Solenoid

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Jednoslojni namotani solenoid.
Formiranje magnetnog toka u solenoidu. U središtu po dužini na osi solenoida, magnetsko polje je praktično jednolično.
Dijagram magnetnih i vrtložnih električnih polja u solenoidu pri strujanju kroz namotaj naizmjenične struje .

Solenoid (od grčkog σολήνα (solina) - kanal, cijev i ειδός (eidos) - sličan, sličan ) - vrsta induktora .

Strukturno, dugi solenoidi se izrađuju i u obliku jednoslojnog namota (vidi sliku), i višeslojnog.

Ako duljina namota znatno premašuje promjer namota, tada se u šupljini solenoida, kada se na njega dovede električna struja , stvara magnetsko polje koje je blizu ravnomjernog.

Takođe se često nazivaju solenoidi i elektromehanički aktuatori , obično sa feromagnetnim jezgrom koji se može uvući. U takvoj primjeni, solenoid se gotovo uvijek isporučuje s vanjskim feromagnetnim jezgrom , koji se obično naziva jarmom.

Beskonačno dug solenoid je solenoid čija dužina teži beskonačnosti (odnosno, njegova dužina je mnogo veća od njegovih poprečnih dimenzija).

DC solenoid

Ako je dužina solenoida mnogo veća od njegovog prečnika i ne koristi se magnetni materijal, onda kada struja teče kroz namotaj, unutar zavojnice se stvara magnetsko polje , usmereno duž ose, koje je jednolično i za jednosmernu struju jednako do [1] :

( SI )

( SGS )

gdje - magnetna permeabilnost vakuuma , - broj zavoja po jedinici dužine solenoida, - broj okreta, - dužina solenoida, - struja u namotaju.

Zbog činjenice da dvije polovice beskonačnog solenoida na mjestu njihovog spajanja daju isti doprinos magnetskom polju, magnetska indukcija polubeskonačnog solenoida na njegovom rubu je upola manja od volumena. Isto se može reći i za polje na rubovima konačnog, ali prilično dugog solenoida [1] :

( SI )

Kada struja teče, solenoid skladišti energiju jednaku radu koji se mora obaviti da bi se uspostavila struja struje ... Veličina ove energije je

gdje - fluks spojnica , - magnetni tok u solenoidu, - induktivnost solenoida.

Kada se struja u solenoidu promijeni, javlja se EMF samoindukcije čija je vrijednost

...

Induktivnost solenoida

Induktivnost solenoida se izražava na sljedeći način:

( SI )
( SGS )

gdje - magnetna permeabilnost vakuuma , - broj zavoja po jedinici dužine solenoida, - broj okreta, - zapremina solenoida, - dužina provodnika namotanog na solenoidu, - površina poprečnog presjeka solenoida, - dužina solenoida, - prečnik zavojnice.

Bez upotrebe magnetnog materijala, magnetna indukcija unutar solenoida je zapravo konstantan i jednak

gdje - jačina struje. Zanemarujući ivične efekte na krajevima solenoida, dobijamo da je veza fluksa kroz zavojnicu jednaka je magnetskoj indukciji pomnoženo s površinom poprečnog presjeka i broj okreta :

Otuda slijedi formula za induktivnost solenoida

ekvivalentno prethodne dvije formule.

AC solenoid

Sa izmjeničnom strujom, solenoid stvara naizmjenično magnetsko polje. Ako se solenoid koristi kao elektromagnet , tada se na izmjeničnu struju mijenja veličina sile privlačenja. U slučaju sidra od mekog magnetskog materijala, smjer gravitacijske sile se ne mijenja. U slučaju magnetne armature, smjer sile je obrnut. Na izmjeničnu struju, solenoid ima složen otpor , čija je aktivna komponenta određena aktivnim otporom namotaja, a reaktivna komponenta određena je induktivnošću namota.

Aplikacija

DC solenoidi se najčešće koriste kao linearni pogoni. Za razliku od konvencionalnih elektromagneta, pruža dugi hod. Karakteristika snage zavisi od strukture magnetnog sistema (jezgra i kućište) i može biti bliska linearnoj.

Elektromagnetne makaze koje se pokreću za rezanje karata i čekova na kasama, jezičke za zaključavanje, ventile u motorima, hidrauličnim sistemima, itd. Jedan od najpoznatijih primjera je "trakcioni relej" startera automobila. Solenoidi se široko koriste u elektroenergetici, jer su našli široku primjenu u pogonima visokonaponskih prekidača.

AC solenoidi se koriste kao induktori za indukcijsko grijanje u lončastim indukcijskim pećima .

Bilješka

  1. 1 2 Saveliev I.V. (1982), str. 148-152.

Izvori od

  • Savelyev I.V., Kurs opšte fizike. - T. 2. Elektricitet i magnetizam. Talasi. Optika.

vidi takođe