中的表现，评估学生在观察、分析、解决问题及团队协作等方面的个人成长。
4. 反馈与指导：教师将为学生提供作业反馈和建议，帮助学生改进和提高。
对于普遍存在的问题，教师将在课堂上进行集中讲解和指导。
五、作业反馈1. 学生提交作业后，教师将在第一时间给予反馈，包括对作业报告的评价、实践操作的建议和个人成长的反馈。
大功率电磁铁设计手册
大功率电磁铁设计手册
大功率电磁铁设计手册是用于指导大功率电磁铁设计的手册。
以下是一些可能包括在设计手册中的内容：
1. 电磁铁的工作原理和基本原理：包括电磁铁的结构、磁场产生机制和控制原理等基本知识。
2. 材料选择和设计指南：包括电磁铁所需材料的选择，如铁芯材料、线圈材料等，以及设计指南，如电磁铁尺寸和形状的选择等。
3. 线圈设计：包括线圈的布局、导线选择、线圈抗压能力的计算等。
4. 磁场计算和模拟：介绍磁场计算的方法和工具，如有限元分析法、磁场计算软件等，以及磁场在电磁铁中的分布和影响因素等。
5. 电源和控制系统：介绍电源和控制电路的设计要求和原理，如电流供应、稳定性要求、保护措施等。
6. 散热和保护设计：介绍电磁铁散热和保护方面的设计要点，如散热方式、温度控制、保护装置等。
7. 测试和验证：介绍电磁铁在设计完成后的测试和验证方法，如磁场测试、电流测试、性能参数的验证等。
8. 应用和案例分析：介绍电磁铁在各种应用领域中的实际应用案例，如磁悬浮列车、磁共振成像等。
这仅仅是一些可能包括在大功率电磁铁设计手册中的内容，具体内容可能根据实际需求和设计目标的不同而有所差异。
电磁铁设计基本要求
．其它特殊要求图示：C 型开框电磁铁U 型框架电磁铁O 型圆管电磁铁E 型硅钢片电磁铁．流量要求．流量指每分钟能通过多少液体。
．耐气压指在堵住的情况下能承受多大的气压不泄露。
18．吸力要求19．防水要求V．吸盘电磁铁如果要求防水须在出线口与吸合面封胶处理（见图一与图二，图三不防水）。
．剩磁指断电后的残余吸引力。
适用于DYC型．电感要求Q值要求25．流量要求X．流量指每分钟能通过多少液体（见图三）。
26．扬程要求Y．扬程指电磁泵出水嘴到水柱的高度。
适用于XZ型27．旋转角度要求28．扭矩力量要求29．不通电保持力要求注：图一与图二单保持电磁铁与图三双保持电磁铁区别在于磁块在电磁铁中的位置，单保持电磁铁磁块放置在上盖位置，只有铁芯一边有保持力，而双保持电磁铁磁块在中间位置电磁铁上下方向都有保持力。
适用于BD与PD型30．角度要求31．力量要求出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。
然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。
诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。
宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。
若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。
侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。
将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。
亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。
先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。
侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。
臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。
电磁铁的设计与性能研究
电磁铁的设计与性能研究电磁铁是一种利用电流产生磁场的装置，它的设计与性能研究在工业和科学领域发挥着重要的作用。
本文将探讨电磁铁的设计原理、性能评估指标以及最新的研究进展。
一、设计原理电磁铁的设计原理基于奥斯特磁场定律，即通过电流在导体中产生的磁场。
根据这一原理，电磁铁通常由线圈、铁芯和电源组成。
线圈包裹着铁芯，电源提供所需的电流。
当电流通过线圈时，由于安培环路定理，会在铁芯中产生一个强磁场。
二、性能评估指标电磁铁的性能评估指标主要包括磁场强度、磁场均匀性、耗能和温升等方面。
磁场强度是衡量电磁铁性能的重要指标，它决定了电磁铁的吸引力和有效范围。
磁场均匀性指的是磁场在空间分布的均匀程度，一个均匀的磁场更利于实际应用。
耗能是指电磁铁在工作过程中转换电能为磁能的损失程度，耗能越小，效率越高。
温升是指在工作过程中电磁铁产生的热量，温升越低，代表电磁铁具有较好的散热性能。
三、研究进展随着科技的不断进步，电磁铁的设计与性能研究也在不断推进。
在磁场强度方面，研究人员通过优化导线的截面积、增加线圈的层数等方式，提高了磁场强度。
同时，引入超导材料，如高温超导材料，可以显著提高磁场强度。
以磁场均匀性为目标，研究人员采用了不同形状和材料的铁芯设计，优化导线排布以及磁场校正技术等。
在耗能和温升方面，研究人员提出了新型的线圈结构和导线材料，以降低电磁铁的能耗和温升。
此外，一些新的研究方向也涌现出来。
例如，研究人员开始关注电磁铁的节能技术，在设计阶段采用最优化算法，使得电磁铁在满足性能要求的同时尽可能地减少能源消耗。
同时，一些研究着眼于电磁铁的可持续性发展，探索使用可再生能源作为电源，提高电磁铁的绿色性能。
综上所述，电磁铁的设计与性能研究对于工业和科学领域至关重要。
通过优化设计原理，改善性能评估指标，以及探索新的研究方向，电磁铁在能源、交通、医疗等领域的应用将有更广阔的前景。
希望本文所提到的设计原理、性能评估指标和研究进展，能够为电磁铁的未来发展提供一些参考和启发。
电器学电磁铁设计.
