Соленоид

Образование магнитного потока в соленоиде.

Солено́ид (от греч. σωλήνας — трубка, είδος — вид), — катушка провода, намотанного на цилиндрическую поверхность.

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

$B = \mu_0 n I\!$ (СИ),

$B = \frac{4\pi}{c} n I$ (СГС),

где $\mu_0$ — магнитная проницаемость вакуума, $n=N/l$ — число витков на единицу длины, $I$ — ток в обмотке.

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

$E_\mathrm{coxp} = {{\Phi I} \over 2} = {{L I^2} \over 2}.$

При изменении тока в соленоиде возникает ЭДС самоиндукции, значение которой

$\varepsilon = -L{dI \over dt}.$

Индуктивность соленоида

Индуктивность соленоида выражается следующим образом:

$L = \mu_0 n^2 V\!$ (СИ),

$L = 4\pi n^2 V\!$ (СГС),

где $V$ — объём соленоида.

Без использования магнитного материала плотность магнитного потока $B$ в пределах катушки является фактически постоянной и равна

$B = \mu_0 Ni/l,$

где $\mu_0$ − магнитная проницаемость вакуума, $N$ − число витков, $i$ − ток и $l$ − длина катушки. Пренебрегая краевыми эффектами на концах соленоида, получим, что потокосцепление через катушку равно плотности потока $B$, умноженному на площадь поперечного сечения $S$ и число витков $N$:

$\displaystyle \Psi = \mu_0N^2iS/l,$

Отсюда следует формула для индуктивности соленоида

$\displaystyle L = \mu_0N^2S/l,$ эквивалентная предыдущим двум формулам.

Соленоид на переменном токе

При переменном токе соленоид создаёт переменное магнитное поле. Если соленоид используется как электромагнит, то на переменном токе величина силы притяжения изменяется. В случае якоря из магнитомягкого материала направление силы притяжения не изменяется. В случае магнитного якоря направление силы меняется. На переменном токе соленоид имеет комплексное сопротивление, активная составляющая которого определяется активным сопротивлением обмотки, а реактивная составляющая определяется индуктивностью обмотки.

Применяется в качестве индуктора для индукционного нагрева в индукционных тигельных печах.

См. также

• Магнит
• Электромагнит
• Индуктивность
• Катушка индуктивности
• Катушка Румкорфа

af:Solenoïed cs:Solenoid da:Solenoide de:Zylinderspule en:Solenoid es:Solenoide fi:Solenoidi fr:Solénoïde it:Solenoide ja:ソレノイド lt:Solenoidas nl:Solenoïde pl:Solenoid pt:Solenoide simple:Solenoid sv:Solenoid uk:Соленоїд vi:Solenoid