A mágnesszelep olyan huzaltekercs, amely lényegesen hosszabb, mint az átmérője, amely mágneses teret generál, amikor az áram áthalad rajta. A gyakorlatban ez a tekercs egy fémes mag és a mágneses tér erőssége köré van tekerve függ a tekercs sűrűségétől, a tekercsen áthaladó áramtól és a mag.
Ez egy mágnesszelep egyfajta elektromágnes, amelynek célja vezérelt mágneses mező létrehozása. Ez a mező az eszköztől függően különböző célokra használható, attól kezdve, hogy elektromágnesként mágneses teret generálnak, induktorként akadályozni az áramváltozásokat, vagy a mágneses mezőben tárolt energiát elektromotorként kinetikus energiává alakítani.
A mágnesszelep mágneses mezője
A mágnesszelep mágneses terét aAmpère törvénye. Kapunk
Bl = \ mu_0 NI
holBa mágneses fluxus sűrűsége,la mágnesszelep hossza, μ0 a mágneses állandó vagy a vákuum mágneses permeabilitása,Na tekercsben lévő fordulatok száma, éséna tekercsen keresztüli áram.
Osztva az egészetl, kapunk
B = \ mu_0 (N / l) I
holN / laz afordul sűrűség
vagy az egységnyi hosszúságú fordulatok száma. Ez az egyenlet mágneses mag nélküli vagy szabad térben lévő mágnesszelepekre vonatkozik. A mágneses állandó 1,257 × 10-6 H / m.Amágneses permeabilitásegy anyagnak az a képessége, hogy támogassa a mágneses mező kialakulását. Egyes anyagok jobbak, mint mások, ezért az áteresztőképesség az a mágnesezettség mértéke, amelyet egy anyag mágneses mezőre reagálva tapasztal. A relatív permeabilitásμr megmondja, hogy ez mennyivel növekszik a szabad tér vagy a vákuum vonatkozásában.
\ mu = \ mu_r \ mu_0
holμa mágneses permeabilitás ésμr a relativitás. Ez megmondja, mennyit növekszik a mágneses tér, ha a mágnesszelep anyagi magja megy keresztül. Ha mágneses anyagot, például vasrudat helyezünk el, és a mágnesszelep köré van tekerve, a vasrúd koncentrálja a mágneses teret és növeli a mágneses fluxus sűrűségétB. Anyagmagú mágnesszelep esetén megkapjuk a mágnesszelep képletet
B = \ mu (N / l) I
Számítsa ki a mágnesszelep induktivitását
Az elektromos áramkörökben található mágnesszelepek egyik elsődleges célja az elektromos áramkörök változásainak megakadályozása. Amikor egy elektromos áram egy tekercsen vagy mágnesszelepen keresztül áramlik, mágneses mezőt hoz létre, amely idővel növekszik erősségében. Ez a változó mágneses mező elektromotoros erőt indukál a tekercsen, amely ellentétes az áramlással. Ezt a jelenséget elektromágneses indukciónak nevezik.
Az induktivitás,L, az indukált feszültség arányav, és az áram változásának sebességeén.
L = -v \ bigg (\ frac {dI} {dt} \ bigg) ^ {- 1}
Megoldásavez válik
v = -L \ frac {dI} {dt}
Mágnesszelep induktivitásának levezetése
Faraday törvényeelmondja nekünk az indukált EMF erősségét a változó mágneses térre reagálva
v = -nA \ frac {dB} {dt}
ahol n a tekercsben lévő fordulatok száma ésAa tekercs keresztmetszeti területe. Megkülönböztetve a mágnesszelep egyenletét az idő függvényében, megkapjuk
Helyettesítve ezt Faraday törvényében, megkapjuk az indukált EMF-et egy hosszú mágnesszelepre,
v = - \ bigg (\ frac {\ mu N ^ 2 A} {l} \ bigg) \ bigg (\ frac {dI} {dt} \ bigg)
Ezt behelyettesítvev = −L (dén/ dt)kapunk
L = \ frac {\ mu N ^ 2 A} {l}
Látjuk az induktivitástLa tekercs geometriájától - a fordulási sűrűségtől és a keresztmetszet területétől - és a tekercs anyagának mágneses permeabilitásától függ.