目录引言 (1)1 概述 (2)1.1 基本公式及概念 (2)1.2 一个简单电磁铁产品的结构图 (6)1.3 电磁铁的结构形式 (7)2直流电磁铁的设计要求 (9)3 直流电磁铁的设计与计算 (10)3.1 电磁铁设计点的选择 (10)3.2选择电磁铁的结构形式 (11)3.2.1用结构因数选择电磁铁的结构形式 (11)3.3 直流电磁铁的初步设计 (12)3.3.1 决定铁心半径和极靴半径 (12)3.3.2 计算线圈磁通势 (13)3.3.3 计算线圈高度及厚度 (14)3.3.4计算线圈导线直径及匝数 (16)3.4 计算极靴、衔铁和铁轭的尺寸 (16)3.5 电磁铁草图 (18)4 电磁铁性能验算 (19)5结论 (22)心得体会 (23)参考文献 (24)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.电磁铁是通电产生电磁的一种装置。
在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组，这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性，它也叫做电磁铁。
我们通常把它制成条形或蹄形状，以使铁芯更加容易磁化。
另外，为了使电磁铁断电立即消磁，我们往往采用消磁较快的的软铁或硅钢材料来制做。
这样的电磁铁在通电时有磁性，断电后磁就随之消失。
电磁铁在我们的日常生活中有着极其广泛的应用，由于它的发明也使发电机的功率得到了很大的提高。
1 概述1.1 基本公式及概念电磁铁是通电产生电磁的一种装置。
在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组，这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性，它也叫做电磁铁(electromagnet)。
我们通常把它制成条形或蹄形状，以使铁芯更加容易磁化。
电磁铁的设计计算
电磁铁的设计计算电磁铁是一种利用电流的磁场产生磁力的设备，常用于工业制造、电子设备、电动机、磁悬浮等领域。
在设计电磁铁时，需要考虑电流、匝数、导线材料、磁路形状等因素。
下面我们将逐步介绍电磁铁的设计计算。
首先，我们需要确定电磁铁所需的磁力大小。
这取决于具体的应用需求，比如提起多大负荷、吸附多大物体等。
一般而言，磁力的大小与电流、匝数成正比。
其次，需要确定所用导线的截面积和电流。
根据所需磁力和电流，可以利用安培定律计算所需的导线长度。
安培定律表明，磁场力和电流成正比。
然后，需要计算所需的匝数。
匝数越多，则磁力越大。
计算匝数时，我们需要知道导线的长度以及每匝的长度。
导线长度可以根据安培定律和导线的电阻来计算。
每匝的长度可以通过所需的匝数和导线长度来计算。
接下来，需要确定导线材料。
导线材料的选择应考虑到电阻、耐热性和成本等因素。
常用的导线材料包括铜和铝。
铜导线的电阻较低且耐热性好，但成本较高，适合用于需要高功率输出的场合。
铝导线的电阻较高，但成本较低，适合用于一些低功率应用。
最后，需要设计电磁铁的磁路形状。
磁路形状影响着磁力的大小和分布。
常见的磁路形状有U型、C型、磁铁板型等。
选择合适的磁路形状可以提高磁力的利用率。
在设计电磁铁时，还需要考虑一些其他因素，比如电源电压、工作环境温度、散热等。
电源电压决定了电流的大小，工作环境温度和散热决定了电磁铁的容量和稳定性。
总之，电磁铁的设计计算是一个综合考虑电流、匝数、导线材料、磁路形状等因素的过程。
根据具体的应用需求，我们可以计算出所需的磁力大小，选择适当的导线和磁路形状，设计出满足要求的电磁铁。
电磁铁设计基本要求
．其它特殊要求
图示：
C 型开框电磁铁
U 型框架电磁铁
O 型圆管电磁铁
E 型硅钢片
电磁铁
．流量要求
