 |
Магнитная индукция соленоида
|
|
|
|
Соленоид — катушка, длина которой намного больше, чем её диаметр (также в дальнейших выкладках подразумевается, что толщина обмотки намного меньше, чем диаметр катушки). Без использования магнитного сердечника плотность магнитного потока (или магнитная индукция) которая выражается в системе СИ в тесла [Тл], внутри катушки вдали от её концов (приближённо) равна
B = μ 0 * N * n * I Магнитная индукция – это способность катушки индуктивности преобразовывать электрическую энергию в магнитную и наоборот. Магнитная индукция – это количественная характеристика магнитной силы, заключенной в единице площади витка катушки.
Имея в виду, что n=N/l – плотность витков катушки; Ф=B*S, и добавив в катушку сердечник, выведем формулу полного магнитного потока катушки с сердечником:
Ф = B*S = μ 0 * μ * N2 * S * I / l
Давайте разберемся, что за величины входят в эти выражения:
μ 0 – магнитная проницаемость вакуума. Это табличная величина (константа), и равна она следующему значению: μ 0 = 4 * п * 10-7 кг*м/(с2*А2)
μ – магнитная проницаемость магнитного материала сердечника.
А что это за сердечник и для чего он нужен? Сейчас выясним. Дело все в том, что если внутри катушки окажется не воздух, а магнитный сердечник, то индуктивность возрастет многократно. Посудите сами – магнитная проницаемость воздуха равна 1, а для никеля она может достигать величины 1100. Вот мы и получаем увеличение индуктивности более чем в 1000 раз.
S– площадь поперечного сечения катушки м2
N– количество витков вит
n – плотность витков вит/м
l– длина катушки метр
|
|
|
I – ток в катушке Ампер
В – магнитная индукция Тесла
Ф – магнитный поток Вебер
Из формулы следует, что при увеличении числа витков или площади поперечного сечения витков, индукция (и магнитный поток) будет увеличиваться. А при увеличении длины катушки – уменьшаться. Таким образом, витки на катушке стоит располагать как можно ближе друг к другу, поскольку это приведет к уменьшению длины катушки и увеличению магнитной индукции.
Обратите внимание на эту таблицу, где приведены значения магнитной проницаемости возможных материалов сердечников для катушек индуктивности.
Магнитный поток – векторная величина. Есть простое правило для определения направления магнитных силовых линий соленоида.
Нам осталось совсем чуть – чуть до понимания явления и вывода формулы индуктивности катушки, но сначала познакомимся с историей открытия магнитной индукции.
Явление электромагнитной индукции было открыто в 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем.
| Дата рождения | 22 сентября 1791 |
| Место рождения | д. Ньюингтон-Баттс, Англия, Королевство Великобритания |
| Дата смерти | 25 августа 1867 (75 лет) |
| Место смерти | дворец Хэмптон-корт, Мидлсекс, Англия, Соединённое королевство Великобритании и Ирландии |
| Страна |  Великобритания
|
| Научная сфера | физика, химия |
| Место работы | · Королевский институт |
| Научный руководитель | Гемфри Дэви |
| Известные ученики | Чарлз Джозеф Хюлльмандель |
| Награды и премии |  Бейкеровская лекция (1829, 1832, 1849, 1851, 1857) Медаль Копли (1832, 1838) Королевская медаль (1835, 1846) Медаль Румфорда (1846) Медаль Альберта (Королевское общество искусств) (1866)
|
| Подпись | 
|
|
|
|
Майкл Фараде́ й (англ. Michael Faraday [ˈ fæ. rə ˌ deɪ ], — английский физик-экспериментатор. Член Лондонского королевского общества (1824) и множества других научных организаций, в том числе иностранный почётный член Петербургской академии наук (1830).
Открыл электромагнитную индукцию, лежащую в основе современного промышленного производства электричества и многих его применений. Создал первую модель электродвигателя. Среди других его открытий — первый трансформатор, химическое действие тока, законы электролиза, диамагнетизм, действие магнитного поля на свет, первым предсказал электромагнитные волны. Фарадей ввёл в научный обиход термины: ион, катод, анод, электролит, диэлектрик, диамагнетизм, парамагнетизм.
|
|
|
