Solenoid

Från Rilpedia

Hoppa till: navigering, sök
Wikipedia_letter_w.pngTexten från svenska WikipediaWikipedialogo_12pt.gif
rpsv.header.diskuteraikon2.gif
icon_anmal.gif
rp-wp-sv.gif
Solenoidspole som genomlöps av en elektrisk ström

En solenoid (av grekiskans solen, rör, och éifdos, utseende, form) är en rulle ledningstråd (spole), bestående av ett större eller mindre antal från varandra isolerade varv, vanligen med cirkelformigt tvärsnitt och vars längd är betydligt större än dess diameter. En elektrisk ström genom solenoiden orsakar ett magnetiskt fält av den karaktär som bilden visar. Solenoidens ena ända verkar som en magnetisk nordpol, dess andra som en magnetisk sydpol. Omkastas strömmens riktning, växlar även polerna, i överensstämmelse med Ampères regel. Upphänges solenoiden, så att dess axel fritt kan röra sig i horisontalplanet, visar den samma egenskaper som en magnetnål under liknande förhållanden: dess axel inställer sig i magnetiska meridianen, dess nordpol attraheras, men dess sydpol repelleras av en magnets sydpol eller av motsvarande pol på en annan solenoid. Ampère uppfann solenoiden, då han undersökte den elektriska strömmens attraherande och repellerande verkningar (se Elektrodynamik), samt använde de fenomen solenoiden visar, när den genomgås av en ström, till utgångspunkt för sin teori om magnetismen.

Solenoidens induktans

Under förutsättning att en spoles längd är betydligt större än dess diameter kan den magnetiska flödestätheten \ B inom spolen anses konstant och ges av

\displaystyle B = \mu_0\mu_r Ni/l

där

\ \mu_0 är permittiviteten för vakuum (4π × 10-7 H/m),
\ \mu_r är den relativa permittiviteten för materialet inom solenoiden,
\ N är antalet lindningsvarv,
\ i är strömstyrkan och
\ l är solenoidens längd

Det magnetiska flödet genom spolen erhålls genom att multiplicera flödestätheten med spolens tvärsnittsarea \ A med antalet lindningsvarv \ N enligt

\displaystyle \Phi = \mu_0\mu_rN^2iA/l,

vilket innebär att en solenoids approximativa induktans kan tecknas

\displaystyle L \approx \mu_0\mu_rN^2A/l

För korta cirkulära spolar med radien \ r gäller

L \approx \frac{\mu_0\mu_r N^2 A}{l+0{,}9\cdot r}

Dessa resultat och induktansen för mer komplicerade former, kan härledas från Maxwells ekvationer. Då permittiviteten för ferromagnetiska ämnen beror av det magnetiska flödets styrka, kommer induktansen för en spole med ferromagnetisk kärna att variera med strömstyrkan.

Praktisk användning

I olika tekniska applikationer brukar ordet solenoid beteckna en elektrisk manövermagnet. Ett vardagligt exempel är solenoiden i en bils startmotor. När bilföraren vrider på startnyckeln, går en svag ström till solenoiden, som dels mekaniskt kopplar ihop startmotorn med motorns svänghjul, dels släpper på en kraftig ström direkt från startbatteriet till startmotorn, varvid motorn drivs runt och startar.

Se även


Small Sketch of Owl.png Denna artikel är helt eller delvis baserad på material från Nordisk familjebok, Solenoid, 1904–1926 (Not).
Hämtad från "https://sv.rilpedia.org/wiki/Solenoid"
Personliga verktyg