Соленоид

Электромагниты и токовые петли

В начале 19 века ученые заметили, что электрические токи приводят к магнитным эффектам. Первым это отметил Ганс Христиан Эрстед, когда понял, что стрелка компаса отклонилась из-за токопроводящей проволоки. Это первое зафиксированное свидетельство того, что перемещение зарядов как-то связано с магнитами.

Электромагнетизм – использование электрического тока для производства магнитов. Они будут временными и именуются электромагнитами. Их применение можно заметить в обычном дворовом кране и медицинском оборудовании.

Электромагнит индуцирует участки постоянного магнетизма на гибком диске, покрытом ферромагнитным материалом. Сохраненная информация здесь выступает цифровой, но она может быть и аналоговой (аудиокассеты)Если ферромагнетик и электромагнит объединяются, то создаются примечательные магнитные эффекты. Для функционирования электромагнита нужен постоянный ток. Чтобы объяснить ферромагнетизм и прочие подобные эффекты, следует углубиться в протоны. К примеру, именно из-за ферромагнетизма электронное вращение выравнивается в определенных материалах, но не делает этого в других.

оценок, среднее:

из 5).

• calcsbox.com
• www.fizika.ru
• elektrica.info
• v-kosmose.com

Рабочий цикл соленоида

Другим более практичным способом уменьшения тепла, выделяемого катушкой соленоидов, является использование «прерывистого рабочего цикла». Прерывистый рабочий цикл означает, что катушка многократно переключается «ВКЛ» и «ВЫКЛ» на подходящей частоте, чтобы активировать механизм плунжера, но не дать ему обесточиться во время периода ВЫКЛ. Прерывистое переключение рабочего цикла является очень эффективным способом уменьшения общей мощности, потребляемой катушкой.

Рабочий цикл (% ED) соленоида — это часть времени «ВКЛ», когда на электромагнит подается напряжение, и это отношение времени «ВКЛ» к общему времени «ВКЛ» и «ВЫКЛ» для одного полного цикла операций. Другими словами, время цикла равно времени включения плюс время выключения. Рабочий цикл выражается в процентах, например:

Затем, если соленоид включен или включен на 30 секунд, а затем выключен на 90 секунд перед повторным включением, один полный цикл, общее время цикла включения / выключения составит 120 секунд, (30 + 90) поэтому рабочий цикл соленоидов будет рассчитываться как 30/120 сек или 25%. Это означает, что вы можете определить максимальное время включения соленоидов, если вам известны значения рабочего цикла и времени выключения.

Например, время выключения равно 15 секундам, рабочий цикл равен 40%, поэтому время включения равно 10 секундам. Соленоид с номинальным рабочим циклом 100% означает, что он имеет постоянное номинальное напряжение и поэтому может быть оставлен включенным или постоянно включен без перегрева или повреждения. В этом уроке о соленоидах мы рассматривали как линейный соленоид, так и вращающийся соленоид как электромеханический привод, который можно использовать в качестве выходного устройства для управления физическим процессом. В следующем уроке мы продолжим рассмотрение устройств вывода, называемых исполнительными механизмами, и устройства, которое снова преобразует электрический сигнал в соответствующее вращательное движение, используя электромагнетизм. Тип устройства вывода, которое мы рассмотрим в следующем уроке — это двигатель постоянного тока.

Материал по теме: Что такое реле времени.

Соленоид в упаковке

Применение[]

Соленоиды постоянного тока чаще всего применяются как поступательный силовой электропривод. В отличие от обычных электромагнитов обеспечивает большой ход. Силовая характеристика зависит от строения магнитной системы (сердечника и корпуса) и может быть близка к линейной.

Соленоиды приводят в движение ножницы для отрезания билетов и чеков в кассовых аппаратах, язычки замков, клапаны в двигателях, гидравлических системах и проч. Один из самых известных примеров — «тяговое реле» автомобильного стартёра.

Соленоиды на переменном токе применяются в качестве индуктора для индукционного нагрева в индукционных тигельных печах.

