?磁帶錄音機(jī)的原理折疊

    磁帶錄音機(jī)主要由機(jī)內(nèi)話筒、磁帶、錄放磁頭、放大電路、揚(yáng)聲器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部分組成，是錄音機(jī)的錄、放原理示意圖。錄音時(shí)，聲音使話筒中產(chǎn)生隨聲音而變化的感應(yīng)電流——音頻電流，音頻電流經(jīng)放大電路放大后，進(jìn)入錄音磁頭的線圈中，在磁頭的縫隙處產(chǎn)生隨音頻電流變化的磁場(chǎng)。磁帶緊貼著磁頭縫隙移動(dòng)，磁帶上的磁粉層被磁化，在磁帶上就記錄下聲音的磁信號(hào)。

    放音是錄音的逆過(guò)程，放音時(shí)，磁帶緊貼著放音磁頭的縫隙通過(guò)，磁帶上變化的磁場(chǎng)使放音磁頭線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的變化跟記錄下的磁信號(hào)相同，所以線圈中產(chǎn)生的是音頻電流，這個(gè)電流經(jīng)放大電路放大后，送到揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器把音頻電流還原成聲音。

    在錄音機(jī)里，錄、放兩種功能是合用一個(gè)磁頭完成的，錄音時(shí)磁頭與話筒相連；放音時(shí)磁頭與揚(yáng)聲器相連。

    汽車(chē)車(chē)速表折疊

    汽車(chē)駕駛室內(nèi)的車(chē)速表是指示汽車(chē)行駛速度的儀表。它是利用電磁感應(yīng)原理，使表盤(pán)上指針的擺角與汽車(chē)的行駛速度成正比。車(chē)速表主要由驅(qū)動(dòng)軸、磁鐵、速度盤(pán)，彈簧游絲、指針軸、指針組成。其中永久磁鐵與驅(qū)動(dòng)軸相連。在表殼上裝有刻度為公里/小時(shí)的表盤(pán)。

    永久磁鐵的磁感線方向如圖1所示。其中一部分磁感線將通過(guò)速度盤(pán)，磁感線在速度盤(pán)上的分布是不均勻的，越接近磁極的地方磁感線數(shù)目越多。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)永久磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則通過(guò)速度盤(pán)上各部分的磁感線將依次變化，順著磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的前方，磁感線的數(shù)目逐漸增加。而后方則逐漸減少。由法拉第電磁感應(yīng)原理知道，通過(guò)導(dǎo)體的磁感線數(shù)目發(fā)生變化時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。又由楞次定律知道。感應(yīng)電流也要產(chǎn)生磁場(chǎng)，其磁感線的方向是阻礙（非阻止）原來(lái)磁場(chǎng)的變化。用楞次定律判斷出。順著磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的前方，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁感線與磁鐵產(chǎn)生的磁感線方向相反，因此它們之間互相排斥；反之后方感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁感線方向與磁鐵產(chǎn)生的磁感線方向相同，因此它們之間相互吸引。由于這種吸引作用，速度盤(pán)被磁鐵帶著轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)軸及指針也隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)。

    為了使指針能根據(jù)不同車(chē)速停留在不同位置上，在指針軸上裝有彈簧游絲，游絲的另一端固定在鐵殼的架上。當(dāng)速度盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度時(shí)。游絲被扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生相反的力矩，當(dāng)它與永久磁鐵帶動(dòng)速度盤(pán)的力矩相等時(shí)，則速度盤(pán)停留在那個(gè)位置而處于平衡狀態(tài)。這時(shí)，指針軸上的指針便指示出相應(yīng)的車(chē)速數(shù)值。

    永久磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和汽車(chē)行駛速度成正比。當(dāng)汽車(chē)行駛速度增大時(shí)，在速度盤(pán)中感應(yīng)的電流及相應(yīng)的帶動(dòng)速度盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩將按比例地增加，使指針轉(zhuǎn)過(guò)更大的角度，因此車(chē)速不同指針指出的車(chē)速值也相應(yīng)不同。當(dāng)汽車(chē)停止行駛時(shí)，磁鐵停轉(zhuǎn)，彈簧游絲使指針軸復(fù)位，從而使指針指在“0”處。

