也說電機(jī)學(xué)2:銅與鐵的故事

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? ? ? 實(shí)在是沒有辦法把題目寫出《冰與火之歌》這樣高大上的感覺我注;原因大概是銅和鐵這兩種材料確實(shí)沒有金銀等貴金屬的富貴氣質(zhì)尉桩。提起銅和鐵瞳筏,或許第一個(gè)想到的成語是破銅爛鐵…然而正是這兩種不算起眼的材料在不知不覺間源源不斷地給我們提供著生活所需的電能卓缰、以及各種便捷喇辽。這篇文章就講講電機(jī)生產(chǎn)制造中銅和鐵的故事掌挚。

? ? ? ?銅與鐵均有千年以上的使用歷史,而由法拉第發(fā)現(xiàn)的電子感應(yīng)定律無疑為兩種金屬的使用開啟了一個(gè)全新的紀(jì)元菩咨。它們?cè)陔姍C(jī)生產(chǎn)制造中的使用便是對(duì)應(yīng)電與磁來的吠式。從視覺角度來看陡厘,電機(jī)可以分成定子、轉(zhuǎn)子特占、軸承糙置、機(jī)座等部分;換一個(gè)從電與此磁的角度出發(fā)是目,實(shí)際的目的是打造一個(gè)電路和磁路交鏈的結(jié)構(gòu)谤饭,以這個(gè)結(jié)構(gòu)為媒介,利用電磁感應(yīng)這一現(xiàn)象進(jìn)行機(jī)械能和電能之間能量形式的轉(zhuǎn)換懊纳。


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? ? ? 根據(jù)電磁感應(yīng)定律揉抵,流過導(dǎo)體的電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。磁場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算公式:


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? ? ? ?其中H為磁場(chǎng)強(qiáng)度嗤疯,單位為A/m冤今;N為勵(lì)磁線圈的匝數(shù);I為勵(lì)磁電流(測(cè)量值)茂缚,單位為A戏罢;Le為測(cè)試樣品的有效磁路長(zhǎng)度,單位為m脚囊。

? ? ? ?銅作為一種金屬龟糕,材質(zhì)柔軟延展性好并且擁有優(yōu)秀的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性;盡管在導(dǎo)電和導(dǎo)熱方面的性能并不優(yōu)于銀凑术,不過由于其價(jià)格優(yōu)勢(shì)和地殼中更高的蘊(yùn)含量翩蘸。因此廣泛地使用在電氣和電子工業(yè)領(lǐng)域,也構(gòu)成了電機(jī)的電路部分——線圈淮逊。一定數(shù)量線圈的堆疊讓流經(jīng)的電流產(chǎn)生足夠大的磁場(chǎng)強(qiáng)度H。以此獲得磁場(chǎng)扶踊。

? ? ? ?磁感應(yīng)強(qiáng)度是一個(gè)表示貫穿一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)面積的磁通量的物理量泄鹏,其符號(hào)是B。此物理量也常被稱為磁場(chǎng)秧耗。


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? ? ? ?在這里H是磁場(chǎng)強(qiáng)度备籽,μ是磁導(dǎo)率。

? ? ? ?在此不回答房子里高壓電多遠(yuǎn)才能買這個(gè)問題分井,對(duì)于電機(jī)生產(chǎn)制造而言车猬,如何捕捉和放大磁場(chǎng)就是下個(gè)問題。從上面這公式可以看出μ的作用就像是一個(gè)杠桿尺锚,可以放大由電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)珠闰。問題也由此變成了去哪里找一個(gè)好的杠桿。于是瘫辩,鐵便登場(chǎng)伏嗜。

? ? ? ?鐵是最常用金屬也是地球上質(zhì)量比例最高的金屬坛悉,和銅為了導(dǎo)電被使用相對(duì)應(yīng),鐵在電機(jī)生產(chǎn)和制造中的使用源于其出色的導(dǎo)磁性能承绸,即極高的磁導(dǎo)率μ裸影。鐵的磁導(dǎo)率是空氣磁導(dǎo)率的幾千到幾萬倍。正是借助了這樣一個(gè)杠桿军熏,人們可以有效利用電磁感應(yīng)轩猩,以很小的電流輸入產(chǎn)生一個(gè)足夠大的磁場(chǎng)。與此同時(shí)荡澎,也利用了鐵優(yōu)秀的導(dǎo)磁性界轩,為磁場(chǎng)設(shè)置了一個(gè)“容器”,是能量形式的轉(zhuǎn)換衔瓮,可以在各一個(gè)給定的空間中進(jìn)行浊猾。

? ? ? ?對(duì)應(yīng)上篇的拿碗吃飯說,其實(shí)電機(jī)的制造和生產(chǎn)其實(shí)是一個(gè)合適的容器热鞍。當(dāng)然葫慎,裝水的瓶子也有幾塊的地?cái)傌浐蜕锨K大師款的貴賤之分。關(guān)于電機(jī)這個(gè)電與磁的容器門道又在哪里呢薇宠?

未完待續(xù)

PS:開始寫專業(yè)和工作相關(guān)的內(nèi)容的時(shí)候是想把很多的東西以比較淺顯的方式給講清楚偷办,對(duì)于公式推導(dǎo)這樣的課堂內(nèi)容,其實(shí)我是拒絕的…由于這個(gè)初衷澄港,我僅僅會(huì)引用部分公式便于把問題講清楚椒涯,極力避免公式推導(dǎo)。畢竟從來不是學(xué)霸回梧,公式推導(dǎo)實(shí)在不擅長(zhǎng)废岂。


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