【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第三章磁场

【山话||  本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳；热量的单位卡路里等于4.186焦耳；电荷的单位静库（1库伦=3×10⁹静库）；电势的单位静伏等于300伏特。另外这套老教材中力的单位常用公斤、克等，但如今是不允许的，力是不能使用质量单位的。】 

§3-3磁感应和电磁铁

1、磁感应

【01】在图3·19上有一根铁钉，它原来没有磁性，所以不能吸引铁屑。当我们把一个磁体移近铁钉之后，它就能够吸引铁屑了，也即具有了磁性。这说明，铁钉被近旁的磁体磁化了，或说被磁体的磁场磁化了。

【02】在原来没有磁性的铁棒上，用绝缘导线（即有绝缘包皮的导线）绕成螺线管形（如图3·20所示）。当电流通过螺线管线圈时，铁棒就具有了磁性，能够吸引铁屑或小铁钉。这说明，铁棒被螺线管里的电流的磁场磁化了。

【03】物质在磁场中被磁化的现象叫做磁感应。实验证明，所有铁磁性物质都能够被磁场感应。铁磁物质被感应磁化后，又产生附加磁场，这就大大地加强了原来的磁场强度。实验指出，有些物质（如铁和钢）磁化后的附加磁场比原有的磁场强几千倍以上，而另一些物质（如钴、镍等)磁化后的附加磁场只比原有的磁场强几十倍或几百倍。由此可知，不同的物质被磁化的程度是不同的。

【04】把铁磁物质放在通电螺线管里磁化。断电以后，它们的磁性并不完全失去，而是有不同程度的保留。这种被保留下来的磁性叫做剩磁。软铁保留磁性的本领最小，在断电以后它几乎立即失去全部的磁性，所以经常被利用来制造电磁铁。钢和一些合金保留磁性的本领很大，所以被经常用来制造永磁体。

2、电磁铁

【05】在螺线管里加一个软铁心，就制成了一个最简单的电磁铁。通常应用的电磁铁大多是蹄形的（如图3·21所示），或条形的（如图3·22所示）。图3·23表示一只电磁起重机上的大型电磁铁。它的内部是一只蹄形电磁铁，我们可以用它来搬运重大的铁器。

【06】实验和理论都指出，如果螺线管上导线的匝数越多，导线上的电流越强，那么电磁铁的作用也就越强。因此，我们可以按照需要来决定螺线管上导线的匝数和通过螺线管导线的电流强度。

【07】电磁铁在日常生活和生产技术上都有广泛的应用。

(1)电铃

【08】图3·24所示的是一套电铃装置。图中 E 是一个蹄形电磁铁；靠近磁极的地方有一个用软铁制成的弹簧振子，它的上端固定，下端与铃锤 H 相联；C 是一个小螺丝（铜制）。电路的连接如图所示。当我们揿下电钮 P 以接通电路时，电流通过螺线管而使铁心磁化，同时吸引振子向左运动，并带动小锤 H 敲打铃 A  。当振子向左运动时，电路在 C 处断开（簧片 S 与螺丝钉 C 分开），于是铁心失去了磁性，在弹簧的弹力作用下振子向右运动恢复原位，这就又重行接通了 C 处的电路。在电磁铁和弹簧片的交替作用下，振子不断地左右摆动，小锤 H 也就不断地敲打铃 A，直到我们松开电钮 P 为止。

(2)电报

【09】图3·25是说明电报工作原理的简图。A 是发报机构，B 是收报机构。发报机的主要装置是一个铜制的发报电键 K 和一组电池。收报机的主要装置是一个由电磁铁操纵的符号记录器；其中 W 和 W' 是两个能够匀速转动的轮子，R 是一个滚轴。W 上卷着空自的纸条，绕过 R 后接在W'上，收报时匀速转动 W'，使 W 上的纸条逐渐卷上 W'  。在靠近电磁铁 M 的一极处有一个铁制的杠杆 CF，F 是一个带有墨水的薄边小轮。为了节用铜，电路的一部分是铜导线，另一部分是借用地面（潮湿的泥土是相当好的导体），称为地线。当发报人揿下电键时，电路接通，电磁铁 M 就吸引杠杆的 C 端向下，同时小轮 F 却向上压紧纸条并留下画痕。发报人松开电键时，电路断开，M 就失去了磁性，这时在弹簧 S 作用下，小轮 F 离开了纸条。揿电键的时间长一些，F 轮就在纸条上画下一条长痕(——)；揿的时间短一些，它就在纸条上画下一个短痕(·)。按照规定把(——)和(·)组织起来，就表达了一定的文字意义。

【10】我国通常用的电报符号有十个，每个符号代表一个数目字（如图3·26所示）。每四个数目字组成一个字，例如：0022（中）5478（华）0086（人）3046（民）0364（共）0735（和）0948（国）5502（万）2979（岁）。

【11】实际应用的电报机比上面所讲的要复杂得多，并且在每一个电报局里都有发报机和收报机。图3·27表示最简单的收、发装置俱备的电报机。

(3)电磁替续器

【12】在自动控制和远距离操纵方面，替续器是一种很重要的装置。替续器的工作原理是利用弱电流电路的接通或断开，来控制另一个强电流电路的接通或断开，从而改变这个电路上的用电情况。用电磁铁做成的替续器叫做电磁替续器。

【13】图3·28表示一个电磁替续器的遥控示意图。整个系统包含两个电路。一个是弱电流电路，用电池做电源，串联着一个电键 K 和一个电磁替续器 E  。一个是强电流的电路，和电源串联的是一系列的电解池。电键 K 可以装在距离电解池很远的地方。只要一揿下电键 K、C 处的电路就被接通，电解池就开始工作；一松开电键 K、C 处电路就被断开，电解池就停止工作。

(4)电磁选矿机

【14】在治铁厂里为了从铁矿中去除不含铁的砂石，在制造纯净玻璃的工厂里为了从砂石中清除含铁的杂质，都可应用电磁选矿机。图3·29是电磁选矿机的构造示意图。大滚筒 R 是一个强电磁铁，当由传送带 B 传送来的矿石到达大滚筒处时，铁磁物质被隔着皮带的磁铁所吸，要等它转到皮带下方才离开滚筒落入 T 槽，非铁磁物质却直接跌入碎石机 M 中被轧成粉末。

习题3-3

1、要使如附图所示的软铁棒变成左端是 N 极右端是 S 极的电磁铁，应当怎样绕导线并怎样通电？试作图表示。

2、要使附图所示的蹄形软铁变成 N 极在上、S 极在下的电磁铁，应当怎样绕导线并怎样通电？（作图表示）

3、在蹄形软铁棒上绕通电导线，问导线怎样绕法才能不发生磁化的现象？

4、试详细说明图3·27所示的电报机之工作原理。

5、试作简图来说明电铃的工作原理。

6、试详细说明图3·28中的替续器的工作过程。

7、下图是电磁替续器的示意图，其中 P 是铁片，F 是弹簧，K 代表工作电路的电键。试分析说明这种替续器的工作原理。