請問磁卡的工作原理是什么？上面的黑條有什么作用

熱心網友

磁卡的工作原理 　一．磁學的基本概念 　　按照電磁學理論，可把磁性體假定是由許多非常細小的磁疇所構成的。磁疇的體積很小，較大的磁疇只有10-7～10-3cm，每一個磁疇包含有1012～1015個分子，本身有南極和北極，相當于一塊小小的永久磁鐵。磁性體在未經磁化的情況下，這些磁疇的排列是雜亂無章的，這時，彼此的磁性互相抵消，就整體來說，對外并不顯示磁性。如果我們使磁性體外面的線圈通上電流，磁性體由于處于磁場內，磁疇受到磁化力的影響，就產生一種趨向于統一排列的趨勢，如外部磁化力不夠強，磁疇排列的方面還不能完全一致，彼此互相抵消磁力的現象不能完全消除，磁性體對外所顯示的磁性還不能達到最大值。如果使用磁性體磁化強度再增加，磁疇的排列就更趨整齊，這時磁性體的磁性達到最大值。此后，盡管再增加線圈的電流，磁性體也不會有更大的磁性。換句話說，磁性體在此時的磁力線已經達到飽和的程度。當外界的磁場消失，磁性體磁疇的排列仍保持整齊的狀態，這就是永久磁體。 　　1。 磁場、磁力線、磁通、磁感應強度 　　（1）磁場是存在于磁體、電流和運動電荷周圍空間的一種特殊形態的物質。 　　磁場的基本特性是對處于其中的磁體、電流和運動電荷有磁場力的作用。 　　磁場的來源是永久磁體、電流、運動電荷。 　　（2）磁力線是一種對磁場的情況假想的形象描述。磁力線的方向與指南針N極所指的方向一致，通過磁場內某一截面積的磁力線總數叫磁通，用φ表示，單位為韋（Wb）。 　　通過與磁力線垂直方向的單位面積的磁力線數目叫磁力線的密度，也叫磁通密度或磁感應強度，用B表示，單位為特（T）。 2。 磁場強度和磁導率 　　磁通、磁感應強度皆因介質而異。為了定義一個與介質無關的量，把真空中的磁感應叫做磁化力或磁場強度，用H表示，單位為安每米（A／m）。B與H的比值叫磁導率，用 μ表示，即μ＝B／H。 　　實驗證明：空氣的μ＝1；鐵磁材料（鐵、坡莫合金等）的μ可達幾千或幾萬。 　　3。 磁滯回線 　　在各種磁介質中，最重要的是以鐵為代表的一類磁性很強的物質，它們叫鐵磁體。在鐵磁材料中，磁導率μ不是常數，它隨H而變，也因原來的磁化情況而異。在磁場中，鐵磁體的磁感應強度與磁場強度的關系可用曲線來表示，當磁化磁場作周期的變化時，鐵磁體中的磁感應強度與磁場強度的關系是一條閉合線，這條閉合線叫做磁滯回線。 　　每一種鐵磁材料各有不同的磁滯回線，磁滯回線是研究鐵磁材料磁特性的基礎。 　　二、磁卡記錄原理 　　 記錄磁頭由內有空隙的環形鐵芯和繞在鐵芯上的線圖構成。磁卡是由一定材料的片基和均勻地涂布在片基上面的微粒磁性材料制成的。在記錄時，磁卡的磁性面以一定的速度移動，或記錄磁頭以一定的速度移動，并分別和記錄磁頭的空隙或磁性面相接觸。磁頭的線圈一旦通上電流，空隙處就產生與電流成比例的磁場，于是磁卡與空隙接觸部分的磁性體就被磁化。如果記錄信號電流隨時間而變化，則當磁卡上的磁性體通過空隙時（因為磁卡或磁頭是移動的），便隨著電流的變化而不同程度地被磁化。磁卡被磁化之后，離開空隙的磁卡磁性層就留下相應于電流變化的剩磁。 　　 如果電流信號（或者說磁場強度）按正弦規律變化，那么磁卡上的剩余磁通也同樣按正弦規律變化。當電流為正時，就引起一個從左到右（從N到S）的磁極性；當電流反向時，磁極性也跟著反向。其最后結果可以看作磁卡上從N到S再返回到N的一個波長，也可以看作是同極性相接的兩塊磁棒。這是在某種程度上簡化的結果，然而，必須記住的是，剩磁Br是按正弦變化的。當信號電流最大時，縱向磁通密度也達到最大。記錄信號就以正弦變化的剩磁形式記錄，貯存在磁卡上。 　　三、磁卡工作原理 　　磁卡上面剩余磁感應強度Br在磁卡工作過程中起著決定性的作用。磁卡以一定的速度通過裝有線圈的工作磁頭，磁卡的的外部磁力線切割線圈，在線圈中產生感應電動勢，從而傳輸了被記錄的信號。當然，也要求在磁卡工作中被記錄信號有較寬的頻率響應、較小的失真和較高的輸出電平。 　　一根很細的金屬直線可以作為一個簡單的重放設備。金屬直線與磁卡緊貼，方向垂直于磁卡運行方向，磁卡運行時，金屬直線切割磁力線而產生感應電動勢，電動勢的大小與切割的磁力線成正比。當磁卡的運行速度保持不變時，金屬直線的感應電動勢與磁卡表面剩余磁感應強度成正比，而導體中的感應電動勢可由下式表示： e=BrWv 　　式中Br－表面剩余磁感應強度； 　　W－記錄道跡的寬度； 　　v－重放時磁卡的運行速度。 　　在Br=2πf/vφrmcos2πft的情況下，綜合Br和e的關系式，得到 　　e=2πfWφrmcos2πft 　　當然，用一根金屬線作磁卡工作設備，由于輸出很小，故而是不實用的。 　　而磁頭是用高導磁系數的軟磁材料制成的鐵芯，上面纏有繞組線圈，磁頭前面有一條很窄的縫隙，這時進入工作磁頭的磁卡磁通量而言，可以看作是兩個并聯的有效磁阻，即空隙的磁阻和磁頭鐵芯的磁阻。因為空隙的有效磁阻遠大于工作磁頭鐵芯的磁阻，所以磁卡上磁通量的絕大部分輸入到磁頭鐵芯，并與工作磁頭上線圈繞組發生交連，因而感應出電動勢，在這種情況下，單根金屬重放線所得到的感應電動勢公式完全適用于環形磁卡工作磁頭，只是比例系數不同而已。 　　設N為線圈的匝數，m為與工作磁頭鐵芯的大小和磁性有關的系數，則環形工作磁頭繞組中所產生的感應電動勢為： 　e=2πfWmNφrmcos2πft 　　因為在工作磁繞組中所感應的電動勢正比于磁通的變化率，即電動勢e∝By∝ 頻率f。在記錄時i=Isinwt，縱向剩磁密度Bx∝i（傳遞曲線的直線部分），所以，Bx=K1Isinwt。由于By∝dbx/dt,e∝By，所以，e=K2Iwcoswt。這里的K2取決于工作磁頭的效率、匝數、磁帶材料等。這些公式還表明：輸出電壓正比記錄電流；輸出電壓正比于信號頻率；輸出電壓得到90°的相應變化（即由正弦項改變到余弦項）。 。