Магнитное поле соленоида
Магнитное поле соленоида — это магнитное поле, создаваемое катушкой с большим числом витков при прохождении по ним электрического тока. Внутри длинного соленоида поле почти однородно, а его индукция зависит от силы тока и плотности витков.
Соленоид состоит из проволоки, намотанной на цилиндрический каркас. Вне длинного соленоида поле слабее, чем внутри. Внутри витков линии магнитного поля идут почти параллельно, поэтому поле считают однородным. Чтобы определить, куда направлен вектор магнитной индукции, сначала используют направление магнитного поля, а затем правило правой руки.
Формула магнитной индукции
Для длинного соленоида магнитная индукция внутри него определяется формулой:
Здесь \(\mu_0\) — магнитная постоянная, \(\mu_r\) — относительная магнитная проницаемость сердечника, \(n=\frac{N}{l}\) — число витков на единицу длины. Для соленоида с воздушным сердечником обычно принимают \(\mu_r\approx1\), поэтому \(B=\mu_0 nI\). Чем больше ток или плотность витков, тем сильнее поле.
Соленоид имеет \(N=1000\) витков, длину \(l=0{,}5\ \text{м}\) и ток \(I=2\ \text{А}\). Для воздушного сердечника \(n=1000/0{,}5=2000\ \text{м}^{-1}\). Тогда \(B=\mu_0 nI\approx5{,}0\cdot10^{-3}\ \text{Тл}\).
Магнитная индукция \(B\) измеряется в теслах и характеризует магнитное поле. Сила тока \(I\) измеряется в амперах и является причиной появления поля. Также не следует путать поле соленоида с полем одного прямого проводника: у соленоида поле складывается из полей всех витков.
Как изменится магнитная индукция внутри воздушного соленоида, если при неизменной длине и токе число витков увеличить в 2 раза?
Главное
- Внутри длинного соленоида магнитное поле почти однородно и направлено вдоль его оси.
- Магнитная индукция равна \(B=\mu_0\mu_r\frac{N}{l}I\); для воздушного сердечника \(\mu_r\approx1\).
- Увеличение силы тока или числа витков на единицу длины усиливает магнитное поле.