Sadržaj
- Magnetsko polje magnetskog izvoda
- Izračunajte jačinu induktivnosti solenoida
- Izvođenje induktivnosti solenoida
Solenoid je zavojnica žice koja je znatno duža od promjera koja stvara magnetsko polje kada kroz nju prolazi struja. U praksi se ta zavojnica omota oko metalne jezgre, a jačina magnetskog polja ovisi o gustoći zavojnice, struji koja prolazi kroz zavojnicu i magnetskim svojstvima jezgre.
Ovo čini solenoid vrstu elektromagneta, čija je svrha generiranje kontroliranog magnetskog polja. Ovo se polje može koristiti u različite svrhe ovisno o uređaju, od korištenja za stvaranje magnetskog polja kao elektromagneta, za sprečavanje promjena struje kao induktora ili za pretvaranje energije pohranjene u magnetskom polju u kinetičku energiju kao električni motor ,
Magnetsko polje magnetskog izvoda
Pomoću magnetnog polja izvedbe magnetnog polja se može pronaći pomoću Zakon Ampera, Dobivamo
Bl = μ0NI
gdje B je gustoća magnetskog toka, l je duljina solenoida, μ0 je magnetska konstanta ili magnetska propusnost u vakuumu, N je broj zavoja u zavojnici i ja je struja kroz zavojnicu.
Podjela na cijelu l, dobivamo
B = μ0(N / l) I
gdje N / l je gustoća okreta ili broja okretaja po jedinici duljine. Ova jednadžba vrijedi za solenoide bez magnetskih jezgara ili u slobodnom prostoru. Magnetska konstanta je 1.257 × 10-6 H / m.
magnetska propusnost materijala je njegova sposobnost da podržava stvaranje magnetskog polja. Neki materijali su bolji od drugih, pa je propusnost stupanj magnetizacije koji materijal doživljava kao odgovor na magnetsko polje. Relativna propusnost μr govori nam koliko se to povećava u odnosu na slobodni prostor ili vakuum.
μ = μr__μ0
gdje μ je magnetska propusnost i μr je relativnost. To nam govori koliko se magnetsko polje povećava ako solenoid kroz njega prolazi materijalna jezgra. Ako stavimo magnetski materijal, npr. Željeznu šipku, a oko nje je omotan solenoid, željezna šipka će koncentrirati magnetsko polje i povećati gustoću magnetskog toka B, Za solenoid s materijalnom jezgrom dobivamo solenoidnu formulu
B = μ (N / l) I
Izračunajte jačinu induktivnosti solenoida
Jedna od glavnih svrha solenoida u električnim krugovima je sprečavanje promjena u električnim krugovima. Kako električna struja teče kroz zavojnicu ili solenoid, stvara magnetsko polje koje s vremenom raste po jačini. To mijenjanje magnetskog polja inducira elektromotornu silu preko zavojnice koja se suprotstavlja struji struje. Taj je fenomen poznat i kao elektromagnetska indukcija.
Induktivnost, L, je omjer između induciranog napona v, i brzina promjene u struji ja.
L = −v (_d_I/ D_t) _-1
Rješavanje za v ovo postaje
v = −L (_d_I/ D_t) _
Izvođenje induktivnosti solenoida
Faradayev zakon govori nam o snazi induciranog EMF-a kao odgovora na mijenjanje magnetskog polja
v = -Na (_d_B / _d_t)
gdje je n broj okreta u zavojnici i je površina poprečnog presjeka zavojnice. Razlikujući jednadžbu solenoida s obzirom na vrijeme, dobivamo
d_B /d_t = μ (N / l) (_ d_I / _d_t)
Zamjenjujući to Faradayevim zakonom, dobivamo inducirani EMF za dugački solenoid,
v = - (μN2A / l) (_ d_I / _d_t)
Zamjena toga u v = −L (_d_I/ d_t) _ dobivamo
L = μN2A / l
Vidimo induktivnost L ovisi o geometriji zavojnice - gustoći zavoja i području poprečnog presjeka - i magnetskoj propusnosti materijala zavojnice.