Соленоид. Электромагниты

Подробности

Обновлено 16.08.2018 19:36

Просмотров: 568

Соленоид – это катушка индуктивности в виде намотанного на цилиндрическую поверхность изолированного проводника, по которому течёт электрический ток. Электрический ток в обмотке создает в окружающем пространстве магнитное поле соленоида.

Соленоид становится магнитом. Железные опилки притягиваются к концам катушки при прохождении через нее электрического тока и отпадают при отключении тока.

Сила магнитного поля катушки с током зависит от числа витков катушки, от силы тока в цепи и от наличия сердечника в катушке.
Чем большее число витков в катушке и чем больше сила тока, тем сильнее магнитное поле. Железный сердечник, введенный внутрь катушки с током усиливает магнитное поле катушки.

Если подвесить соленоид на нити, то он повернется и сориентируется в магнитном поле Земли подобно свободно вращающейся магнитной стрелке.

Конец соленоида, из которого магнитные линии выходят, становится северным полюсом, а другой конец, в который магнитные линии входят, — южным полюсом магнита-соленоида. ___

Графически изображение магнитного поля соленоида похоже на магнитное поле полосового магнита.

Магнитные линии магнитного поля катушки с током замкнутые кривые и направлены снаружи катушки от северного полюса к южному полюсу.___
Внутри соленоида, длина которого значительно больше диаметра, магнитные линии магнитного поля параллельны и направлены вдоль соленоида.
Здесь магнитное поле однородно, его напряжённость пропорциональна силе тока и числу витков.
Внешнее магнитное поле соленоида неоднородно. ____Соленоид с сердечником во внутренней полости представляет собой электромагнит.
Электромагнит – это устройство, состоящее из токопроводящей обмотки и ферромагнитного сердечника, который намагничивается при прохождении по обмотке электрического тока и притягивающегося якоря.

Обмотка выполняется из изолированного алюминиевого или медного провода.
Существуют также электромагниты с обмоткой из сверхпроводящих материалов.
Сердечники изготавливают из стали или чугуна, или железоникелевых ( железокобальтовых ) сплавов, которые с целью уменьшения вредных вихревых токов выполняют не цельными, а из набора листов.

Дугообразный электромагнит используется для поднятия тяжестей. Через катушку пропускается электрический ток, в результате намагничивается сердечник и притягивает якорь с подвешенным грузом.

Действие электромагнита зависит как от силы магнитного поля, так и от силы и направления электрического тока в обмотке.

Полезные свойства электромагнитов

___
В основном область применения электромагнитов — электрические машины и аппараты, входящие в системы промышленной автоматики, в аппаратуру защиты электротехнических установок. Электромагниты используют в подъемных устройствах, для очищения угля от металла, для сортировки разных сортов семян, для формовки железных деталей , в магнитофонах.
Электромагниты применяются и в электроизмерительных приборах.
Развивающейся областью применения электромагнитов является медицинская аппаратура.

СДЕЛАЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ САМ

ЧИТАЕМ

Электромагниты Дж. Генри. «Ювелирные» соленоиды. Телеграф С. Морзе. Тайны магнита

ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ

Почему для переноски раскаленых болванок нельзя воспользоваться электромагнитом? — потому, что чистое железо, нагретое выше 767 градусов, совершенно не намагничивается!

САМЫЙ — САМЫЙ

Крупнейший в мире электромагнит используется в Швейцарии. Электромагнит 8-угольной формы состоит из сердечника, изготовленного из 6400 т низкоуглеродистой стали, и алюминиевой катушки весом 1100 т. Катушка состоит из 168 витков, закреплённых электросваркой на раме. Ток силой 30 тыс. А, проходящий по катушке, создает магнитное поле мощностью 5 килогауссов. Размеры электромагнита, превосходящие высоту 4 этажного здания, составляют 12х12х12 м, а общий вес равен 7810 т. На его изготовление ушло больше металла, чем на постройку Эйфелевой башни.___
Самый тяжёлый в мире магнит имеет диаметр 60 м и весит 36 тыс. т. Он был сделан для синхрофазотрона мощностью 10 ТэВ, установленного в Объединённом институте ядерных исследований в Дубне, Московская область.

