Solenoidi sono sorgenti di campo magnetico formate dall'avvolgimento di fili conduttori, equidistanti, concentrici ea forma di cilindro di raggio costante. Quando attraversato da a corrente elettrica, iniziano a lavorare come elettromagneti, producendo a campomagneticocostante dentro.
L'intensità del campo magnetico prodotto nei solenoidi è direttamente proporzionale alla corrente elettrica che li attraversa, nonché al numero di spire che li formano.
Vedi anche: Campo magnetico — proprietà, formule, esercizi
Campo magnetico nel solenoide
Quando un çattualeelettrico attraversa un conduttore, c'è l'emergere di a campo magnetico. Nei solenoidi, ad esempio, è possibile produrre un campo magnetico concentrato all'interno di un avvolgimento di fili. Secondo lunghezzadisolenoide, il campo magnetico diventa più uniforme, così il linee di induzione da questo campo resta parallelo e ugualmentedistanziato dentro. Ai bordi del solenoide, a sua volta, il campo magnetico non è uniforme, a causa della comparsa di
effetti di bordo, che distorcono la direzione e la direzione del campo magnetico.
La polarità del campo magnetico prodotto nei solenoidi può essere scoperta utilizzando ilregola della vite. Per usarlo chiudiamo le dita della mano destra nel senso in cui la corrente scorre lungo il solenoide (in senso orario o antiorario), in modo che il pollice indichi la direzione del nordmagnetico. Guarda la figura qui sotto, in quanto rende più facile capire come funziona la regola della vite.
Riparare la corrente elettrica circolante nel piano dello schermo, in senso antiorario. In questo caso, chiudendo le dita della mano destra in questa direzione, il pollice punta “fuori dallo schermo”, quindi questa è la direzione del vettore del campo magnetico, che punta sempre al nord magnetico.
Formula del campo magnetico nel solenoide
La formula utilizzata per calcolare l'intensità di a campo magnetico B che è generato da a Solenoide N-turn, attraversato da a corrente elettrica io, di lunghezza L, è come segue:
μ – permeabilità magnetica del mezzo (N/A²)
no – numero di avvolgimenti (spire)
l – lunghezza del solenoide (m)
io - corrente elettrica (A)
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Nella formula sopra, l'elemento N/L rappresenta la numero di giri per unità di lunghezza del solenoide. Inoltre, nel vuoto, il modulo del permeabilitàmagnetico uguale a μ0 = 4π.10-7 A-2.
Guardaanche: Cos'è il magnetismo?
Esercizi risolti sul campo magnetico del solenoide
Domanda 1 — (Udesc) Considera un lungo solenoide ideale composto da 10.000 spire per metro, trasportato da una corrente continua di 0,2 A. Le linee del modulo e del campo magnetico all'interno del solenoide ideale sono rispettivamente:
a) nullo, inesistente.
b) 8π.10-4 T, cerchi concentrici.
c) 4π.10-4 T, eliche cilindriche.
d) 8π.10-3 T, radiali provenienti dall'asse del solenoide.
e) 8π.10-4 T, rette parallele all'asse del solenoide.
Risoluzione:
Per calcolare l'intensità del campo magnetico prodotto da questo solenoide, utilizzeremo la formula che mette in relazione il numero di avvolgimenti per metro e l'intensità della corrente elettrica.
Sulla base del calcolo fatto sopra, troviamo l'intensità del campo magnetico prodotto all'interno del solenoide. Quindi, l'alternativa corretta è il lettera D.
Domanda 2 — (Enem) Una gru elettromagnetica da discarica è in grado di sollevare tonnellate di rottami, a seconda della quantità di induzione nel suo elettromagnete. L'elettromagnete è un dispositivo che utilizza la corrente elettrica per generare un campo magnetico, solitamente costruito avvolgendo un filo conduttore attorno ad un nucleo di materiale ferromagnetico (ferro, acciaio, nichel, cobalto).
Per aumentare la capacità di carico della gru, quale caratteristica dell'elettromagnete può essere ridotta?
a) Diametro del filo conduttore
b) Distanza tra le spire
c) Densità lineare delle spire
d) Corrente che scorre attraverso il filo
e) Permeabilità relativa del nucleo
Risoluzione:
Per produrre una forza maggiore, il campo magnetico prodotto dal solenoide deve essere più intenso. Quindi, tra le alternative mostrate, l'unico modo per farlo è ridurre la distanza tra le spire. L'alternativa corretta è la lettera B.
Di Rafael Hellerbrock
Insegnante di fisica