．流量指每分钟能通过多少液体。
．耐气压指在堵住的情况下能承受多大的气压不泄露。
18．吸力要求
19．防水要求
V．吸盘电磁铁如果要求防水须在出线口与吸合面封胶处理（见图一与图二，图三不防水）。
．剩磁指断电后的残余吸引力。
适用于DYC型
．电感要求
Q值要求
修订内容制
25．流量要求
X．流量指每分钟能通过多少液体（见图三）。
26．扬程要求
Y．扬程指电磁泵出水嘴到水柱的高度。
适用于XZ型
27．旋转角度要求
28．扭矩力量要求
订内容制定批
29．不通电保持力要求
注：图一与图二单保持电磁铁与图三双保持电磁铁区别在于磁块在电磁铁中的位置，单保持电磁铁磁块放置在上盖位置，只有铁芯一边有保持力，而双保持电磁铁磁块在中间位置电磁铁上下方向都有保持力。
适用于BD与PD型
30．角度要求
31．力量要求。
电磁铁的设计与计算
为了减小交流电磁铁在闭合位置的吸力脉动 一般均在交流电磁铁的磁极面上装置分磁环
第四节 交流电磁铁的设计
➢ 交流电磁铁设计的特点 交流并联电磁铁为恒磁链电磁铁(电压线圈)。
线圈电流随行程减小而减小，在衔铁打开位置与 衔铁闭合位置线圈电流之比，约为几倍至十几 倍。在衔铁闭合位置，为防止剩磁的影响，引 入一个非磁性间隙—去磁间隙
➢ 决定铁心尺寸 对于有两个相同工作气隙的交流电磁铁
F0
Bm 2 2 Ac
40
Ac
20 F0
Bm 2
➢ 决定铁心尺寸 对于有三个工作气隙的交流电磁铁
Ac
40 F0
1
1
2
Bm
2
Ac1
Ac
0.6 ~ 0.7
Ac1 ：每个边柱铁心截面积
➢ 计算线圈匝数，在线圈电压为额定电压下， 且衔铁在闭合位置
2rc
➢ 计算线圈高度及厚度 线圈填充系数
d2N
ktc
4 h
初步设计时取 : ktc 0.5
R 2rc N 2
ktc h
散热面积
A A1 k A2
A1 : 线圈外表面积 A2 : 线圈内表面积
k : 线圈内表面与外表面散热率之比（k kT 2 kT1 ）
➢ 计算线圈高度及厚度 散热面积
IN U m U U f 1.65 ~ 2.5 U U f
U
m
2
cm Bcm Ac
2
2
Uf
cm Bcm Ac
2 f
2 f
0 Ac
f
0 Ac f
11 1 f
IN
电磁铁教学设计(共5篇)
电磁铁教学设计（共5篇）第1篇：电磁铁教学设计电磁铁教学设计一、教学目标：（一）知识目标：学生知道电可以转化为磁。
电磁铁的磁力大小是由电池的多少和导线环绕圈数的多少决定。
（二）能力目标：知道制作电磁铁的所需资料，会制作电磁铁。
实验探索电磁铁的变更规律（三）情感目标：科学技术就是生产力。
知道电磁铁在生活生产中的应用。
二、教学着重：（一）能制作电磁铁。
（二）知道电磁铁的磁力大小的变更因素。
三、教学难点：（一）制作电磁铁。
（二）电磁铁磁力大小的变更因素。
四、课前准备：（一）教师准备：1、电磁铁2、大铁钉3、塑料铜芯软导线（花线）长度一米左右4、大号电池5、大头针（二）学生准备：1、大铁钉2、铜芯软导线（花线）长度一米左右3、大号电池五、教学过程：（一）导入新课：教师演示电磁铁。
（二）新课课题：5、电磁铁（三）制作电磁铁教师演示制作方法。
学生用自带的资料制作。
注意：在环绕时一定要始终朝一次方向环绕。
可以是顺时针方向，也可是逆时针方向。
（四）比拟自制的电磁铁你们所制作的电磁铁有什么不同？原因是：一、导入新课：每组选出两次自制的电磁铁（一次导线环绕圈数多，一次导线环绕圈数少）。
比拟这两次电磁铁所吸的大头针是否一样多？然后在电磁铁上增加电池的节数。
它们所吸的大头针的数量有什么变更？学生操作比拟：二、研究电磁铁磁力大小的变更我们知道电磁铁是由三局部组成，1、电池2、线圈3、铁心。
分组假设证明：各组汇报结果：三、电磁铁在生活生产中的运用四、本课小结：通过我们的探索证明电磁铁的磁力大小是由三方面决定的。
1、电池数量的多少，电池节数多磁力强。
