Στερεοειδή είναι πηγές μαγνητικού πεδίου που σχηματίζονται από καλώδια περιέλιξης αγωγοί, ομοιόμορφα σε απόσταση, ομόκεντρο και σχήμα σαν κύλινδρος σταθερής ακτίνας. Όταν διασχίζεται από ηλεκτρικό ρεύμα, αρχίζουν να λειτουργούν ως ηλεκτρομαγνήτες, παράγοντας ένα πεδίομαγνητικόςσυνεχής μέσα.
Η ένταση του μαγνητικού πεδίου που παράγεται στα σωληνοειδή είναι ανάλογη του ηλεκτρικού ρεύματος που διατρέχει αυτά, καθώς και τον αριθμό των στροφών που τις σχηματίζουν.
Δείτε επίσης: Μαγνητικό πεδίο - ιδιότητες, τύποι, ασκήσεις
Μαγνητικό πεδίο σε ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα
Όταν ένα ντορεύμαηλεκτρικός διασχίζει έναν αγωγό, υπάρχει η εμφάνιση ενός μαγνητικό πεδίο. Στα σωληνοειδή, για παράδειγμα, είναι δυνατόν να παραχθεί ένα συμπυκνωμένο μαγνητικό πεδίο μέσα σε μια περιέλιξη καλωδίων. Σύμφωνα με μήκοςτουσωληνοειδές, το μαγνητικό πεδίο γίνεται περισσότερο στολή, έτσι το γραμμές επαγωγής από αυτό το πεδίο διαμονή παράλληλο και
εξίσουαπόσταση μέσα. Στα άκρα του σωληνοειδούς, με τη σειρά του, το μαγνητικό πεδίο δεν είναι ομοιόμορφο, λόγω της εμφάνισης του εφέ άκρης, που παραμορφώνουν την κατεύθυνση και την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου.
Η πολικότητα του μαγνητικού πεδίου που παράγεται στα σωληνοειδή μπορεί να ανακαλυφθεί χρησιμοποιώντας τοκανόνας βίδας. Για να το χρησιμοποιήσουμε, κλείνουμε τα δάχτυλα του δεξιού χεριού προς την κατεύθυνση που το ρεύμα τρέχει κατά μήκος της σωληνοειδούς (δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα), έτσι ώστε ο αντίχειρας να δείχνει την κατεύθυνση του Βόρειοςμαγνητικός. Κοιτάξτε το παρακάτω σχήμα, καθώς διευκολύνει την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του κανόνα βίδας.
Επισκευάστε το ηλεκτρικό ρεύμα που κυκλοφορεί στο επίπεδο της οθόνης, αριστερόστροφα. Σε αυτήν την περίπτωση, κλείνοντας τα δάχτυλα του δεξιού χεριού προς αυτή την κατεύθυνση, ο αντίχειρας δείχνει «εκτός οθόνης», οπότε αυτή είναι η κατεύθυνση του διανύσματος μαγνητικού πεδίου, το οποίο πάντα δείχνει προς το μαγνητικό βορρά.
Τύπος μαγνητικού πεδίου στο σωληνοειδές
Ο τύπος που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της έντασης του a μαγνητικό πεδίο Β που δημιουργείται από ένα Ηλεκτρομαγνητική στροφή N, διασταυρωμένο με α ηλεκτρικό ρεύμα i, από μήκος L, είναι όπως ακολουθεί:
μ - μαγνητική διαπερατότητα του μέσου (N / A²)
Ν - αριθμός περιελίξεων (στροφές)
μεγάλο - μήκος σωληνοειδούς (m)
i - ηλεκτρικό ρεύμα (A)
Στον παραπάνω τύπο, το στοιχείο Δ / Λ αντιπροσωπεύει το αριθμός στροφών ανά μονάδα μήκους του σωληνοειδούς. Επιπλέον, σε κενό, η ενότητα του διαπερατόμαγνητικός ίσο με μ0 = 4π.10-7 ΣΤΟ-2.
Κοίταεπίσης: Τι είναι ο μαγνητισμός;
Επιλυμένες ασκήσεις στο μαγνητικό πεδίο της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας
Ερώτηση 1 - (Udesc) Σκεφτείτε ένα ιδανικό μακρύ σωληνοειδές που αποτελείται από 10.000 στροφές ανά μέτρο, με συνεχές ρεύμα 0,2 A. Οι μονάδες και οι γραμμές μαγνητικού πεδίου μέσα στο ιδανικό σωληνοειδές είναι, αντίστοιχα:
α) μηδενικό, ανύπαρκτο.
β) 8π.10-4 Τ, ομόκεντροι κύκλοι.
γ) 4π.10-4 Τ, κυλινδρικές έλικες.
δ) 8π.10-3 T, ακτινικά που προέρχονται από τον άξονα της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας.
ε) 8π.10-4 Τ, ευθείες γραμμές παράλληλες προς τον άξονα του σωληνοειδούς.
Ανάλυση:
Για να υπολογίσουμε την ισχύ του μαγνητικού πεδίου που παράγεται από αυτήν την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, θα χρησιμοποιήσουμε τον τύπο που σχετίζεται με τον αριθμό των περιελίξεων ανά μέτρο και την ισχύ του ηλεκτρικού ρεύματος.
Με βάση τον υπολογισμό που έγινε παραπάνω, βρίσκουμε την ισχύ του μαγνητικού πεδίου που παράγεται μέσα στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα. Έτσι, η σωστή εναλλακτική λύση είναι η γράμμα Δ.
Ερώτηση 2 - (Enem) Ένας ηλεκτρομαγνητικός γερανός μπορεί να ανυψώσει τόνους απορριμμάτων, ανάλογα με την ποσότητα επαγωγής στον ηλεκτρομαγνήτη του. Ο ηλεκτρομαγνήτης είναι μια συσκευή που χρησιμοποιεί ηλεκτρικό ρεύμα για τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου, συνήθως κατασκευασμένο με περιέλιξη ενός αγώγιμου σύρματος γύρω από έναν πυρήνα σιδηρομαγνητικού υλικού (σίδηρος, χάλυβας, νικέλιο, κοβάλτιο).
Για να αυξήσετε την ικανότητα φόρτωσης του γερανού, ποια χαρακτηριστικά ηλεκτρομαγνήτη μπορούν να μειωθούν;
α) Διάμετρος του καλωδίου αγωγού
β) Απόσταση μεταξύ στροφών
γ) Γραμμική πυκνότητα στροφών
δ) Ρεύμα που ρέει μέσω του καλωδίου
ε) Σχετική διαπερατότητα του πυρήνα
Ανάλυση:
Για να παράγει μεγαλύτερη δύναμη, το μαγνητικό πεδίο που παράγεται από την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα πρέπει να είναι πιο έντονο. Έτσι, μεταξύ των εναλλακτικών λύσεων που εμφανίζονται, ο μόνος τρόπος να το κάνετε είναι να μειώσετε την απόσταση μεταξύ των στροφών. Η σωστή εναλλακτική λύση είναι το γράμμα Β.
Από τον Rafael Hellerbrock
Καθηγητής φυσικής
Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/campo-magnetico-no-solenoide.htm