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警报!有人“搬”书

2016-07-25曲哲

科学Fans 2016年6期
关键词:发射极基极磁条

曲哲

安静的书店门口默默伫立着几道冷冰冰的小对门,这设计不仅少了点迎宾的热情,也没瞧出有门神的威严。这时,偷书的“绑腿党”穿着裤脚宽大的裤子,把书小心地塞进去用绳子绑好,然后准备跨过这些冰冷小对门,跟着就出门“卸货”。哔哔哔,守在门口处的“保镖”报警器突地作响,这严阵以待、毫不松懈的架势完美地彰显了其“max的保镖力”。

磁场的产生

当报警器正常工作时,隐藏在报警门里边的两个线圈通电,由电生磁原理产生磁场。两扇门板内分别有两个通电线圈,被称为螺线管。通电后,螺线管的每一匝都会产生磁场,在相邻两匝之间,由于磁场方向相反,总的磁场相抵消;而在螺线管内部和外部,每一匝线圈产生的磁场互相叠加起来,使两个螺线管的N、S极相对,这样两个螺线管之间就产生了一个较强的磁场。

这里说到的电磁感应现象对同学们来说再熟悉不过了:闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流。闭合线圈面积不变,改变磁场强度,磁通量也会改变,也会产生电磁感应现象。其完整的定义是:因磁通量变化产生感应电动势的现象。

传统上有两种改变通过电路的磁通量的方式。感应电动势改变的是自身的磁场,例如改变生成场的电流(例如变压器);而动生电动势改变的是磁场中的整个或部分电路的运动(例如同极发电机)。当我们进入报警门,产生的感应电动势就是动生电动势。

图书防盗磁条:小身材大用处

图书防盗磁条也称为EM防盗磁条,所用的材料包括钴、镍、铁、硅、硼等金属。磁条被加入书中,由不干胶纸固定。正是这种固定对磁条产生一定的束缚力,在磁条进入防盗通道磁场时,磁条就会被磁化,由于电磁感应定律切割磁感线,就会产生感应电流。

同时,也有一些不同方法制造的磁条,例如射频识别磁条,是在条码标签的下面集成一个LC振荡电路,能发射无线电波;声磁识别磁条,是使用磁玻莫合金制造的,其成分主要是铁和镍;复合磁条,是在玻莫合金上再贴上几片半硬性材料制作而成的。

放大电路显神通

接下来,在两个门板上分别装有电压放大电路,一般来讲,放大电路是由三极管作为主要原件组成的。以NPN型硅三极管为例,我们定义从基极B到发射极E的电流叫做基极电流Ib;把从集电极C到发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向全部都是从发射极流出的。

不要小看三极管的放大作用。集电极电流会受基极电流的控制,基极电流很小的变化,会引起集电极电流发生很大的变化,且变化还满足一定的比例关系:集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍,即电流变化被放大了β倍,所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β一般远大于1,例如几十、几百)。如果我们将一个变化很小的信号加到基极跟发射极之间,就会引起基极电流Ib产生变化,Ib变化被放大后,导致Ic发生大的变化。如果集电极电流Ic流过一个电阻R,根据欧姆定律U=RI可以计算得出,这个电阻上的电压就会发生很大的变化。在这个电阻上并联一个报警的声音装置,当没有消磁的书籍从图书馆或者书店带出时,报警声就会立马让偷盗者现出原形了。

如今,小偷们个个都“训练有素”,手段越来越多,看吧,先前的“绑腿党”就企图利用他的大棉衣,偷偷将书“搬”出门。但是,有了门口的“保镖”报警器,这可没那么容易。即使面对专业的小偷,书店、图书馆也各有各的招儿。想逃出警报的手掌心,还没这道门儿!

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