Obsah
Solenoid je cievka drôtu, ktorá je podstatne dlhšia ako jeho priemer a ktorá generuje magnetické pole, keď ním prechádza prúd. V praxi je táto cievka ovinutá okolo kovového jadra a sila magnetického poľa závisí od hustoty cievky, prúdu prechádzajúceho cievkou a magnetických vlastností jadra.
Vďaka tomu je solenoid typom elektromagnetu, ktorého účelom je generovať riadené magnetické pole. Toto pole sa môže použiť na rôzne účely v závislosti od zariadenia, od použitia na generovanie magnetického poľa ako elektromagnetu, na zabránenie zmenám prúdu ako induktora alebo na konverziu energie uloženej v magnetickom poli na kinetickú energiu ako elektrický motor. ,
Magnetické pole derivácie solenoidu
Magnetické pole derivácie solenoidu sa dá zistiť pomocou Ampèresov zákon, Dostaneme
Bl = μ0NI
kde B je hustota magnetického toku, l je dĺžka solenoidu, μ0 je magnetická konštanta alebo magnetická permeabilita vo vákuu, N je počet závitov vo zvitku a ja je prúd cez cievku.
Rozdelenie na celé l, dostaneme
B = μ0(N / l) I
kde N / l je zmení hustotu alebo počet otočení na jednotku dĺžky. Táto rovnica platí pre solenoidy bez magnetických jadier alebo vo voľnom priestore. Magnetická konštanta je 1,257 × 10-6 H / m.
magnetická priepustnosť Materiál je jeho schopnosť podporovať tvorbu magnetického poľa. Niektoré materiály sú lepšie ako iné, takže priepustnosť je miera magnetizácie, ktorú materiál prežíva v reakcii na magnetické pole. Relatívna priepustnosť μr hovorí, o koľko sa to zvyšuje s ohľadom na voľný priestor alebo vákuum.
μ = μr__μ0
kde μ je magnetická priepustnosť a μr je relativita. To nám hovorí o tom, koľko sa magnetické pole zvyšuje, ak má solenoid materiálne jadro, ktoré ním prechádza. Ak sme umiestnili magnetický materiál, napríklad železnú tyčinku, a solenoid sa obalí okolo nej, železná tyčinka koncentruje magnetické pole a zvyšuje hustotu magnetického toku B, Pre solenoid s materiálnym jadrom získame solenoidový vzorec
B = μ (N / l) I
Vypočítajte indukčnosť solenoidu
Jedným z primárnych cieľov solenoidov v elektrických obvodoch je zabrániť zmenám v elektrických obvodoch. Keď elektrický prúd tečie cievkou alebo solenoidom, vytvára magnetické pole, ktoré časom narastá. Toto meniace sa magnetické pole indukuje elektromotorickú silu cez cievku, ktorá je proti prúdu. Tento jav je známy ako elektromagnetická indukcia.
Indukčnosť, L, je pomer medzi indukovaným napätím protia rýchlosť zmeny aktuálneho stavu ja.
L = −v (_d_I/ D_t) _-1
Riešenie pre proti to sa stáva
v = −L (_d_I/ D_t) _
Odvodenie indukčnosti solenoidu
Zákon z minulosti hovorí o sile indukovaného EMF v reakcii na meniace sa magnetické pole
proti = -na (_d_B / _d_t)
kde n je počet zákrutov v cievke a je plocha prierezu cievky. Rozlišujeme solenoidovú rovnicu s ohľadom na čas
d_B /d_t = μ (N / l) (_ d_I / _d_t)
Nahradením tohto do Faradaysovho zákona dostaneme indukovaný EMF na dlhý solenoid,
v = - (μN2A / l) (_ d_I / _d_t)
Nahrádza to do v = −L (_d_I/ d_t) _ dostaneme
L = μN2A / l
Vidíme indukčnosť L závisí od geometrie cievky - hustoty zákruty a prierezu - a magnetickej priepustnosti materiálu cievky.