סולנואידים הם מקורות של שדה מגנטי שנוצרו על ידי חוטים מפותלים מנצחים, מרווח באופן שווה, קונצנטרי ומעוצב כמו גליל ברדיוס קבוע. כאשר חוצים אותו א זרם חשמלי, הם מתחילים לעבוד כמו אלקטרומגנטים, מייצר א שדהמַגנֶטִיקָבוּעַ בְּתוֹך.
עוצמת השדה המגנטי המיוצר בסולנואידים היא ביחס ישר לזרם החשמלי העובר דרכם, כמו גם למספר הסיבובים היוצרים אותם.
ראה גם: שדה מגנטי - מאפיינים, נוסחאות, תרגילים
שדה מגנטי בסולנואיד
כש çנוֹכְחִיחשמלי חוצה מוליך, יש הופעה של א שדה מגנטי. בסולנואידים, למשל, ניתן לייצר שדה מגנטי מרוכז בתוך סלילה של חוטים. לפי אורךשֶׁלסולנואיד, השדה המגנטי הופך ליותר מדים, אז ה קווי אינדוקציה מהשהייה הזו בשטח מַקְבִּיל ו באופן שווהמרווח בְּתוֹך. בשולי הסולנואיד, בתורו, השדה המגנטי אינו אחיד, בגלל המראה של אפקטים של קצה, המעוותים את כיוון השדה המגנטי וכיוונו.
ניתן לגלות את הקוטביות של השדה המגנטי המיוצר בסולנואידים באמצעותכלל בורג. כדי להשתמש בו, אנו סוגרים את אצבעות יד ימין בכיוון שהזרם עובר לאורך הסולנואיד (בכיוון השעון או נגד כיוון השעון), כך שהאגודל מצביע על כיוון
צָפוֹןמַגנֶטִי. עיין באיור שלמטה, מכיוון שמקל על ההבנה כיצד פועל כלל הבורג.
תקן את הזרם החשמלי שמסתובב במישור המסך, נגד כיוון השעון. במקרה זה, על ידי סגירת אצבעות יד ימין לכיוון זה, האגודל מכוון "מחוץ למסך", כך שזה כיוון וקטור השדה המגנטי, אשר תמיד מצביע על צפון מגנטי.
פורמולה של שדה מגנטי בסולנואיד
הנוסחה המשמשת לחישוב עוצמת a שדה מגנטי B שנוצר על ידי א סולנואיד פנייה N, חוצה א זרם חשמלי אני, של אורך L, הוא כדלקמן:
μ - חדירות מגנטית של המדיום (N / A²)
נ - מספר פיתולים (סיבובים)
ל - אורך סולנואיד (מ ')
i - זרם חשמלי (A)
אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)
בנוסחה שלמעלה, האלמנט N / L מייצג את מספר סיבובים ליחידת אורך של הסולנואיד. בנוסף, בחלל ריק, המודול של חֲדִירוּתמַגנֶטִי שווה ל- μ0 = 4π.10-7 בְּ-2.
תראהגַם: מה זה מגנטיות?
תרגילים נפתרו על השדה המגנטי של הסולנואיד
שאלה 1 - (Udesc) שקול סולנואיד ארוך אידיאלי המורכב מ -10,000 סיבובים למטר, המובל על ידי זרם רציף של 0.2 A. קווי המודול והשדה המגנטי בתוך הסולנואיד האידיאלי הם, בהתאמה:
א) אפס, לא קיים.
ב) 8π.10-4 T, מעגלים קונצנטריים.
ג) 4π.10-4 T, מדחפים גליליים.
ד) 8π.10-3 T, רדיאלים שמקורם בציר הסולנואיד.
ה) 8π.10-4 T, קווים ישרים מקבילים לציר הסולנואיד.
פתרון הבעיה:
כדי לחשב את חוזק השדה המגנטי המיוצר על ידי סולנואיד זה, נשתמש בנוסחה המתייחסת למספר הפיתולים למטר ולעוצמת הזרם החשמלי.
בהתבסס על החישוב שנעשה לעיל, אנו מוצאים את חוזק השדה המגנטי המיוצר בתוך הסולנואיד. לפיכך, האלטרנטיבה הנכונה היא אות ד.
שאלה 2 - (אויב) מנוף גרוטאות גרוטאות מסוגל להרים טונות של גרוטאות, תלוי בכמות האינדוקציה באלקטרומגנט שלו. האלקטרומגנט הוא מכשיר המשתמש בזרם חשמלי ליצירת שדה מגנטי, בדרך כלל נבנה על ידי סלילת חוט מוליך סביב ליבת חומר פרומגנטי (ברזל, פלדה, ניקל, קובלט).
כדי להגדיל את יכולת העומס של המנוף, איזה מאפיין אלקטרומגנט ניתן להפחית?
א) קוטר חוט המוליך
ב) מרחק בין סיבוב
ג) צפיפות לינארית של סיבובים
ד) זרם הזורם דרך החוט
ה) חדירות יחסית של הליבה
פתרון הבעיה:
כדי לייצר כוח גדול יותר, השדה המגנטי המיוצר על ידי הסולנואיד צריך להיות אינטנסיבי יותר. לפיכך, בין החלופות המוצגות, הדרך היחידה לעשות זאת היא להקטין את המרחק בין הסיבובים. האלטרנטיבה הנכונה היא האות ב '.
מאת רפאל הלרברוק
מורה לפיזיקה
