Solenoid oʻqi boʻylab magnit maydon

Solenoid (grech. sōlĮnás (tuz) — quvur va eidos (eidos) — oʻxshash) — induktorning bir turi.

Bir qatlamli oʻralgan solenoid.

Solenoidda magnit oqimning hosil boʻlishi. Solenoid oʻqi boʻylab uzunlik boʻylab markazda magnit maydon deyarli bir xil boʻladi.

Oʻzgaruvchan tok oʻramdan oʻtayotganda solenoiddagi magnit va girdobli elektr maydonlarining sxemasi.

Strukturaviy ravishda, uzun solenoidlar bir qatlamli oʻrash shaklida ishlab chiqariladi (2-rasmga qarang) va koʻp qatlamli.

Agar oʻrashning uzunligi oʻrash diametridan sezilarli darajada oshsa, solenoidning boʻshligʻida, unga elektr toki berilganda, bir xilga yaqin magnit maydon hosil boʻladi.

Bundan tashqari, odatda solenoidlar deb ataladigan elektromexanik aktuatorler, odatda tortilishi mumkin boʻlgan ferromagnit yadroli . Bunday dasturda solenoid deyarli har doim tashqi ferromagnit yadro bilan taʼminlanadi, odatda boʻyinturuq deb ataladi.

Cheksiz uzun solenoid — bu uzunligi cheksizlikka qadar choʻzilgan solenoid (yaʼni uning uzunligi koʻndalang oʻlchamlaridan ancha katta)

Oʻzgarmas tok solenoidi

Agar elektromagnit solenoidning uzunligi uning diametridan ancha katta boʻlsa va magnit material ishlatilmasa, gʻaltakning ichi orqali tok oʻtganda, oʻq boʻylab yoʻnaltirilgan magnit maydon hosil boʻladi, u bir xil va oʻzgarmas tok uchun:

$B=\mu _{0}nI$ (SI) $\qquad (1),$

$B={\frac {4\pi }{c}}nI$ (GHS) $\qquad (2),$

bu yerda

$\mu _{0}$ vakuumning magnit oʻtkazuvchanligi,

$n=N/l$ — solenoid uzunligi birligiga burilishlar soni,

$N$ — burilishlar soni,

$l$ solenoid uzunligi,

$I$ oʻrashdagi oqimdir.

Ulanish nuqtasidagi cheksiz solenoidning ikki yarmi magnit maydonga bir xil hissa qoʻshishi sababli(simmetrik), yarim cheksiz solenoidning magnit induksiyasi uning chetidagi hajmning yarmiga teng. Xuddi shu narsani chekli, lekin ancha uzun solenoid chetidagi maydon haqida ham aytish mumkin boʻladi:

$B_{\mathrm {KP} }={\frac {1}{2}}\mu _{0}nI$ (SI) $\qquad (3).$

Tok oqayotganda, solenoid tok oqimini oʻrnatish uchun bajarilishi kerak boʻlgan ishlarga teng energiyani saqlaydi. Bu energiyaning qiymati

$E_{\mathrm {coxp} }={{\Psi I} \over 2}={{LI^{2}} \over 2}\qquad (4),$

bu yerda

$\Psi =N\Phi$ — oqim aloqasi,

$\Phi$ solenoiddagi magnit oqim,

$L$ solenoidning induktivligidir .

Solenoiddagi tok oʻzgarganda, oʻz-oʻzidan induksiyon EYK paydo boʻladi, uning qiymati

$\varepsilon =-L{dI \over dt}\qquad (5)$ .

Solenoid induktivligi

Solenoid induktivligi quyidagicha ifodalanadi:

$L=\mu _{0}n^{2}V\!={\frac {\mu _{0}}{4\pi }}{\frac {z^{2}}{l}}$ (SI) $\qquad (6),$

$L=4\pi n^{2}V\!={\frac {z^{2}}{l}}$ (GHS) $\qquad (7),$

bu yerda

$\mu _{0}$ vakuumning magnit oʻtkazuvchanligi,

$n=N/l$ — solenoid uzunligi birligiga burilishlar soni,

$N$ — burilishlar soni,

$V=Sl$ solenoid hajmi,

$z=\pi dN$ — solenoid atrofida oʻralgan oʻtkazgichning uzunligi,

$S=\pi d^{2}/4$ solenoidning koʻndalang kesimi maydoni,

$l$ solenoid uzunligi,

$d$ — lasan diametri.

Magnit materialdan foydalanmasdan magnit induksiya $B$ solenoid ichida aslida doimiy va quyidagiga tengdir:

$B=\mu _{0}{\frac {N}{l}}I=\mu _{0}nI\qquad (8),$

bu yerda $I$ — tok kuchi. Solenoidning uchlaridagi chekka effektlarni eʼtiborsiz qoldirib, biz oqim aloqasini olamiz $\Psi$ orqali $B$ magnit induksiya $S$ga maydonga koʻpaytiriladi va $N$ marta burilganda:

$\displaystyle \Psi =BSN=\mu _{0}N^{2}IS/l=\mu _{0}n^{2}VI=LI\qquad (9).$

Bu solenoidning induktivligi uchun formuladir.

$\displaystyle L=\mu _{0}N^{2}S/l=\mu _{0}n^{2}V\qquad (10),$

oldingi ikkita formuladan kelib chiqqan.

Oʻzgaruvchan tok solenoidi

Oʻzgaruvchan tok bilan solenoid oʻzgaruvchan magnit maydon hosil qiladi. Agar solenoid elektromagnit modda sifatida ishlatilsa, u holda oʻzgaruvchan tokda tortishish kuchining kattaligi oʻzgaradi. Yumshoq magnit materialdan yasalgan armatura holatida kuchning yoʻnalishi oʻzgarmaydi. Magnit armatura holatida kuchning yoʻnalishi oʻzgaradi. Oʻzgaruvchan tokda solenoid mavjud murakkab qarshilik, uning faol komponenti oʻrashning faol qarshiligi bilan belgilanadi va reaktiv komponent oʻrashning induktivligi bilan belgilanadi.

Oʻzgaruvchan tok solenoidlari, induksion tigelli pechlarda induksion isitish uchun induktor sifatida ishlatiladi.

Ilova

DC solenoidlari koʻpincha translyatsion quvvat haydovchi sifatida ishlatiladi. Anʼanaviy elektromagnitlardan farqli oʻlaroq, u katta zarba beradi. Quvvat xarakteristikasi magnit tizimning tuzilishiga (yadro va korpus) bogʻliq va chiziqli boʻlishi mumkin.

Solenoidlar kassalarda chiptalar va cheklarni kesish uchun qaychi, qulflash tillari, dvigatellardagi klapanlar, gidravlika tizimlari va boshqalarni harakatga keltiradi. Eng mashhur misollardan biri bu avtomobil starterining „tortish releyi“. Solenoidlar energetika sohasida keng tarqalgan boʻlib, yuqori voltli toʻxtatuvchidir haydovchilarida keng qoʻllanilishini topdi.

Manbalar

• Kitob:Savelev I. V.: Elektrichestvo i magnetizm. Volni. Optika
• Kalashnikov : Elektrostatika va elektrodinamika