2、导线环绕的圈数多少，环绕圈数多磁力强。
3、铁钉的大少，铁钉大磁力强。
第2篇：电磁铁教学设计一、激趣导入电磁铁1、实验导入：同学们，老师把电池连接在电路中，让小灯泡亮起来，是把电能转化为了光能。
2、设疑：你们相信吗？我还能利用电池吸起大头针呢！3、老师演示制作并连接接电池后接近大头针，并提醒学生仔细观察。
电磁铁教学设计优秀3篇
电磁铁教学设计8【教学目标】知道电磁铁也有南北极。
知道电磁铁的磁极是可以改变的。
【教学重、难点】针对可能改变电磁铁磁极变化的因素，制定计划并实施探究活动。
【教学准备】电池，电池盒，导线，铁钉，小磁针。
【教学设计】一、教学导入1、开门见山，提出问题：电磁铁也有南北极吗？2、板书课题：电磁铁的磁极二、新授：（一）电磁铁是否也有南北极1、引导学生思考：如果电磁铁有南北极的话，应该怎样实验检验？2、学生汇报自己的实验设计。
3、各组分别用电磁铁钉尖和钉帽去靠近指南针，学生观察判断电磁铁的钉尖和钉帽的磁极，填写在教材第9页的表。
实验中其他小组的实验结果学生可以下位统计。
4、汇报交流，提出问题：分析你的记录表，有什么发现？为什么有的小组钉尖是南极，有的小组钉尖是北极呢？（二）、改变电磁铁磁极的原因1、改变电磁铁的磁极的原因有哪些呢？请同学们认真对比一下各小组的实验方法以及电磁铁的构造，相互讨论后填写好教材第9页的表格，小组内说说自己猜想的依据。
2、小组汇报自己的猜想以及猜想的依据，梳理学生的猜想。
3、有了猜想，下一步就是实验验证了，不过先得制定实验计划，请同学们根据自己的猜想把实验计划写在书上10面的表格中。
4、交流、讨论计划：实验设计有没有不严密的地方？该如何改进？提示还有学生实验时的注意事项。
５、小组修改实验设计并按计划实施探究活动，及时在书上的表格中。
６、全班交流总结：通过实验探究发现，改变线圈缠绕的方向，改变线圈两端连接的电池正负极可以改变电磁铁的磁极。
三、课外延伸思考比较电磁铁与条形磁铁有哪些相同与不同？你知道生活中哪些东西用到了电磁铁吗？请同学们课外进行观察。
电磁铁教学设计9【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。
小学六年级科学《电磁铁》教学设计【精选6篇】
小学六年级科学《电磁铁》教学设计【精选6篇】人教版八年级下册第九章第四节“电磁铁”教案下面是小编整理的6篇《小学六年级科学《电磁铁》教学设计》，希望能够满足亲的需求。
《电磁铁》教案篇一一、教学内容：义务教育课程标准试验教科书科学六年级上册第四单元能量第四课时电磁铁的磁力。
二、教学目标：1、使学生能应用已有知识和经验对电磁铁磁力的大小作大胆假设；并初步设计实验得出电磁铁磁力的大小与串联电池多少、线圈匝数的多少等有关。
2、使学生逐步形成大胆想象、敢于提出不同见解的科学态度。
3、使学生学会做电磁铁磁力大小的实验、培养学生收集、处理信息的能力。
三、教学重点，难点：电磁铁的磁力大小与哪些因素有关，并能根据这些因素来设计实验。
四、课前准备：电池若干节，长短不一的导线若干，各种铁钉若干，大头针若干。
五、教学过程：1、激趣引入①让学生观看一段利用电磁铁搬运钢材的录像。
②让学生说说电磁铁搬运钢材的工作原理。
③让学生提出提问：为什么录像中的电磁铁有这么强的磁力？我们能否增强所制作的电磁铁的磁力？是什么原因使电磁铁有如此强的磁力？2、做出假设①出示电磁铁的组成结构图。
②让学生看着图小组讨论大胆假设能影响电磁铁磁力大小的各种因素。
③通过讨论汇报之后，把增强电磁铁磁力的方法记录下来。
3、设计实验方案①对比上节课制作电磁铁吸引的大头针的数目，根据增强电磁铁磁力的方法得到新的设计方案。
②汇报交流各种方法，进一步得到改进方案。
③教师提出目标：每个小组根据自己的设计方案进行一场比赛，哪一组所制作的电磁铁的磁力最强，哪一组就获胜。
