솔레노이드는 전류가 통과 할 때 자기장을 생성하는 직경보다 훨씬 긴 와이어 코일입니다. 실제로이 코일은 금속 코어와 자기장의 강도를 감싸고 있습니다. 코일 밀도, 코일을 통과하는 전류 및 핵심.
이것은 솔레노이드를 전자석의 일종으로 만들고 그 목적은 제어 된 자기장을 생성하는 것입니다. 이 필드는 전자석으로 자기장을 생성하는 데 사용되는 것부터 장치에 따라 다양한 용도로 사용될 수 있습니다. 인덕터로서 전류 변화를 막거나 자기장에 저장된 에너지를 전기 모터로서 운동 에너지로 변환합니다.
솔레노이드 유도의 자기장
솔레노이드 유도의 자기장은 다음을 사용하여 찾을 수 있습니다.Ampère의 법칙. 우리는
Bl = \ mu_0 NI
어디비자속 밀도,엘솔레노이드의 길이, μ0 자기 상수 또는 진공에서의 자기 투자율,엔코일의 회전 수,나는코일을 통과하는 전류입니다.
다음으로 나누기엘, 우리는
B = \ mu_0 (N / l) 나
어디N / l이다밀도를 바꾼다또는 단위 길이 당 회전 수. 이 방정식은 자기 코어가 없거나 여유 공간이없는 솔레노이드에 적용됩니다. 자기 상수는 1.257 × 10입니다.-6 H / m.
그만큼투자율물질의 자기장 형성을 지원하는 능력입니다. 일부 재료는 다른 재료보다 낫기 때문에 투자율은 재료가 자기장에 반응하여 경험하는 자화 정도입니다. 상대 투자율μ아르 자형 자유 공간이나 진공에 대해 얼마나 증가하는지 알려줍니다.
\ mu = \ mu_r \ mu_0
어디μ자기 투자율이고μ아르 자형 상대성 이론입니다. 이것은 솔레노이드에 재료 코어가 통과하는 경우 자기장이 얼마나 증가하는지 알려줍니다. 철봉과 같은 자성 물질을 놓고 솔레노이드를 감싸면 철봉이 자기장을 집중시키고 자속 밀도를 증가시킵니다비. 재료 코어가있는 솔레노이드의 경우 솔레노이드 공식을 얻습니다.
B = \ mu (N / l) I
솔레노이드의 인덕턴스 계산
전기 회로에서 솔레노이드의 주요 목적 중 하나는 전기 회로의 변화를 방해하는 것입니다. 전류가 코일 또는 솔레노이드를 통해 흐르면 시간이 지남에 따라 강도가 증가하는 자기장을 생성합니다. 이 변화하는 자기장은 코일을 가로 질러 전류 흐름에 반대하는 기전력을 유도합니다. 이 현상을 전자기 유도라고합니다.
인덕턴스,엘, 유도 전압 사이의 비율V, 그리고 현재의 변화율나는.
L = -v \ bigg (\ frac {dI} {dt} \ bigg) ^ {-1}
해결V이것은된다
v = -L \ frac {dI} {dt}
솔레노이드의 인덕턴스 유도
패러데이의 법칙변화하는 자기장에 대한 반응으로 유도 된 EMF의 강도를 알려줍니다.
v = -nA \ frac {dB} {dt}
여기서 n은 코일의 회전 수이고ㅏ코일의 단면적입니다. 시간과 관련하여 솔레노이드 방정식을 미분하면
이것을 패러데이의 법칙으로 대체하면 긴 솔레노이드에 대해 유도 된 EMF를 얻습니다.
v =-\ bigg (\ frac {\ mu N ^ 2 A} {l} \ bigg) \ bigg (\ frac {dI} {dt} \ bigg)
이것을 다음으로 대체v = −L (디나는/디티)우리는 얻는다
L = \ frac {\ mu N ^ 2 A} {l}
우리는 인덕턴스를 본다엘코일의 형상 (회전 밀도 및 단면적)과 코일 재료의 투자율에 따라 달라집니다.