Sisu
Solenoid on läbimõõdust oluliselt pikem traatmähis, mis tekitab magnetvälja, kui vool sellest läbi läheb. Praktikas on see mähis mähitud ümber metallilise südamiku ja magnetvälja tugevus sõltub mähise tihedusest, pooli läbivast voolust ja südamiku magnetilistest omadustest.
See muudab solenoidi elektromagneti tüübiks, mille eesmärk on luua kontrollitav magnetväli. Seda välja saab kasutada erinevatel eesmärkidel, sõltuvalt seadmest, alates magnetvälja tekitamisest elektromagnetina, voolu muutuste takistamiseks induktiivpoolina või magnetväljas salvestatud energia muundamiseks kineetiliseks energiaks elektrimootorina .
Solenoidi derivatsiooni magnetväli
Solenoidi derivaadi magnetvälja saab leida kasutades Ampèrese seadus. Saame
Bl = μ0NI
kus B on magnetvoo tihedus, l on solenoidi pikkus, μ0 on magnetiline konstant või magnetiline läbilaskvus vaakumis, N on mähises olevate pöörete arv ja Mina on mähise kaudu kulgev vool.
Jagatuna kogu kaupa l, saame
B = μ0(N / l) I
kus N / l on pöörde tihedus või pöörde arv pikkusühiku kohta. See võrrand kehtib magnetiliste südamiketa või vabas ruumis asuvate solenoidide puhul. Magnetkonstant on 1,257 × 10-6 H / m.
magnetiline läbilaskvus Materjali väärtus on selle võime toetada magnetvälja moodustumist. Mõned materjalid on paremad kui teised, seega on läbilaskvus materjali magnetiseerumise aste, mida materjal reageerib magnetväljale. Suhteline läbilaskvus μr ütleb meile, kui palju see suureneb vaba ruumi või vaakumi suhtes.
μ = μr__μ0
kus μ on magnetiline läbilaskvus ja μr on relatiivsus. See ütleb meile, kui palju magnetväli suureneb, kui solenoidil on materjali läbiv tuum. Kui paigutame magnetilise materjali, näiteks raudvarda, ja solenoid on selle ümber mähitud, kontsentreerib raudvarras magnetvälja ja suurendab magnetvoo tihedust B. Materiaalse südamikuga solenoidi jaoks saame solenoidi valemi
B = μ (N / l) I
Arvutage solenoidi induktiivsus
Elektriliste vooluahelate solenoidide üks peamisi eesmärke on takistada muutusi elektriskeemides. Kui elektrivool voolab läbi mähise või solenoidi, loob see magnetvälja, mis aja jooksul tugevneb. See muutuv magnetväli kutsub esile mähise elektromagnetilise jõu, mis vastandub voolule. Seda nähtust nimetatakse elektromagnetiliseks induktsiooniks.
Induktiivsus, L, on indutseeritud pinge suhe vja voolu muutuse kiirus Mina.
L = −v (_d_I/ d_t) _-1
Lahendamine v sellest saab
v = −L (_d_I/ d_t) _
Solenoidi induktiivsuse tuletamine
Faraday Seadus ütleb meile indutseeritud EMF tugevuse vastuseks muutuvale magnetväljale
v = −nA (_d_B / _d_t)
kus n on keerdude arv mähises ja A on mähise ristlõikepindala. Eristades solenoidvõrrandit aja suhtes, saame
d_B /d_t = μ (N / l) (_ d_I / _d_t)
Asendades selle Faraday seadusega, saame indutseeritud EMF pika solenoidi jaoks,
v = - (μN2A / l) (_ d_I / _d_t)
Selle asendamine v = −L (_d_I/ d_t) _ saame
L = μN2A / l
Me näeme induktiivsust L sõltub mähise geomeetriast - pöörde tihedusest ja ristlõikepindalast - ning mähise materjali magnetilisest läbilaskvusest.