4、小组实验①、学生根据自己的设计方案自行上前领取实验材料。
②、进行小组实验。
③、对成果进行验收，证明设计方案，得出评比结果。
④、引导学生对结果进行分析反思，共享成果。
5、全课总结1、通过这节课的学习，你们有什么新的想法？还想知道些什么？2、课后进一步研究这方面的知识。
板书绕的圈数多磁力强用的电池多磁力强《电磁铁》教案篇二课题第九章：电与磁第四节：电磁铁学习目标知识目标：1.知道什么是电磁铁；2.理解电磁铁的特性和工作原理。
往复运动电磁铁
往复运动电磁铁往复运动电磁铁是一种常见的电磁装置，广泛应用于各种机械设备和自动化系统中。
它的主要作用是通过电磁力驱动机械部件进行往复运动。
下面将详细介绍往复运动电磁铁的设计、制作和测试。
一、设计1. 磁路设计：根据需要驱动的机械部件的重量和行程，选择合适的磁铁，如软铁或磁钢。
同时，需要设计合理的磁路，以减少磁能的损失，提高电磁铁的效率。
2. 线圈设计：根据磁铁的尺寸和所需的驱动力量，设计适当的线圈。
线圈的数量、匝数和线径会影响电磁铁的输出力。
3. 支架和导轨设计：为了使机械部件能够平稳地移动，需要设计合适的支架和导轨。
支架需要能够支撑电磁铁和机械部件的重量，导轨则需要光滑、耐磨、耐腐蚀。
二、制作1. 磁铁制作：根据磁路设计，制作合适的磁铁。
如果选择软铁，需要将其加热到适宜的温度，以便塑形和消除内部应力。
2. 线圈制作：根据线圈设计，将导线绕制成适当的线圈。
可以使用传统的绕线机或手工绕制。
3. 支架和导轨制作：使用合适的材料制作支架和导轨，确保其强度和稳定性。
4. 组装：将磁铁、线圈、支架和导轨组装在一起，确保各部分连接紧密、稳定。
三、测试1. 通电测试：给电磁铁通以适量的电流，观察其动作是否正常，是否有异常声音或火花。
2. 力量测试：在不同电流下测试电磁铁的输出力，确定最佳驱动力量。
3. 重复性测试：测试电磁铁的重复精度，即多次操作后的位置偏差。
4. 环境适应性测试：在不同的环境条件下测试电磁铁的性能，如高温、低温、高湿度等。
通过以上设计、制作和测试步骤，可以获得性能稳定的往复运动电磁铁。
《神奇的电磁铁作业设计方案》
《神奇的电磁铁》作业设计方案《奇奥的电磁铁》作业设计方案一、设计目标：通过本次作业设计，让学生了解电磁铁的基本原理和应用，培养学生观察、实验和分析问题的能力，提高学生的实践操作技能和动手能力。
二、设计内容：1. 电磁铁的基本原理：介绍电磁铁的定义、结构、工作原理和应用领域。
2. 电磁铁的实验：设计简单的实验，让学生制作一个小型电磁铁，并观察其工作原理。
3. 电磁铁的应用：介绍电磁铁在平时生活中的应用，如电磁吸铁石、电磁发电机等。
三、设计步骤：1. 电磁铁的基本原理（30分钟）：- 介绍电磁铁的定义和结构；- 讲解电磁铁的工作原理和应用领域；- 展示电磁铁在实际生活中的应用案例。
2. 电磁铁的实验（60分钟）：- 给学生提供所需材料：铁芯、导线、电池等；- 指导学生制作小型电磁铁；- 让学生观察电磁铁的工作原理，并记录实验过程。
3. 电磁铁的应用（30分钟）：- 引导学生讨论电磁铁在平时生活中的应用；- 分组让学生设计一个新的电磁铁应用方案，并展示给全班同砚。
四、评判方式：1. 实验报告：学生需撰写电磁铁实验报告，包括实验目标、方法、结果和结论。
2. 应用方案设计：评选最具创意和实用性的电磁铁应用方案。
3. 实践操作：评估学生在实验中的动手能力和观察分析能力。
五、作业要求：1. 按时完成实验报告和应用方案设计；2. 参与实验过程，积极讨论和合作；3. 尊重他人意见，认真对待实验数据和结果。
六、总结：通过本次作业设计，学生将深入了解电磁铁的原理和应用，培养实践操作能力和动手技能，提高学生的观察和分析问题的能力。
希望学生能够在实践中体会科学的乐趣，激发对科学的兴趣和探究精神。
小学六年级科学电磁铁教学设计10篇
