一個簡單的電磁鐵可以通過在一個軟鐵芯周圍纏繞一圈電線來制造，例如一個大釘子

我們現在從前面的教程中知道一個直的載流導體會產生沿其長度的所有點周圍的圓形磁場，并且該磁場的旋轉方向取決于流過導體的電流方向，左手規則。

在上一篇關于電磁學的教程中，我們看到如果我們將導體彎曲成單個環路，電流將以相反的方向流過環路，產生順時針場和逆時針場彼此相鄰。電磁鐵使用這個原理，通過將幾個單獨的環磁性連接在一起以產生單個線圈。

電磁鐵基本上是線圈，表現得像棒當電流通過線圈時，磁鐵具有明顯的北極和南極。由每個單獨的線圈回路產生的靜磁場與其相鄰的磁場相加，組合的磁場集中，就像我們在線圈中心的最后一個教程中看到的單線回路一樣。由此產生的靜磁場一端為北極，另一端為南極，均勻，線圈中心比外圍強得多。

電磁鐵周圍的力線

這產生的磁場以條形磁鐵的形式伸展，形成一個獨特的北方和南極，磁通量與線圈中流動的電流量成正比。如果在相同電流流動的同一線圈上纏繞額外的導線層，磁場強度將會增加。

因此可以看出，任何給定磁路中可用的磁通量與流過它的電流和線圈內的導線匝數成正比。這種關系稱為 Magneto Motive Force 或 mmf ，定義為：

Magneto Motive Force表示為流過 N 圈線圈的電流 I 。因此，電磁鐵的磁場強度由線圈的安培匝數決定，線圈中的線圈越多，磁場的強度就越大。

電磁鐵的磁場強度

我們現在知道，兩個相鄰的導體都是承載電流，磁場是根據電流的方向設置的。由此產生的兩個場的相互作用使得兩個導體經受機械力。

當電流在相同方向（線圈的同一側）流動時，兩個導體之間的場如上所示，它很弱，會產生吸引力。同樣，當電流沿相反方向流動時，它們之間的磁場變強，導體被排斥。

導體周圍的場強與其距離成正比，最強點是下一個到導體并逐漸變得越來越遠離導體。在單個直導體的情況下，流過的電流和與其的距離是決定磁場強度的因素。

因此計算“磁場強度”的公式， H 有時被稱為“直流載流導體的磁化力”來源于流過它的電流及其距離。

電磁鐵的磁場強度

其中：

H - 是安培磁場的強度-turns / meter， at / m

N - 是線圈的匝數

I - 以安培為單位流過線圈的電流， A

L - 線圈的長度，以米為單位， m

然后總結一下，線圈磁場的強度或強度取決于以下因素。

線圈內線圈的匝數。

線圈中流過的電流量。

核心材料的類型。

電磁鐵的磁場強度還取決于核心材料的類型，核心材料被用作核心的主要目的是將磁通量集中在明確且可預測的路徑中。到目前為止，只考慮了空心（空心）線圈，但是將其他材料引入磁芯（線圈中心）對磁場強度有很大的控制作用。

使用釘子的電磁鐵

如果材料是非磁性的，例如木材，出于計算目的，它可以被視為自由空間，因為它們非常滲透率低。然而，如果芯材料由諸如鐵，鎳，鈷或其合金的任何混合物的鐵磁材料制成，則將觀察到線圈周圍的磁通密度的顯著差異。

鐵磁材料是可磁化的材料，通常由軟鐵，鋼或各種鎳合金制成。將這種材料引入磁路中具有集中磁通量的作用，使其更加集中和致密，并放大由線圈中的電流產生的磁場。

我們可以通過如圖所示，將一圈電線纏繞在一塊大軟鐵釘上并將其連接到電池上。這個簡單的教室實驗允許我們拾取大量的夾子或引腳，我們可以通過增加更多的線圈來使電磁鐵更強大。通過空心空芯或通過將鐵磁材料引入核心的磁場強度稱為磁導率。

電磁鐵的滲透性

如果在電磁鐵中使用具有相同物理尺寸的不同材料的芯，則磁鐵的強度將相對于所使用的芯材料而變化。磁強度的這種變化是由于通過中心磁芯的磁通線的數量。如果磁性材料具有高磁導率，那么磁通線可以很容易地產生并穿過中心磁芯和磁導率（μ），它可以衡量磁芯的磁化容易程度。

給出真空滲透率的數值常數如下：μ o =4.π.10 -7 H / m 自由空間（真空）的相對滲透率通常給定值為1。正是這個值在所有處理滲透率的計算中都被用作參考，所有材料都有自己特定的滲透率值。

僅使用不同鐵，鋼或合金芯的滲透率的問題是所涉及的計算可能會變得非常大，因此通過它們的相對滲透率來定義材料會更方便。

相對滲透率，符號μ r 是μ（絕對滲透率）和的乘積μ o 自由空間的滲透率，并給出為。

相對滲透率

滲透率略低于自由空間（真空）并且對磁場具有弱的負磁化率的材料被認為是抗磁性性質如：水，銅，銀和金。那些滲透率略大于自由空間的材料本身只是被磁場輕微吸引，據稱其本質上是順磁性，例如：氣體，鎂和鉭。

電磁鐵實施例No1

軟鐵芯的絕對磁導率為80毫亨/米（80.10 -3 ）。計算等效相對磁導率值。

當在鐵芯中使用鐵磁材料時，使用相對磁導率來定義場強可以更好地了解所用不同類型材料的磁場強度。例如，真空和空氣的相對磁導率為1，鐵芯的磁導率約為500，因此我們可以說鐵芯的磁場強度比等效的空心線圈強500倍，這種關系很大比0.628×10 -3 H / m更容易理解，（500.4.π.10 -7 ）。

雖然空氣的滲透率可能僅為1，但某些鐵素體和坡莫合金材料的滲透率可達10,000或更高。然而，當磁通量增加時，隨著磁芯變得嚴重飽和，可以從單個線圈獲得的磁場強度量存在限制，這將在下一個關于BH曲線的教程中查看和滯后。