Следующая страница «История создания и использование электромагнитов»

Назад в раздел «Тайны магнитов»

Как измерить ЭМП

Вектором магнитной индукции B характеризуется интенсивность силового действия со стороны магнитного поля (на полюс или на ток), и поэтому является его главной характеристикой в данной точке пространства.

Значит, исследуемое магнитное поле может взаимодействовать силовым образом либо с магнитом, либо с элементом тока. Кроме того, оно способно наводить ЭДС индукции в контуре, если магнитное поле, пронизывающее контур, изменяется с течением времени, либо если контур изменяет свое положение относительно магнитного поля.

На элемент проводника с током длиной dl в магнитном поле с индукцией B будет действовать сила F, величина которой может быть найдена с помощью следующей формулы:

Значит, индукция B исследуемого магнитного поля может быть найдена по силе F, действующей на помещенный в это магнитное поле проводник заданной длины l с постоянным током известной величины I.

Магнитные измерения удобно проводить практически, используя величину, называемую магнитным моментом. Магнитный момент Pm характеризует контур площади S с током I, а величина магнитного момента определяется так:

ρm= I×S

Если используется катушка из N витков, то ее магнитный момент будет равен: 

ρm= I×N×S

Механический момент взаимодействия магнитных сил M можно найти, исходя из значений магнитного момента Pm и индукции магнитного поля B следующим образом:

Однако для измерения магнитного поля не всегда удобно пользоваться его механическими силовыми проявлениями. Есть еще одно явление, на которое можно опереться. Это явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции в математической форме записывается формулой:

Итак, магнитное поле проявляет себя силами либо наводимой ЭДС. При этом источником самого магнитного поля является электрический ток.

Если ток, порождающий магнитное поле в данной точке пространства известен, то напряженность магнитного поля в этой точке (на расстоянии r от элемента тока) можно найти с помощью закона Био-Савара-Лапласа:

Стоит отметить, что магнитная индукция B в вакууме связана с напряженностью магнитного поля H (порожденного соответствующим током) следующим соотношением: Β0=μ0H. 

Магнитная постоянная вакуума в системе СИ определяется через ампер. Для произвольной же среды данная константа есть отношение магнитной индукции в данной среде к магнитной индукции в вакууме, и называется магнитной проницаемостью среды: μ=B/B0. 

Магнитная проницаемость воздуха практически совпадает с магнитной проницаемостью вакуума, поэтому для воздуха магнитная индукция B практически тождественна напряженности магнитного поля H.

Единица измерения магнитной индукции в системе СИ — тесла , в системе СГС — Гаусс , причем 1 Тл = 10000 Гс. Измерительные приборы для определения индукции магнитного поля, называются тесламетрами. 

Напряженность H магнитного поля измеряется в амперах на метр (А/м), причем 1 ампер/метр задается как напряженность магнитного поля соленоида бесконечной длины с единичной плотностью витков при протекании по данному соленоиду тока в 1 ампер. Один ампер на метр можно определить и иначе: это напряженность магнитного поля в центре круглого витка с током в 1 ампер при диаметре витка в 1 метр.

Стоит отметить такую величину, как магнитный поток индукции — Ф. Это скалярная величина, в системе СИ она измеряется в веберах, а в системе СГС — в максвеллах, причем 1 мкс = 0,00000001 Вб. 1 Вебер — это магнитный поток такой величины, что при убывании его до нуля, по сцепленной с ним проводящей цепи сопротивлением 1 Ом, пройдет заряд в 1 Кулон.

Если принять за исходную величину магнитный поток Ф, то индукция магнитного поля B будет плотностью магнитного потока. Приборы для измерения магнитного потока называются веберметрами. 

Магнитная индукция может определяться либо через силу (или через механический момент), либо через наводимую в контуре ЭДС. Это так называемые прямые измерительные преобразования, при которых магнитный поток или магнитная индукция выражаются через другую физическую величину (силу, заряд, момент, разность потенциалов), однозначно связанную с магнитной величиной посредством фундаментального физического закона.

Преобразования, в которых магнитная индукция B или магнитный поток Ф находятся через ток I, длину l или радиус r, называются обратными преобразованиями. Такие преобразования выполняются с опорой на закон Био-Савара-Лапласа, с использованием известного соотношения между магнитной индукцией B и напряженностью магнитного поля H.

