Bir solenoid, içinden bir akım geçtiğinde bir manyetik alan oluşturan çapından önemli ölçüde daha uzun olan bir tel bobinidir. Pratikte, bu bobin metalik bir çekirdeğin etrafına sarılır ve manyetik alanın gücü bobin yoğunluğuna, bobinden geçen akıma ve bobinin manyetik özelliklerine bağlıdır. çekirdek.
Bu, bir solenoidi, amacı kontrollü bir manyetik alan oluşturmak olan bir tür elektromıknatıs yapar. Bu alan, bir elektromıknatıs olarak bir manyetik alan oluşturmak için kullanılmasından cihaza bağlı olarak çeşitli amaçlar için kullanılabilir. indüktör olarak akım değişikliklerini engellemek veya manyetik alanda depolanan enerjiyi elektrik motoru olarak kinetik enerjiye dönüştürmek.
Bir Solenoid Derivasyonunun Manyetik Alanı
Bir solenoid türevinin manyetik alanı kullanılarak bulunabilir.Ampere Yasası. alırız
Bl=\mu_0 NI
neredeBmanyetik akı yoğunluğu,bensolenoidin uzunluğu, μ0 bir vakumdaki manyetik sabit veya manyetik geçirgenliktir,Nbobindeki dönüş sayısıdır vebenbobinden geçen akımdır.
boyunca bölmekben, alırız
B=\mu_0(N/l) Ben
neredeN/lbuyoğunluğu döndürürveya birim uzunluk başına dönüş sayısı. Bu denklem, manyetik çekirdeksiz veya boş alanda solenoidler için geçerlidir. Manyetik sabit 1.257 × 10-6 h/dk.
manyetik geçirgenlikBir malzemenin bir manyetik alan oluşumunu destekleme yeteneğidir. Bazı malzemeler diğerlerinden daha iyidir, bu nedenle geçirgenlik, bir malzemenin bir manyetik alana tepki olarak deneyimlediği manyetizasyon derecesidir. bağıl geçirgenlikμr bize bunun boş alana veya boşluğa göre ne kadar arttığını söyler.
\mu = \mu_r \mu_0
neredeμmanyetik geçirgenlik veμr göreliliktir. Bu bize solenoidin içinden geçen bir malzeme çekirdeği varsa manyetik alanın ne kadar arttığını söyler. Örneğin bir demir çubuk gibi manyetik bir malzeme yerleştirirsek ve solenoid etrafına sarılırsa, demir çubuk manyetik alanı yoğunlaştıracak ve manyetik akı yoğunluğunu artıracaktır.B. Malzeme çekirdeği olan bir solenoid için solenoid formülünü alırız
B=\mu (N/l) Ben
Solenoidin Endüktansını Hesaplayın
Elektrik devrelerindeki solenoidlerin birincil amaçlarından biri, elektrik devrelerindeki değişiklikleri engellemektir. Bir elektrik akımı bir bobin veya solenoidden akarken, zamanla gücü artan bir manyetik alan oluşturur. Bu değişen manyetik alan, akım akışına karşı olan bobin boyunca bir elektromotor kuvveti indükler. Bu fenomen elektromanyetik indüksiyon olarak bilinir.
endüktans,L, indüklenen voltaj arasındaki orandırvve akımdaki değişim oranıben.
L=-v\bigg(\frac{dI}{dt}\bigg)^{-1}
için çözmevbu olur
v=-L\frac{dI}{dt}
Bir Solenoidin Endüktansının Türetilmesi
Faraday Yasasıbize değişen bir manyetik alana yanıt olarak indüklenen EMF'nin gücünü söyler
v=-nA\frac{dB}{dt}
n, bobindeki dönüş sayısıdır vebirbobinin kesit alanıdır. Solenoid denkleminin zamana göre türevini alırsak,
Bunu Faraday Yasasına koyarak, uzun bir solenoid için indüklenen EMF'yi elde ederiz,
v=-\bigg(\frac{\mu N^2 A}{l}\bigg)\bigg(\frac{dI}{dt}\bigg)
Bunu yerine koymakv = -L(dben/gt)alırız
L=\frac{\mu N^2 A}{l}
endüktansı görüyoruzLbobinin geometrisine - dönüş yoğunluğu ve kesit alanı - ve bobin malzemesinin manyetik geçirgenliğine bağlıdır.