Innhold
- Magnetfelt av en magnetventilasjon
- Beregn induktans av solenoid
- Avlede induktansen av en magnet magnet
En magnetventil er en trådspole som er vesentlig lengre enn dens diameter som genererer et magnetfelt når en strøm går gjennom den. I praksis er denne spolen pakket rundt en metallisk kjerne, og styrken til magnetfeltet avhenger av spoletettheten, strømmen som går gjennom spolen og kjernens magnetiske egenskaper.
Dette gjør en magnetventil til en type elektromagnet, hvis formål er å generere et kontrollert magnetfelt. Dette feltet kan brukes til forskjellige formål, avhengig av enheten, fra å brukes til å generere et magnetfelt som en elektromagnet, til å hindre strømendringer som en induktor, eller til å konvertere energien som er lagret i magnetfeltet til kinetisk energi som en elektrisk motor .
Magnetfelt av en magnetventilasjon
Magnetfeltet til en solenoidderivasjon kan bli funnet ved bruk av Ampères Law. Vi får
Bl = μ0NI
hvor B er magnetisk fluks tetthet, l er solenoidens lengde, μ0 er den magnetiske konstanten eller den magnetiske permeabiliteten i et vakuum, N er antall svinger i spolen, og Jeg er strømmen gjennom spolen.
Deler gjennom l, vi får
B = μ0(N / l) I
hvor I / l er den svinger tetthet eller antall svinger per lengde på enheten. Denne ligningen gjelder solenoider uten magnetiske kjerner eller i ledig plass. Magnetkonstanten er 1.257 × 10-6 H / m.
De magnetisk permeabilitet av et materiale er dets evne til å støtte dannelsen av et magnetfelt. Noen materialer er bedre enn andre, så permeabiliteten er graden av magnetisering et materiale opplever som svar på et magnetfelt. Den relative permeabiliteten μr forteller oss hvor mye dette øker med hensyn til ledig plass eller vakuum.
μ = μr__μ0
hvor μ er magnetisk permeabilitet og μr er relativitet. Dette forteller oss hvor mye magnetfeltet øker hvis magnetventilen har en materialkjerne som går gjennom det. Hvis vi plasserte et magnetisk materiale, for eksempel en jernstang, og magneten er pakket rundt den, vil jernstangen konsentrere magnetfeltet og øke den magnetiske fluksdensiteten B. For en magnetventil med en materialkjerne, får vi solenoidformelen
B = μ (N / l) I
Beregn induktans av solenoid
Et av hovedformålene med solenoider i elektriske kretser er å hindre endringer i elektriske kretser. Når en elektrisk strøm strømmer gjennom en spiral eller magnetventil, skaper den et magnetfelt som vokser i styrke over tid. Dette skiftende magnetfeltet induserer en elektromotorisk kraft over spolen som motvirker strømmen. Dette fenomenet er kjent som elektromagnetisk induksjon.
Induktansen, L, er forholdet mellom den induserte spenningen v, og endringshastigheten i strømmen Jeg.
L = −v (_d_I/ D_t) _-1
Løsning for v dette blir
v = −L (_d_I/ D_t) _
Avlede induktansen av en magnet magnet
Faradays Law forteller oss styrken til den induserte EMF som svar på et magnetisk felt i endring
v = -na (_d_B / _d_t)
hvor n er antall svinger i spolen og EN er tverrsnittsområdet til spolen. Å differensiere magnetventilen med hensyn til tid, får vi
d_B /d_t = μ (N / l) (_ d_I / _d_t)
Ved å erstatte dette i Faradays Law, får vi den induserte EMF for en lang solenoid,
v = - (μN2A / l) (_ d_I / _d_t)
Å erstatte dette i v = −L (_d_I/ d_t) _ vi får
L = μN2A / l
Vi ser induktansen L avhenger av spiralens geometri - svingens tetthet og tverrsnittsarealet - og den magnetiske permeabiliteten til spolematerialet.