Соленоид

Соленоидом называется проводник, свитый спиралью, по которому пропущен электрический ток (рисунок 1, а).

Если мысленно разрезать витки соленоида поперек, обозначить направление тока в них, как было указано выше, и определить направление магнитных индукционных линий по «правилу буравчика», то магнитное поле всего соленоида будет иметь такой вид, как показано на рисунке 1, б.

Рисунок 1. Соленоид (а) и его магнитное поле (б)

Рисунок 2. Компьютерная модель соленоида

На оси бесконечно длинного соленоида, на каждой единице длины которого намотано n0 витков, напряженность магнитного поля внутри соленоида определяется формулой:

H = I × n0 .

В том месте, где магнитные линии входят в соленоид, образуется южный полюс, где они выходят – северный полюс.

Для определения полюсов соленоида пользуются «правилом буравчика», применяя его следующим образом: если расположить буравчик вдоль оси соленоида и вращать его по направлению тока в витках катушки соленоида, то поступательное движение буравчика покажет направление магнитного поля (рисунок 3).

Рисунок 3. Определение полюсов соленоида	Рисунок 4. Электромагнит

Видео про соленоид:

Электромагнитное переключение

Обычно соленоиды, линейные или вращающиеся, работают с приложением постоянного напряжения, но их также можно использовать с синусоидальными напряжениями переменного тока, используя двухполупериодные мостовые выпрямители для выпрямления питания, которые затем можно использовать для переключения соленоида постоянного тока. Малые соленоиды типа DC могут легко управляться с помощью транзисторных или полевых МОП-транзисторов и идеально подходят для использования в роботизированных устройствах.

Однако, как мы видели ранее с электромеханическими реле, линейные соленоиды являются «индуктивными» устройствами, поэтому требуется некоторая электрическая защита через катушку соленоида для предотвращения повреждения полупроводникового переключающего устройства высокими обратными ЭДС. В этом случае используется стандартный «Диод маховика», но вы также можете использовать стабилитрон или варистор малого значения.

Устройство электромагнитного клапана.

Магнитное поле внутри соленоида равно нулю?

В общем, для длинного соленоида магнитные поля будут равны нулю снаружи соленоида, но внутри соленоида всегда будет присутствовать магнитное поле.

В катушке с током, пока ток проходит по проводам, намотанным вокруг нее, в ней будут создаваться магнитные поля.

Когда ток не проходит, не будет производиться электрический ток, из-за которого не будут создаваться электрические и магнитные поля, поэтому магнитное поле в соленоиде будет равно нулю, что является одним из способов, которым может быть магнитное поле. нуль.

Это можно доказать с помощью правила большого пальца правой руки, где большой палец указывает направление тока в катушке, а окружающие его пальцы указывают направление магнитного поля.

Таким образом, мы можем определить магнитное поле внутри соленоида, как упоминалось ранее, это может быть связано либо с отсутствием тока, либо с длинным соленоидом.

Магнитное поле соленоида. Формула, суть явления.

Магнитное поле соленоида представляет собой суперпозицию отдельных полей, которые создаются каждым витком в отдельности. Через все витки протекает один и тот же ток. Оси всех витков лежат на одной лини. Соленоид представляет собой катушку индуктивности, имеющую цилиндрическую форму. Эта катушка намотана из проводящей проволоки. При этом витки уложены плотно друг к другу и имеют одном направление. При этом считается, что длинна катушки значительно превышает диаметр витков.

Давайте рассмотрим магнитную индукцию, создаваемую каждым витком. Видно, что индукция внутри каждого витка направлена в одну и ту же сторону. Если смотреть в центр витка, то индукция от его краев будет складываться. При этом индукция магнитного поля между двух соседних витков направлена встречно. Так как она создана одним и тем же током то она компенсируется.

Рисунок 1 — Поле создаваемое отдельными витками соленоида

Если витки соленоида намотаны достаточно плотно, то между всеми витками встречное поле будет компенсировано, а внутри витков произойдет сложение отдельных поле в одно общее. Линии этого поля будут проходить внутри соленоида, и охватывать его снаружи.

