(1)衔铁开始运动
由于磁场的存在,衔铁的受力情况如图1所示。衔铁所受合力为:F合=Fc-Fk,式中:Fc为通电线圈产生的磁场对衔铁的吸力(其大小和线圈激励电压、匝数、电阻以及磁导率有关);Fk为弹簧对衔铁的推力(和弹簧强度有关);当磁场强度增加到足以克服弹簧的推力时,即Fc》Fk时,衔铁开始向Fc方向运动。
(2)线圈中产生感应电流
衔铁的运动使通过线圈的磁通量增加,根据楞次定律,通过回路面积的磁通量增加会产生感应电流,感应电流所产生的磁通量将抵消原来磁通量的增加,因此可判断感应电流的方向和原电流方向相反。根据感应电动势计算公式,可得到线圈上产生的感应电动势为:
(N:线圈的匝数;S:线圈的横截面积;B:磁感应强度(由于衔铁运动,导致线圈内磁通量发生变化,如果衔铁运动位移相同,则dB为常数)),因此,感应电流为,线圈上的总电流为:,从上式可知,衔铁开始运动后,电流呈减小趋势。
(3)衔铁停止运动
当弹簧达到最大形变时,衔铁停止运动,穿过线圈的磁通量不再发生变化,感应电流消失,线圈上电流按衔铁运动前的变化规律进行变化,在电流曲线上即表现为吸合拐点。根据衔铁的受力情况,可得下式:Fc-Fk=ma,式中:m:衔铁的质量;a:衔铁的加速度;设衔铁的运动位移为l,根据运动公式: