磁场设备—电磁铁

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）。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。

电磁铁的磁场大小主要与两个因素有关，一是所绕导线的匝数，二是导线所通电流的大小，二者的乘积我们可以总的看待为安匝数，一旦磁铁的外形尺寸确定，磁场大小就取决于安匝数的大小。当然，在实际应用的时候，磁场大小还与电磁铁极头之间的气隙大小有关，也与极头的尺寸大小有关，前者是由于空气中的磁导率很低（如硅钢片的相对磁导率可以达到7000-10000），会导致磁场衰减，后者则是跟磁通密度有关系。

电磁铁有一维、二维、三维之分，也可以根据实际情况进行定制设计，一维电磁铁是我们*常用到的，所谓一维，就是磁铁可以产生单个方向的磁场，磁铁有两个磁极，磁极中间的间隙可以放置我们需要测试的样品或者想要加磁场的装置等。磁场大小可以通过电流变化调节，可以定磁场做实验，也可以扫描磁场进行实验。

二维电磁铁可以产生两个方向的磁场，比如XY，包含四个磁极，根据磁铁的大小不同，每维磁场强度一般可以达到3900Gs、2600Gs，合成磁场可以按照根号2的关系计算。二维磁铁的磁场偏小，主要原因是在于，二维磁极之间在空间上相互干扰，使得磁极之间的间隙不能太小，从而导致磁场偏小。

三维电磁铁实际上是在二维电磁铁的基础上，中间加一维螺线管作为Z轴磁场，这种情况下，二维磁铁磁极与螺线管之间的空间相互干扰更为严重，使得磁场*大一般可以达到1500Gs、1500Gs、500Gs的水平。