Если исследовать магнитное поле внутри соленоида любыми способами, например, с помощью железных опилок то можно сделать вывод, что оно однородно. Лини магнитного поля в этой области представляют собой параллельные прямые. Мало того что они параллельны сами себе но они еще параллельны оси соленоида. Выходя за приделы соленоида, они искривляются и замыкаются снаружи катушки.

Рисунок 2 — Поле создаваемое соленоидом

Из рисунка видно, что поле создаваемое соленоидом похоже на поле, которое создает постоянный стержневой магнит. На одном конце силовые линии выходят из соленоида и этот конец аналогичен северному полюсу постоянного магнита. А в другой они входят, и этот конец соответствует южному полюсу. Отличие же заключается в том, что поле присутствует и внутри соленоида. И если провести опыт с железными опилками, то они втянутся в пространство между витками.

Но если внутрь соленоида вставить деревянный сердечник либо сердечник из любого другого немагнитного материала, то при проведении опыта с железной стружкой картина поля постоянного магнита и соленоида будет идентична. Так как деревянный сердечник не исказит силовые лини, но при этом не даст проникнуть опилкам внутрь катушки.

Рисунок 3 — Картина поля постоянного стержневого магнита

Для определения полюсов соленоида можно использовать несколько методов. Например, самый простой, использовать магнитную стрелку. Она притянется к противоположному полюсу магнита. Если же известно направление тока в витке полюсы можно определить при помощи правила правого винта. Если вращать головку правого винта в направлении тока, то поступательное движение укажет направление поля в соленоиде. А зная, что поле направлено от северного полюса к южному и можно определить, где какой полюс находится.

Чтобы найти модуль магнитной индукции соленоида состоящего из одного слоя можно воспользоваться формулой.

Формула 1 — Модуль магнитной индукции соленоида

Где N число витков соленоида

l длинна соленоида

n число витков на единицу длинны

I Ток в соленоиде

Мю магнитная проницаемость среды находящейся внутри соленоида

Мю0 магнитная постоянная

Смотреть видео : катушка с током

Соленоид на постоянном токе[]

Если длина соленоида намного больше его диаметра и не используется магнитный материал, то при протекании тока по обмотке внутри катушки создаётся магнитное поле, направленное вдоль оси, которое однородно и для постоянного тока по величине равно

B=μnI{\displaystyle B=\mu _{0}nI\!} (СИ),

B=4πcnI{\displaystyle B={\frac {4\pi }{c}}nI} (СГС),

где μ{\displaystyle \mu _{0}} — магнитная проницаемость вакуума,
n=Nl{\displaystyle n=N/l} — число витков на единицу длины соленоида,
N{\displaystyle N} — число витков,
l{\displaystyle l} — длина соленоида,
I{\displaystyle I} — ток в обмотке.

Вследствие того, что две половины бесконечного соленоида в точке их соединения вносят одинаковый вклад в магнитное поле, магнитная индукция полубесконечного соленоида у его края вдвое меньше, чем в объёме. То же самое можно сказать о поле на краях конечного, но достаточно длинного соленоида:

BKP=12μnI{\displaystyle B_{\mathrm {KP} }={\frac {1}{2}}\mu _{0}nI\!} (СИ).

При протекании тока соленоид запасает энергию, равную работе, которую необходимо совершить для установления текущего тока I {\displaystyle I~}. Величина этой энергии равна

Ecoxp=ΨI2=LI22,{\displaystyle E_{\mathrm {coxp} }={{\Psi I} \over 2}={{LI^{2}} \over 2},}

где Ψ=NΦ{\displaystyle \Psi =N\Phi } — потокосцепление,
Φ{\displaystyle \Phi } — магнитный поток в соленоиде,
L{\displaystyle L} — индуктивность соленоида.