小学六年级科学电磁铁教学设计10篇(实用版)编制人：______审核人：______审批人：______编制单位：______编制时间：__年__月__日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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电磁铁教案设计-经典教学教辅文档
《电磁铁》教案
教学内容:苏教版科学五年级上册《电磁铁》.
基本理念: 注重先生的科学探求能力的培养和良好的情感态度的构成。
教学目标：
知识与能力：
１、了解电能产生磁。
２、会制造电磁铁。
３、知道影响电磁铁磁力大小与很多要素有关。
过程和方法：
１、创设情景，先生经过观察，认识电能产生磁。
２、经过制造电磁铁培养先生的动手制造能力。
３、经过动手实验观察系列数据培养先生发现成绩解决成绩能力。
情感、态度和价值观：体验科学探求的历程，感悟擅长观察勤于考虑的科学态度，培养先生合作认识，不断深化探求的的精神。
教学重点：指点先生制造电磁铁及探求电磁铁磁力的大小与哪些要素有关。
教学难点：对先生实验设计进行有效的指点和调控，使探求目标明确，思想清晰。
教学预备：1、师：演示材料：指南针、导线一根、电池、铁钉、磁铁、多媒体装备等。
2、先生分组实验：大头针、电池、铁钉、导线、记录单等
教学过程
一、创设情景. 导入新课
二、指点先生制造电磁铁
三、作出假设
1、观看录像。
2、作出假设：
四、设计实验，检验假设，填写实验计划和实验报告表。
五、课堂小结及课外作业
“电磁铁磁力的大小与哪些要素有关”实验报告
实验计划表1。
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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=SΦ（T ） 2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（A ）3、磁场强度H=LNI （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=HB 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 =sl 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=qvF ，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=21μ0nI 。
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AK1=AA：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GK2=AG=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。
QKφ=Q-初始吸力（kg）δ-气隙长度（cm）Q正比于电磁铁的横截面；δ正比于电磁铁的轴向长度。
结构系数可以从设计的原始数据求得。
量不再增加，电磁铁从电源吸收的能量全部消耗于线圈子的发热上，磁场的能量用来产生吸力和作功。
13、工作制（1）热平衡公式当输入功率=发散的功率时Pdt=0+μsτdt=μsτdt，即本身温度为再升高，电磁铁本身温度不再升高。
这时就可计算产品的温升值τw。
当τw小于容许温升，产品运行是可靠的。
当τw大于容许温升，产品是不可靠的。
（2）发热时间常数发热时间常τy=发热体从τ=0 发热到温升0.632τy时所需时间。
4τ达到稳定温升。
冷却时间常数和发热时间常数基本相同。
（3）工作制分为：长期工作制、短期工作制和重复短期工作制。