    熔煉金屬折疊

    交流的磁場(chǎng)在金屬內(nèi)感應(yīng)的渦流能產(chǎn)生熱效應(yīng)。這種加熱方法與用燃料加熱相比有很多優(yōu)點(diǎn)，除課本所述外還有：加熱效率高，達(dá)到50～90%；加熱速度快；用不同頻率的交流可得到不同的加熱深度。這是因?yàn)闇u流在金屬內(nèi)不是均勻分布的，越靠近金屬表面層電流越強(qiáng)，頻率越高這種現(xiàn)象越顯著，稱(chēng)為“趨膚效應(yīng)”。工業(yè)上把感應(yīng)加熱依頻率分為四種：工頻（50赫）；中頻（0.5～8千赫）；超音頻（20～60千赫）；高頻（60～600千赫）。工頻交流直接由配電變壓器提供；中頻交變電流由三相電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)中頻發(fā)電機(jī)或用可控硅逆變器產(chǎn)生；超音頻和高頻交流由大功率電子管振蕩器產(chǎn)生。

    無(wú)心式感應(yīng)熔爐的用途是熔煉鑄鐵、鋼、合金鋼和銅、鋁等有色金屬。所用交流的頻率要隨坩鍋能容納的金屬質(zhì)量多少來(lái)選擇，以取得最好的效果。例如：5千克的用20千赫，100千克的用2.5千赫，5噸的用1千赫以至50千赫。

    冶煉鍋內(nèi)裝入被冶煉的金屬，讓高頻交變電流通過(guò)線圈，被冶煉的金屬中就產(chǎn)生很強(qiáng)的渦流。從而產(chǎn)生大量的熱使金屬熔化這種冶煉方法速度快，溫度容易控制。能避免有害雜質(zhì)混入被冶煉的金屬中，適于冶煉特種合金和特種鋼。

    感應(yīng)加熱法也廣泛用于鋼件的熱處理。如淬火、回火、表面滲碳等，例如齒輪、軸等只需要將表面淬火提高硬度、增加耐磨性，可以把它放入通有高頻交流的空心線圈中，表面層在幾秒鐘內(nèi)就可上升到淬火需要的高溫，顏色通紅，而其內(nèi)部溫度升高很少，然后用水或其他淬火劑迅速冷卻就可以了，其他的熱處理工藝，可根據(jù)需要的加熱深度選用中頻或工頻等。

    歷史淵源折疊

    法拉第定律最初是一條基于觀察的實(shí)驗(yàn)定律。后來(lái)被正式化，其偏導(dǎo)數(shù)的限制版本，跟其他的電磁學(xué)定律一塊被列麥克斯韋方程組的現(xiàn)代亥維賽版本。

    法拉第電磁感應(yīng)定律是基于法拉第于1831年所作的實(shí)驗(yàn)。這個(gè)效應(yīng)被約瑟.亨利于大約同時(shí)發(fā)現(xiàn)，但法拉第的發(fā)表時(shí)間較早。

    見(jiàn)麥克斯韋討論電動(dòng)勢(shì)的原著。

    于1834年由波羅的海德國(guó)科學(xué)家海因里希.楞次發(fā)現(xiàn)的楞次定律，提供了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，及生成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電流方向。

    重要意義折疊

    法拉第的實(shí)驗(yàn)表明，不論用什么方法，只要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有電流產(chǎn)生。這種現(xiàn)象稱(chēng)為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，所產(chǎn)生的電流稱(chēng)為感應(yīng)電流。

    法拉第根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)總結(jié)出了如下定律：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通變化率成正比。

    感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)用e表示，即e=nΔΦ/Δt這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。

    電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一，它揭示了電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系。法拉第電磁感應(yīng)定律的重要意義在于，一方面，依據(jù)電磁感應(yīng)的原理，人們制造出了發(fā)電機(jī)，電能的大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離輸送成為可能；另一方面，電磁感應(yīng)現(xiàn)象在電工技術(shù)、電子技術(shù)以及電磁測(cè)量等方面都有廣泛的應(yīng)用。人類(lèi)社會(huì)從此邁進(jìn)了電氣化時(shí)代。??