При изменении тока в соленоиде возникает ЭДС самоиндукции, значение которой

ε=−LdIdt.{\displaystyle \varepsilon =-L{dI \over dt}.}

Индуктивность соленоида[]

Индуктивность соленоида выражается следующим образом:

L=μn2V=μ4πz2l{\displaystyle L=\mu _{0}n^{2}V\!={\frac {\mu _{0}}{4\pi }}{\frac {z^{2}}{l}}} (СИ),

L=4πn2V=z2l{\displaystyle L=4\pi n^{2}V\!={\frac {z^{2}}{l}}} (СГС),

где μ{\displaystyle \mu _{0}} — магнитная проницаемость вакуума,
n=Nl{\displaystyle n=N/l} — число витков на единицу длины соленоида,
N{\displaystyle N} — число витков,
V=Sl{\displaystyle V=Sl} — объём соленоида,
z=πdN{\displaystyle z=\pi dN} — длина проводника, намотанного на соленоид,
S=πd24{\displaystyle S=\pi d^{2}/4} — площадь поперечного сечения соленоида,
l{\displaystyle l} — длина соленоида,
d{\displaystyle d} — диаметр витка.

Без использования магнитного материала магнитная индукция B{\displaystyle B} в пределах соленоида является фактически постоянной и равна

B=μNlI=μnI,{\displaystyle B=\mu _{0}{\frac {N}{l}}I=\mu _{0}nI,}

где I{\displaystyle I} — сила тока. Пренебрегая краевыми эффектами на концах соленоида, получим, что потокосцепление Ψ{\displaystyle \Psi } через катушку равно магнитной индукции B{\displaystyle B}, умноженной на площадь поперечного сечения S{\displaystyle S} и число витков N{\displaystyle N}:

Ψ=BSN=μN2ISl=μn2VI=LI.{\displaystyle \displaystyle \Psi =BSN=\mu _{0}N^{2}IS/l=\mu _{0}n^{2}VI=LI.}

Отсюда следует формула для индуктивности соленоида

L=μN2Sl=μn2V,{\displaystyle \displaystyle L=\mu _{0}N^{2}S/l=\mu _{0}n^{2}V,} эквивалентная предыдущим двум формулам.

Формула магнитного поля соленоида

Магнитное поле, создаваемое внутри соленоида, является реакцией на ток, проходящий через провод, обматывающий соленоид. Чем больше число витков провода, тем сильнее создаваемое магнитное поле. Следовательно, магнитное поле соленоида прямо пропорционально току и числу витков катушки и определяется уравнением

B=μ0NI/л

Где мк это проницаемость свободного пространства

N — количество оборотов вокруг соленоида

I — ток по проводу

L — длина соленоида

Чем больше длина соленоида, магнитное поле, создаваемое внутри соленоида, уменьшается, а если длина соленоида короткая, то напряженность магнитного поля внутри соленоида будет высотой.

Когда соленоид создает магнитное поле?

Ответ на этот вопрос заключается в том, что когда электрический ток проходит по проводам катушки, он, в свою очередь, создает магнитное поле, очень просто.

Соленоид — это просто не отдельный материал, который сам по себе будет создавать магнитное поле, и на самом деле, когда он намотан на катушку, он будет создавать магнитное поле. Соленоид автоматически создает магнитное поле, когда через него проходит ток от внешнего источника.

Соленоид представляет собой длинный прямой провод, который при намотке вокруг катушки с током создает сильное магнитное поле, которое также является однородным магнитным полем.

Примем теперь во внимание, что катушка с током наверняка будет создавать магнитное поле, очень похожее на поле стержневого магнита, который считается постоянным магнитом. Но магнитное поле, создаваемое катушкой и стержневым магнитом, не одно и то же, потому что стержневой магнит имеет магнитное поле, которое почти прямолинейно и противоположно магнитному полю катушки

Но магнитное поле, создаваемое катушкой и стержневым магнитом, не одно и то же, потому что стержневой магнит имеет магнитное поле, которое почти прямолинейно и противоположно магнитному полю катушки.

Теперь, когда мы рассмотрим другую катушку, это может быть и длинный провод, намотанный на катушку. Провод в основном имеет круглую форму и создает магнитное поле, которое не пересекается с полем соленоида.

Это то, как соленоид создает магнитное поле, которое не пересекается с другим магнитным полем, но если собрать его вместе, оно создаст большое и сильное магнитное поле.

