Solenoide

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 12. april 2020; checks kræver 3 redigeringer .

Solenoid (fra græsk σωλήνας (salt) - rør og ειδός (eidos) - lignende, lignende ) - en type induktor .

Strukturelt fremstilles lange solenoider både i form af en enkeltlagsvikling (se fig.) og flerlags.

Hvis længden af viklingen væsentligt overstiger diameteren af viklingen, så genereres der i solenoidens hulrum, når en elektrisk strøm påføres den, et magnetfelt tæt på ensartet.

Også almindeligvis omtalt som solenoider er elektromekaniske aktuatorer , normalt med en tilbagetrækkelig ferromagnetisk kerne . I en sådan applikation er solenoiden næsten altid forsynet med en ekstern ferromagnetisk kerne , almindeligvis omtalt som et åg.

En uendelig lang solenoide er en solenoide, hvis længde har en tendens til uendelig (det vil sige, dens længde er meget større end dens tværgående dimensioner).

DC solenoide

Hvis længden af solenoiden er meget større end dens diameter, og der ikke bruges magnetisk materiale, så når der strømmer strøm gennem viklingen inde i spolen, dannes et magnetisk felt rettet langs aksen, som er ensartet og for jævnstrøm er [1 ] :

$B=\mu _{0}nI$ ( SI ) $\qquad (1),$

$B = \frac{4\pi}{c} n I$ ( GHS ) $\qquad (2),$

hvor er den magnetiske permeabilitet af vakuumet , er antallet af vindinger pr. længdeenhed af solenoiden, er antallet af vindinger, er længden af solenoiden, er strømmen i viklingen. $\mu_0$ $n=N/l$ $N$ $l$ $jeg$

På grund af det faktum, at de to halvdele af den uendelige solenoide ved deres forbindelse yder det samme bidrag til magnetfeltet, er den magnetiske induktion af den semi-uendelige solenoide ved dens kant halvdelen af volumenet. Det samme kan siges om feltet ved kanterne af en begrænset, men tilstrækkelig lang solenoide [1] :

$B_{\mathrm {KP} }={\frac {1}{2}}\mu _{0}nI$ ( SI ) $\qquad (3).$

Når strømmen løber, lagrer solenoiden energi svarende til det arbejde, der skal udføres for at etablere strømmen . Værdien af denne energi er $jeg$

E_{\mathrm {coxp} }={{\Psi I} \over 2}={{LI^{2}} \over 2}\qquad (4),

hvor er fluxforbindelsen , er den magnetiske flux i solenoiden, er induktansen af solenoiden. $\Psi = N \Phi$ $\Phi$ $L$

Når strømmen ændres i solenoiden, opstår selvinduktion emf , hvis værdi

\varepsilon =-L{dI \over dt}\qquad (5)

Solenoidinduktans

Solenoidinduktansen udtrykkes som følger:

L = \mu_0 n^2 V\! = \frac{\mu_0}{4\pi}\frac{z^2}{l}

( SI )

\qquad (6),

L = 4\pi n^2 V\! = \frac{z^2}{l}

( GHS )

\qquad(7),

hvor er den magnetiske permeabilitet af vakuumet , er antallet af vindinger pr. længdeenhed af solenoiden, er antallet af vindinger, er volumenet af solenoiden, er længden af lederen viklet rundt om solenoiden, er tværsnittet areal af solenoiden, er længden af solenoiden, er diameteren af drejningen. $\mu_0$ $n=N/l$ $N$ $V=Sl$ $z=\pi dN$ $S=\pi d^2/4$ $l$ $d$

Uden brug af magnetisk materiale er den magnetiske induktion i solenoiden praktisk talt konstant og lig med $B$

B=\mu _{0}{\frac {N}{l}}I=\mu _{0}nI\qquad (8),

hvor er den nuværende styrke. Når vi ser bort fra kanteffekterne ved enderne af solenoiden, finder vi, at fluxforbindelsen gennem spolen er lig med den magnetiske induktion gange tværsnitsarealet og antallet af vindinger : $jeg$ $\psi$ $B$ $S$ $N$

\displaystyle \Psi =BSN=\mu _{0}N^{2}IS/l=\mu _{0}n^{2}VI=LI\qquad (9).

Herfra følger formlen for solenoidens induktans

\displaystyle L=\mu _{0}N^{2}S/l=\mu _{0}n^{2}V\qquad (10),

svarende til de to foregående formler.

AC solenoide

Med vekselstrøm skaber solenoiden et vekslende magnetfelt. Hvis solenoiden bruges som en elektromagnet , ændres størrelsen af tiltrækningskraften ved vekselstrøm. I tilfælde af et anker lavet af et blødt magnetisk materiale, ændres retningen af tiltrækningskraften ikke. I tilfælde af et magnetisk anker ændres kraftens retning. Ved vekselstrøm har solenoiden en kompleks modstand , hvis aktive komponent bestemmes af viklingens aktive modstand , og den reaktive komponent bestemmes af viklingens induktans.

Ansøgning

DC solenoider bruges oftest som et translationelt kraftdrev. I modsætning til konventionelle elektromagneter giver den et stort slag. Effektkarakteristikken afhænger af strukturen af det magnetiske system (kerne og hus) og kan være tæt på lineær.

Solenoider aktiverer sakse til at klippe billetter og checks i kasseapparater, låsetunger, ventiler i motorer, hydrauliske systemer osv. Et af de mest berømte eksempler er "trækkraftrelæet" af en automobilstarter. Solenoider har fået bred distribution i energisektoren, efter at de har fundet bred anvendelse i højspændingsafbryderdrev.

AC solenoider bruges som induktor til induktionsopvarmning i induktionsdigelovne .

Bemærk

↑ 1 2 Savelyev I. V. (1982), s. 148-152.

Kilder

Savelyev I.V. Kursus i generel fysik. — V. 2. Elektricitet og magnetisme. Bølger. Optik.

Se også

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk catalansk Fantastisk norsk Stor russer Britannica (online)
I bibliografiske kataloger	GND : 4191387-5