    其他資料折疊

    發(fā)現(xiàn)者折疊

    .奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)后，許多物理學(xué)家便試圖尋找它的逆效應(yīng)，提出了磁能否產(chǎn)生電，磁能否對(duì)電作用的問(wèn)題，1822年d.f.j.阿喇戈和洪堡在測(cè)量地磁強(qiáng)度時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)金屬對(duì)附近磁針的振蕩有阻尼作用。1824年，阿喇戈根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象做了銅盤(pán)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的銅盤(pán)會(huì)帶動(dòng)上方自由懸掛的磁針旋轉(zhuǎn)，但磁針的旋轉(zhuǎn)與銅盤(pán)不同步，稍滯后。電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)是最早發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但由于沒(méi)有直接表現(xiàn)為感應(yīng)電流，當(dāng)時(shí)未能予以說(shuō)明。

    1831年8月，m.法拉第在軟鐵環(huán)兩側(cè)分別繞兩個(gè)線圈，其一為閉合回路，在導(dǎo)線下端附近平行放置一磁針，另一與電池組相連，接開(kāi)關(guān)，形成有電源的閉合回路。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，合上開(kāi)關(guān)，磁針偏轉(zhuǎn)；切斷開(kāi)關(guān)，磁針?lè)聪蚱D(zhuǎn)，這表明在無(wú)電池組的線圈中出現(xiàn)了感應(yīng)電流。法拉第立即意識(shí)到，這是一種非恒定的暫態(tài)效應(yīng)。緊接著他做了幾十個(gè)實(shí)驗(yàn)，把產(chǎn)生感應(yīng)電流的情形概括為5類(lèi)：變化的電流，變化的磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)的恒定電流，運(yùn)動(dòng)的磁鐵，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體，并把這些現(xiàn)象正式定名為電磁感應(yīng)。進(jìn)而，法拉第發(fā)現(xiàn)，在相同條件下不同金屬導(dǎo)體回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流與導(dǎo)體的導(dǎo)電能力成正比，他由此認(rèn)識(shí)到，感應(yīng)電流是由與導(dǎo)體性質(zhì)無(wú)關(guān)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的，即使沒(méi)有回路沒(méi)有感應(yīng)電流，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)依然存在。

    后來(lái)，給出了確定感應(yīng)電流方向的楞次定律以及描述電磁感應(yīng)定量規(guī)律的法拉第電磁感應(yīng)定律。并按產(chǎn)生原因的不同，把感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)兩種，前者起源于洛倫茲力，后者起源于變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的有旋電場(chǎng)。

    變壓器折疊

    法拉第定律所預(yù)測(cè)的電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)也是變壓器的運(yùn)作原理。當(dāng)線圈中的電流轉(zhuǎn)變時(shí)，轉(zhuǎn)變中的電流生成一轉(zhuǎn)變中的磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)作用范圍中的第二條電線，會(huì)感受到磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)變，于是自身的耦合磁通量也會(huì)轉(zhuǎn)變（dΦb/dt）。因此，第二個(gè)線圈內(nèi)會(huì)有電動(dòng)勢(shì)，這電動(dòng)勢(shì)被稱(chēng)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或變壓器電動(dòng)勢(shì)。如果線圈的兩端是連接著一個(gè)電負(fù)載的話，電流就會(huì)流動(dòng)。

    電動(dòng)機(jī)折疊

    發(fā)電機(jī)可以“反過(guò)來(lái)”運(yùn)作，成為電動(dòng)機(jī)。例如，用法拉第碟片這例子，設(shè)一直流電流由電壓驅(qū)動(dòng)，通過(guò)導(dǎo)電軸臂。然后由洛倫茲力定律可知，行進(jìn)中的電荷受到磁場(chǎng)b的力，而這股力會(huì)按佛來(lái)明左手定則訂下的方向來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)碟片。在沒(méi)有不可逆效應(yīng)（如摩擦或焦耳熱）的情況下，碟片的轉(zhuǎn)動(dòng)速率必需使得dΦb/dt等于驅(qū)動(dòng)電流的電壓。(未完待續(xù))

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