Поляризованный электромагнит

Поляризованный электромагнит представляет собой соединение постоянного магнита с электромагнитом. Он устроен следующим образом. К полюсам постоянного магнита прикреплены так называемые полюсные надставки из мягкого железа. Любая полюсная надставка служит сердечником электромагнита, на нее насаживается катушка с обмоткой. Обе обмотки соединяются между собой поочередно. Так как полюсные надставки конкретно присоединены к полюсам постоянного магнита, то они владеют магнитными качествами и при отсутствии тока в обмотках; при всем этом сила притяжения их неизменна и обусловливается магнитным потоком постоянного магнита. Действие поляризованного электромагнита состоит в том, что при прохождении тока по его обмоткам сила притяжения его полюсов растет либо уменьшается зависимо от величины и направления тока в обмотках. На этом свойстве поляризованного электромагнита основано действие электрических поляризованных реле и других электротехнических устройств.

Соленоид. Магнитное поле соленоида

Магнитное поле появляется вокруг любого проводника независимо от его формы при условии, что по проводнику проходит электрический ток. В электротехнике мы имеем дело с различного рода катушками, состоящими из ряда витков. Для исследования интересующего нас магнитного поля катушки разсмотрим поначалу, какую форму имеет магнитное поле 1-го витка.

Представим себе виток толстого провода, пронизывающий лист картона и присоединенный к источнику тока. Когда через виток проходит электрический ток, то вокруг каждой отдельной части витка появляется радиальное магнитное поле. По правилу «буравчика» несложно найти, что магнитные силовые полосы внутри витка имеют однообразное направление (к нам либо от нас, зависимо от направления тока в витке), при этом они выходят с одной стороны витка и входят в другую сторону. Ряд таких витков, имеющий форму спирали, представляет собой так именуемый соленоид (катушку). Вокруг соленоида, при прохождении через него тока, появляется магнитное поле. Оно выходит в итоге сложения магнитных полей каждого витка и по форме припоминает магнитное поле прямолинейного магнита. Силовые полосы магнитного поля соленоида, так же как и в прямолинейном магните, выходят из 1-го конца соленоида и входят в другой. Внутри соленоида они имеют однообразное направление. Таким образом, концы соленоида владеют полярностью. Тот конец, из которого выходят силовые полосы, является северным полюсом соленоида, а конец, в который силовые полосы входят, — его южным полюсом.

Полюса соленоида можно найти по правилу правой руки, но для этого нужно знать направление тока в его витках. Если наложить на соленоид правую руку ладонью вниз, так чтоб ток вроде бы выходил из пальцев, то отогнутый большой палец укажет на северный полюс соленоида. Из этого правила следует, что полярность соленоида находится в зависимости от направления тока в нем.

В этом несложно убедиться фактически, поднеся к одному из полюсов соленоида магнитную стрелку и потом изменив направление тока в соленоиде. Стрелка мгновенно оборотится на 180°, т. е.

Соленоид обладает свойством втягивать в себя легкие железные предметы. Если вовнутрь соленоида поместить металлической брусок, то через некое время под действием магнитного поля соленоида брусок намагнитится. Этот метод используют при изготовлении постоянных магнитов.

Как найти магнитное поле в соленоиде?

Магнитное поле в соленоиде сильное однородное при пропускании тока в цепь.

Соленоид создает магнитное поле, которое действует как временный магнит и теряет свои свойства магнетизма, когда в катушке не проходит ток.

Теперь с помощью формулы выясним, как рассчитывается магнитное поле в соленоиде. Есть формула для расчета магнитного поля в соленоиде, B = мкВх/л. Здесь μo = проницаемость, N = количество витков в проводе, I = количество тока, прошедшего через катушку.

Здесь очень важно количество витков провода, потому что каждый виток провода будет создавать свое собственное магнитное поле, причем сильное. Соленоид обычно используется в практических целях, поскольку он используется в качестве временного магнита вместо стержневого магнита

Одним из основных преимуществ использования соленоидов является то, что они имеют большие и сильные магнитные поля

Соленоид обычно используется в практических целях, поскольку он используется в качестве временного магнита вместо стержневого магнита. Одним из основных преимуществ использования соленоидов является то, что они имеют большие и сильные магнитные поля.