想象一块可以开关的磁铁，或者通过旋转旋钮就能增强磁力的磁铁。这就是电磁铁——一种由电力而非材料本身驱动的磁铁。
线圈、铁芯、电流
电磁铁结构简单：一根导线绕在铁芯上形成线圈。当电流通过线圈时，会产生磁场，而铁芯则集中该磁场。关闭电流，磁场几乎立即消失。改变电流，磁力随之改变。反转电流方向，磁极互换——同一个线圈可以按需充当北极或南极磁铁。永磁体无法实现这些功能。这就是为什么电磁铁驱动着从门铃到工业起重机等各种设备。
电磁铁与永磁体的对比
| 电磁铁 | 永磁体 | |
|---|---|---|
| 按需磁场 | 可开关 | 始终存在 |
| 所需电力 | 持续供电 | 无需 |
| 典型应用 | 起重、继电器、MRI | 电机、传感器、固定 |
两种类型各有其用——正确选择取决于具体任务。
它们的应用场景
废料场使用巨大的电磁铁吊起整辆汽车，然后通过开关一按即可释放。门锁、继电器和断路器按指令开合。MRI机器用巨型磁铁包裹患者，粒子加速器用它们偏转粒子束。工厂使用电磁铁分拣废金属，并沿传送线移动钢制零件。在电机中，电磁铁和永磁体常常协同工作：一个产生旋转磁场，另一个对其作出反应。
实用提示：对于必须应对断电的起重和固定任务，永磁体是更安全的选择——电磁铁会直接松开。