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솔레노이드는 전류가 통과 할 때 자기장을 생성하는 직경보다 실질적으로 더 긴 와이어 코일입니다. 실제로,이 코일은 금속 코어를 감싸고 자기장의 강도는 코일 밀도, 코일을 통과하는 전류 및 코어의 자기 특성에 따라 달라집니다.
이것은 솔레노이드를 전자석의 한 유형으로 만들고, 그 목적은 제어 된 자기장을 생성하는 것입니다. 이 필드는 전자석으로 자기장을 생성하거나 인덕터로 전류 변화를 방해하거나 자기장에 저장된 에너지를 전기 모터로 운동 에너지로 변환하는 데 사용되는 것에서 장치에 따라 다양한 목적으로 사용될 수 있습니다. .
솔레노이드 유도의 자기장
솔레노이드 유도의 자기장은 암페어 법률. 우리는 얻는다
B1 = μ0NI
어디 비 자속 밀도는 엘 솔레노이드의 길이, μ0 진공에서 자기 상수 또는 투자율은 엔 코일의 회전 수 나는 코일을 통과하는 전류입니다.
전체를 통해 나누기 엘우리는 얻는다
B = μ0(N / l) I
어디 N / l 입니다 회전 밀도 또는 단위 길이 당 회전 수. 이 방정식은 자기 코어가 없거나 자유 공간에있는 솔레노이드에 적용됩니다. 자기 상수는 1.257 × 10-6 H / m
그만큼 투자율 재료의 자기장은 자기장의 형성을 지원하는 능력이다. 일부 재료는 다른 재료보다 우수하므로 투자율은 재료가 자기장에 반응하여 경험하는 자화 정도입니다. 상대 투자율 μ아르 자형 자유 공간이나 진공에 대해 이것이 얼마나 증가하는지 알려줍니다.
μ = μ아르 자형__μ0
어디 μ 투자율은 μ아르 자형 상대성입니다. 솔레노이드에 재료 코어가있는 경우 자기장이 얼마나 증가하는지 알려줍니다. 철 막대와 같은 자성 물질을 배치하고 솔레노이드를 감싸면 철 막대가 자기장을 집중시키고 자속 밀도를 증가시킵니다. 비. 재료 코어가있는 솔레노이드의 경우 솔레노이드 공식을 얻습니다.
B = μ (N / l) I
솔레노이드의 인덕턴스 계산
전기 회로에서 솔레노이드의 주요 목적 중 하나는 전기 회로의 변경을 방해하는 것입니다. 코일이나 솔레노이드를 통해 전류가 흐르면 시간이 지남에 따라 강도가 커지는 자기장이 생성됩니다. 이 변화하는 자기장은 코일에 걸쳐 전류 흐름에 대항하는 기전력을 유도합니다. 이 현상을 전자기 유도라고합니다.
인덕턴스, 엘, 유도 전압 사이의 비율입니다 V현재의 변화율 나는.
엘 = −v (_d_I/ d_t) _-1
해결 V 이것은된다
v = −L (_d_I/ d_t) _
솔레노이드의 인덕턴스 도출
패러데이 법 변화하는 자기장에 반응하여 유도 된 EMF의 강도를 알려줍니다
V = −nA (_d_B / _d_t)
여기서 n은 코일의 회전 수입니다. 에이 코일의 단면적입니다. 시간과 관련하여 솔레노이드 방정식을 차별화하면
d_B /d_t = μ (N / l) (_ d_I / _d_t)
이것을 패러데이 법 (Faradays Law)으로 대체하면 긴 솔레노이드에 대한 유도 EMF를 얻습니다.
v = − (μN2A / l) (_ d_I / _d_t)
이것을 대체로 v = −L (_d_I/ d_t) _ 우리는 얻는다
L = μN2A / l
인덕턴스를 본다 엘 코일의 형상 (회전 밀도 및 단면적)과 코일 재료의 투자율에 따라 달라집니다.