元器件使用知识——磁棒的种类和选用

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编者按:为了让初学者认识电路中常用的各种元器件以及掌握最基本使用方法,本园地内将刊出一系列有关稿件,希望这些文章在引导初学者入门中起到作用。

在晶体管收音机中,为了提高输入电路的选择性和灵敏度,常采用磁性天线。所谓磁性天线就是将收音机输入回路的电感线圈绕制在铁氧体材料的磁棒上,见图1(a)。

图1
图1 🔍原图 (761×677)

磁性天线在电路中的电符号见图1(b),其中粗黑线表示磁棒(不论扁磁棒还是圆磁棒),用螺旋线表示电感线圈。磁棒具有较强的导磁能力,它能聚集空间无线电波中的磁力线,见图2,在磁棒上的线圈中感应出比较大的信号电压,使灵敏度提高。另一方面,由于电台发送的无线电波中磁场的方向是水平的,所以当磁性天线水平放置并且轴线的垂直方向指向电台时,见图3(a),会聚集最多的磁力线,得到最大的信号电压;而磁棒轴线方向指向电台时,见图3(b),感应信号电压大大减少。即这种天线有很强的方向性。在使用收音机时,正确选择磁性天线的方向,可使所接受的电台信号最大、其它电台或干扰信号最小,这就提高了收音机的选择性和抗干扰能力。

图2
图2 🔍原图 (568×350)
图3
图3 🔍原图 (866×417)

磁棒是用一种叫做“软磁铁氧体”的磁性材料制成的。它由铁和其他一种或几种金属元素(如锰、镍、锌等)组成的复合氧化物。铁氧体早些时期被称为“铁淦氧”。因为其生产过程是用陶瓷工艺,故工业上有时又被叫做“磁性瓷”。这种磁性材料具有较高的导磁率和电阻率,适用于各种高频电路中。在收音机中,除了磁性天线外,中频变压器和振荡线圈的磁心,也是用这种材料做成的。

一、磁棒的种类

常用的磁棒,按使用频率来区分有两类,一类为中波磁棒,另一类为短波磁棒。中波磁棒是一种初始导磁率(μi)为400的MX型锰锌铁氧体。锰锌磁棒的初始导磁率较高,但高频损耗较大,只能适用于工作频率在1.6MHz以下的中波段。短波磁棒的初始导磁率分别为60或40的NX型镍锌铁氧体,它的初始导磁率较小,高频损耗小,能在频率较高(工作频率分别为12MHz和26MHz以下)的短波段工作。表1中列出了各种磁棒的主要性能,供读者参考。

图4
图4 🔍原图 (868×347)

便携式中、短波收音机的机壳较小,一般用一小段中波磁棒和一小段短波磁棒粘在一起使用,见图4(a)。中、短波线圈分别套在两段磁棒上。由于中波磁棒的高频损耗较大,使短波信号损耗增加,所以短波段的灵敏度受到一定的影响。在台式或大型的便携式中、短波收音机中,采用两根磁棒,见图4(b)。中波独用中波磁棒,短波独用短波磁棒,这样的收音机,中、短波不仅可以不用外接天线收听,并且有较高的灵敏度和良好的选择性。这种方案的缺点是磁性天线所占的地方较大,而且布局困难。

图5
图5 🔍原图 (857×637)

磁棒从外形来区分,有扁形和圆形两种。扁形磁棒比圆形磁棒省位置,较适宜在袖珍或小型收音机中使用。圆形磁棒比扁形磁棒的机械强度高,磁棒可以做得长一些。两种形状的磁棒,只要长度和横截面积都相同,使用效果也一样。

常用国产磁棒规格见表2。

图6
图6 🔍原图 (917×1565)

二、磁棒的选用

1.应根据工作频率,合理地选用磁棒,不要选错。如果中波段错用短波磁棒,则因为短波磁棒的μi较低,套在磁棒上的线圈的电感量不够,即使增加线圈的匝数达到所需要的电感量,也会因短波磁棒比中波磁棒接收电磁波的能力小得多,使收音机的灵敏度很低。如果短波段使用中波磁棒,μi虽然高,但高频损耗较大,即使减少线圈的匝数达到所需的电感量,灵敏度也是很低的。

2.在机壳允许的条件下,尽量选用长一些的磁棒,这对提高收音机的灵敏度是有利的。但是,灵敏度并不随磁棒的增长而按比例增加。当磁棒超过200毫米时,灵敏度的提高就不显著了。

3.尽量选购表面涂有绝缘漆的磁棒,即看上去表面较光洁的。用这样的磁棒制作的磁性天线的性能比较稳定。

三、两类磁棒的区分

1.目测法:锰锌铁氧体晶粒较大,结构比较紧密,呈黑色。镍锌铁氧体晶粒细而小,并且是多孔结构,常呈棕色。为了便于区分,在正品的中波磁棒上,涂黑色绝缘漆,有的端面涂有绿色漆;而在正品的短波磁棒上,涂灰色绝缘漆,有的端面涂有红色漆。

2.测试法:利用两种磁棒的电阻率ρ不同来区分。锰锌铁氧体的电阻率比较低,约在10\(^{3}\)Ω·cm以下,而镍锌铁氧体的电阻率较高,约105~10\(^{8}\)Ω·cm。具体测法是:在磁棒的两边,擦清绝缘漆,用6B铅笔涂一下作电极,见图5。把万用表拨至10k档,中波磁棒的电阻小于150kΩ,而短波磁棒的电阻很大,表针基本不动。

图7
图7 🔍原图 (372×249)

四、几点注意

1.磁棒很脆,初学者在使用时要注意防止跌断。若断了可以粘合起来使用,粘合剂常用502胶水或用常温下固化的环氧树脂。粘合时要使两断面正好吻合,使粘合处的空隙尽可能小,以减少损耗。

2.磁棒很硬,不易加工。如需要截断磁棒,可采用电切割方法,见图6。切割时用220伏交流电,用两支万用表的表笔作电极,在电路中串联一个60~100W的电灯泡,切割时,先在磁棒要截断处用2B铅笔画一圈做导电环,然后用两电极接触导电环的两边,接通220伏交流电,几秒钟,待灯泡发亮时,磁棒就沿笔迹截断了。切割时务请注意人身安全。

图8
图8 🔍原图 (666×405)

3.在安装磁棒时,请不要靠近扬声器的磁钢或其它金属物,以免使磁棒的导磁率降低。磁性天线也不能靠近中放和检波级,以免产生自激。(周富发)