长期工作制:电器工作时间很长,一般不小于发热时间常数,工作期间，产品的温度达到或接近温升τy（产品温度不再升高）。
工作停止后,产品的温度又降到周围介质温度。
长期工作制散热是主要的。
长期工作制电流密度可按2～4A/mm2。
短期工作制：电器工作时间很短,一般小于发热时间常数,工作期间，产品的温度达不到温升τy。
工作停止后,产品的温度又降到周围介质温度。
短期工作制CGdτ（产品本身热容）是主要的方面。
短期工作制电流密度按13～30A/mm2。
重复短期工作制：产品工作和停止交替进行，工作时产品温度达不到温升τy，停止时产品降不到周围介质温度。
重复短量工作制电流密度按5～12A/mm214、漆包线等的耐温等级Y：90℃ A；105℃ QE：120℃ QQ QA QHB：130℃ QZ 云母石棉F：155℃ QZYH：180℃C：＞180℃ QY QXY辅助材料的耐热等级B级聚酯薄膜C级聚四氟乙烯薄膜二、交、直流电磁铁比较1、直流的NI是不变的，是恒磁动势，吸力F与间隙δ的平方成反比。
2、交流磁链ψ（磁通φ与线圈的一些匝数相交链ψ=Nφ）近似常数，是恒磁链磁路，吸力F与间隙δ关系不大。
只是漏磁随间隙δ的增加而增加，故间隙δ增大F减小。
3、直流螺管式电磁铁中可获得边平坦的吸力特性。
4、导磁材料：直流整块软钢或工程纯铁，交流用硅钢片冲制叠铆而成。
5、铁心形状：直流为圆柱形，交流为矩形或圆形。
6、铁心分磁环：直流无，交流有。
7、线圈外形：直流细而高，交流短而粗。
8、振动情况：直流工作平稳无振动，交流有振动和噪音。
9、交流电磁铁比较重，而且它的吸力特性不如直流电磁铁。
电磁铁的最优设计，在于合理选择电磁铁的型式。
不同型式的电磁铁有不同的吸力特性，盘式吸力大，适用于起重电磁铁、电磁吸盘和电磁离合器；拍合式特性比较陡，广泛用于接触器和继电器；螺管式，吸力特性比较平坦，用于长行程牵引和和制动电磁铁；机床电器如接触器、中间继电器电器基本上都是E型。
不同型式的电磁铁适用于不同的场合，它们有不同的吸力特性。
电磁铁的线圈叫激磁线圈，按联接方式分为串联和并联。
串联线圈称为电流线圈，匝数少电流大(也叫电流继电器)。
并联线圈称为电压线圈，匝数多，电阻大、电流小，匝间电压高(也叫电压继电器)。
五、直流电磁铁的要求1、航空电磁铁应在下列条件下正常工作（1）周围的的温度从-60℃～+50℃，而耐热的结构应达到+125℃。
（2）大气压的变化由790～150mmHg。
（3）相对湿度达98%。
（4）飞机起飞、滑跑和着陆时的冲击。
（5）2500Hz以上的振动。
（6）线加速达8g以上。
还有电网压降，工作持续时间，绕组温升，最低作动电压、作动时间、释放电压和使用期限等。
此外还要求重量轻、尺寸小，并有良好的工艺性，用材少以及最少资金等要求。
2、要保证电磁铁可靠动作，在整个工作行程内，吸力均大于反力。
一般电磁铁均选择衔铁释放位置为设计点,在该点应保证吸力可以克服反力而使衔铁动作。
有时需根据电磁铁的动作时间来确定电磁铁的类型，对于快速执行要求可达到3～4ms ，如极化继电器。
对于慢速要求的可达300～500ms 。
为了获得慢速要求，可采用带短路环的拍合式和吸入式。
3、直流电磁铁的吸力（1）Ｆ＝2μδB Ｓ（N ） 式中：Ｓ－磁极总面积（ｍ２） Ｂδ－气隙磁感应强度（T ）（2）F=21（IN ）220δμS×10-6（N ）式中：S 和δ的单位为cm 和 cm 2 （3）吸力和气隙的关系2、衔铁的行程δH （厘米）3、容许温升（℃）4、工作制：长期工作制τ=1；短时工作制τ＜1；重复短时工作制τ＜1。
重复短时工作制还应给出接通时间或循环时间。
5、电磁铁的工作电压。
（二）、计算 1、按公式K φ=HHQ 计算结构系数2、根据计算出的结构系数值,按表1确定导磁体类型电磁铁类型K φ盘式，衔铁在外部 大于93 吸入式，台座为平头 90～16 拍合式26～2.6 吸入式，台座为45度锥形 16～4 吸入式，台座为60度锥形 4～1.8 吸入式，无台座小于0.23、按下面各表，确定长期工作制电磁铁的气隙磁通密度B δ和比值12R R L=hL （线圈的长高比） 表2表4表2、表3、表4、表5是电磁铁长期工作的B δ，如果是短时工作制或反复短时工作制，应加大10～15%。
对于比值12R R L-=hL （线圈子的长高比，也叫窗口尺寸），如果吸力增大或行程减小，可减小此值。
减小此值后，每匝线圈的平均长度增加，铜的用量增加，而导磁体的长度缩短了，钢的用量减小。
最优设计的电磁铁，此值为1～7。
表5盘式和拍合式电磁铁最优磁通密度曲线（三）、初算根据电磁吸力公式Q H =π22125000RB δ（公斤） （1）式中B δ-气隙中的磁通密度（高）由（1）式得R 1=πδ225000B Q H（cm ） （2）1、盘式和吸入式平头电磁铁的衔铁半径可直接用（2）式计算。
2、吸入式锥台座电磁铁 吸力Q=α2cos hQ行程δ=δH cos 2α 式中α-锥度角吸入式锥台座电磁铁的衔铁半径将Q H 换成Q 再按（2）式计算。
3、拍合式电磁铁可直接用公式（2）算出极靴的半径R1。
对于铁心的半径R CR C =R1CTB B σδ式中：B CT =4000～12000根据电磁铁要求的灵敏度,灵敏度高的选小值。
σ=1.3～3F CT -导磁体中的磁动势 F φ-非工作气隙中的磁动势 5、确定线圈的长度和高度 （1）长度L K =3422105YK Kf F θτρθ-式中：ρθ-漆包线的电阻率F-总磁势 τ-工作制系数 K-散热系数 θy -温升 f K -填充系数表7 f K 填充系数表8 K-散热系数(2)R2=12R R L L KK-+R1 h K =R2-R1 (3)R3=2221R R +7、确定漆包线直径d=0.2UF hRK )12(+θρU-工作电压。
（四）、复算1、修正导磁体的尺寸和漆包线的径计算中心出的导磁体尺寸，需要对其圆整。
计算出的漆包线尺寸，会和标准规定的不一样，需要按标准给出的漆包线直径。
2、确定绕组的层数、每层的匝数以及总匝数按线圈子的窗口尺寸、漆包线怕外径（包括漆层）、层间绝缘层厚度等进行曲计算。
3、计算实际的填充系数ff=LR R qW )12(- 式中：q-漆包线的截面积W-线较总匝数4、计算线圈的电阻RR=ρθqL 0 式中：线圈漆包线长度L 0=2πR cp WR cp =221∆++R R 5、线圈电流I=R U 6、线圈磁势F ∑=IW7真正温升θθ=L R R Kf F K )12(21042--τρθ温升τw 应小于线圈所用材料的绝缘等级。
如果超过允许温升,说明电流太大,应增加匝数IN 。
而增加IN ，就要修改线圈的长度和厚度等参数。
8、确定吸力（1） 麦克斯韦公式（适用于等效电磁铁）Q=1.265×B δ2×R12×10-7(kg)(2)铁心头部为锥形Q=2.03×10-7F 2(αδ222cos 1R +21sin 2α)（kg ） 七、其他问题1、漆包线电阻的计算漆包线+20℃时的电阻率ρ=0.0175Ω.mm 2/m 。
漆包线+20℃时的电阻R 20=0.0175SLL: 漆包线长度 m S: 漆包线截面积 mm 2其他温度时的电阻R T =K T R 20=0.0175K T S L K T =1+0.004(t-20)2、漆包线长度的计算（1）、用近似公式计算线圈的平均匝长。
如螺管式可用线圈高度中间的匝长作为平均匝长Lp 。
（2）、漆包线长度L=LpWW ：匝数3、温升计算公式温升计算公式：T ＝[（R 2-R 1）÷R 1]×（235＋t ）式中：R 1—环境温度时直流电阻（Ω）；R 2—通电一定时间后的直流电阻（Ω）；t —产品环境温度（℃）；T —产品温升值（℃）。