Kandungan
Suatu solenoid adalah gegelung dawai yang jauh lebih panjang daripada diameternya yang menghasilkan medan magnet apabila arus mengalir melaluinya. Dalam praktiknya, gegelung ini dibalut dengan teras logam dan kekuatan medan magnet bergantung pada kepadatan gegelung, arus yang mengalir melalui gegelung dan sifat-sifat magnet teras.
Ini menjadikan solenoid sejenis elektromagnet, tujuannya untuk menghasilkan medan magnet yang terkawal. Medan ini boleh digunakan untuk pelbagai tujuan bergantung kepada peranti, daripada digunakan untuk menghasilkan medan magnet sebagai elektromagnet, untuk menghalang perubahan semasa sebagai induktor, atau untuk mengubah tenaga yang tersimpan dalam medan magnet ke tenaga kinetik sebagai motor elektrik .
Bidang Magnetik dari Derivasi Solenoid
Medan magnet dari suatu derivasi solenoid boleh didapati menggunakan Undang-undang Ampères. Kita mendapatkan
Bl = μ0NI
di mana B adalah kepadatan fluks magnet, l adalah panjang solenoid, μ0 adalah pemalar magnet atau kebolehtelapan magnet dalam vakum, N ialah bilangan giliran dalam gegelung, dan Saya adalah arus melalui gegelung.
Pembahagian keseluruhan oleh l, kita mendapatkan
B = μ0(N / l) I
di mana N / l adalah bertukar kepadatan atau bilangan lilitan per unit panjang. Persamaan ini digunakan untuk solenoid tanpa teras magnetik atau dalam ruang bebas. Pemalar magnet ialah 1.257 × 10-6 H / m.
The kebolehtelapan magnetik bahan adalah keupayaannya untuk menyokong pembentukan medan magnet. Sesetengah bahan adalah lebih baik daripada yang lain, jadi kebolehtelapan adalah tahap magnetisasi pengalaman material sebagai tindak balas kepada medan magnet. Ketelapan relatif μr memberitahu kita berapa banyak peningkatan ini berkenaan dengan ruang bebas atau vakum.
μ = μr__μ0
di mana μ adalah kebolehtelapan magnetik dan μr adalah relativiti. Ini memberitahu kita berapa banyak medan magnet meningkat jika solenoid mempunyai teras material yang melaluinya. Sekiranya kita meletakkan bahan magnet, contohnya, bar besi, dan solenoid yang dibalutinya, bar besi akan menumpukan medan magnet dan meningkatkan kepadatan fluks magnet B. Untuk solenoid dengan teras material, kita dapat memperoleh formula solenoid
B = μ (N / l) I
Kira Induktansi Solenoid
Salah satu tujuan utama solenoid dalam litar elektrik adalah untuk menghalang perubahan dalam litar elektrik. Sebagai arus elektrik mengalir melalui gegelung atau solenoid, ia mewujudkan medan magnet yang tumbuh dalam kekuatan dari masa ke masa. Ini medan magnet yang berubah-ubah menginduksi daya elektromotif di seluruh gegelung yang menentang aliran semasa. Fenomena ini dikenali sebagai induksi elektromagnetik.
The inductance, L, ialah nisbah di antara voltan teraruh v, dan kadar perubahan semasa Saya.
L = −v (_d_I/ d_t) _-1
Penyelesaian untuk v ini menjadi
v = -L (_d_I/ d_t) _
Menghasilkan Induktansi Solenoid
Undang-Undang Faradays memberitahu kami kekuatan EMF yang disebabkan oleh perubahan medan magnet
v = -NA (_d_B / _d_t)
di mana n adalah bilangan lilitan dalam gegelung dan A adalah bahagian keratan rentas gegelung. Membezakan persamaan solenoid berkenaan dengan masa, kita dapat
d_B /d_t = μ (N / l) (_ d_I / _d_t)
Menggantikan ini ke Undang-undang Faradays, kita mendapat EMF yang disebabkan oleh solenoid yang panjang,
v = - (μN2A / l) (_ d_I / _d_t)
Penggantian ini ke dalam v = -L (_d_I/ d_t) _ kami dapat
L = μN2A / l
Kita melihat induktansinya L bergantung kepada geometri gegelung - ketumpatan yang dimensi dan kawasan keratan rentas - dan kebolehtelapan magnet bagi bahan gegelung.