โซลินอยด์เป็นขดลวดที่ยาวกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางที่สร้างสนามแม่เหล็กอย่างมากเมื่อกระแสไหลผ่าน ในทางปฏิบัติ ขดลวดนี้พันรอบแกนโลหะและความแรงของสนามแม่เหล็ก ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของขดลวด กระแสที่ไหลผ่านขดลวดและคุณสมบัติทางแม่เหล็กของ แกน
สิ่งนี้ทำให้โซลินอยด์เป็นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่ควบคุม ฟิลด์นี้สามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ได้ ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ ตั้งแต่การใช้เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า เพื่อขัดขวางการเปลี่ยนแปลงของกระแสในฐานะตัวเหนี่ยวนำ หรือเพื่อแปลงพลังงานที่เก็บไว้ในสนามแม่เหล็กให้เป็นพลังงานจลน์ในฐานะมอเตอร์ไฟฟ้า
สนามแม่เหล็กของการกำเนิดโซลินอยด์
สนามแม่เหล็กของการกำเนิดโซลินอยด์สามารถพบได้โดยใช้กฎของแอมแปร์. เราได้รับ
Bl=\mu_0 NI
ที่ไหนบีคือ ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กlคือ ความยาวของโซลินอยด์ μ0 คือ ค่าคงที่แม่เหล็กหรือการซึมผ่านของแม่เหล็กในสุญญากาศนู๋คือจำนวนรอบในขดลวดและผมคือกระแสที่ไหลผ่านขดลวด
หารตลอดโดยl, เราได้รับ
B=\mu_0(N/l) ฉัน
ที่ไหนไม่มีคือเปลี่ยนความหนาแน่นหรือจำนวนรอบต่อหน่วยความยาว สมการนี้ใช้กับโซลินอยด์ที่ไม่มีแกนแม่เหล็กหรือในที่ว่าง ค่าคงที่แม่เหล็กคือ 1.257 × 10-6 ชม./ม.
การซึมผ่านของแม่เหล็กของวัสดุคือความสามารถในการรองรับการก่อตัวของสนามแม่เหล็ก วัสดุบางชนิดดีกว่าวัสดุอื่นๆ ดังนั้นการซึมผ่านจึงเป็นระดับของการดึงดูดใจที่วัสดุได้รับในการตอบสนองต่อสนามแม่เหล็ก การซึมผ่านสัมพัทธ์μr บอกเราว่าสิ่งนี้เพิ่มขึ้นมากน้อยเพียงใดเมื่อเทียบกับพื้นที่ว่างหรือสุญญากาศ
\mu = \mu_r \mu_0
ที่ไหนμคือการซึมผ่านของแม่เหล็กและμr คือสัมพัทธภาพ สิ่งนี้บอกเราว่าสนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้นเท่าใดหากโซลินอยด์มีแกนวัสดุไหลผ่าน หากเราวางวัสดุแม่เหล็ก เช่น แท่งเหล็ก และโซลินอยด์ถูกพันไว้รอบ ๆ แท่งเหล็กจะรวมสนามแม่เหล็กและเพิ่มความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กบี. สำหรับโซลินอยด์ที่มีแกนวัสดุ เราได้สูตรโซลินอยด์
B=\mu (N/l) ฉัน
คำนวณความเหนี่ยวนำของโซลินอยด์
วัตถุประสงค์หลักของโซลินอยด์ในวงจรไฟฟ้าอย่างหนึ่งคือการขัดขวางการเปลี่ยนแปลงของวงจรไฟฟ้า เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดหรือโซลินอยด์ จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่แข็งแรงขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงนี้ทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดที่ต้านกระแส ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า
ตัวเหนี่ยวนำ,หลี่, คืออัตราส่วนระหว่างแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำวีและอัตราการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันผม.
L=-v\bigg(\frac{dI}{dt}\bigg)^{-1}
การแก้ปัญหาสำหรับวีนี้กลายเป็น
v=-L\frac{dI}{dt}
หาค่าความเหนี่ยวนำของโซลินอยด์
กฎของฟาราเดย์บอกเราถึงความแรงของ EMF ที่เหนี่ยวนำโดยตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง
v=-nA\frac{dB}{dt}
โดยที่ n คือจำนวนรอบในขดลวดและอาคือ พื้นที่หน้าตัดของขดลวด แยกสมการโซลินอยด์เทียบกับเวลา เราจะได้ we
แทนที่สิ่งนี้ในกฎของฟาราเดย์ เราได้ EMF ที่เหนี่ยวนำสำหรับโซลินอยด์แบบยาว
v=-\bigg(\frac{\mu N^2 A}{l}\bigg)\bigg(\frac{dI}{dt}\bigg)
แทนที่สิ่งนี้ลงในโวลต์ = −L(dผม/dเสื้อ)เราได้รับ
L=\frac{\mu N^2 A}{l}
เราเห็นความเหนี่ยวนำหลี่ขึ้นอยู่กับรูปทรงของขดลวด – ความหนาแน่นของการหมุนและพื้นที่หน้าตัด – และการซึมผ่านของแม่เหล็กของวัสดุขดลวด