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螺線管中存儲的磁場能量

發布時間: 2022-07-07 23:05:48

㈠ 螺線管存儲的磁場能量

能量儲存在 磁場中
該螺線管所存儲的能量為W = 1/2 L I^2 = 1/2 * 20 * 0.1^2 = 0.1 J
感應電動勢大小 ε = L*dI/dt ,100 = 20*dI/dt
螺線管中的電流變化率為 dI/dt = 5 A/s

㈡ 螺線管儲存的磁能

長直螺線管內磁感應強度公式:B=u0nI,其中n是單位長度的匝數,可見兩長直螺線管內的磁感應強度是一樣的.由能量密度公式:w=B平方比u0再除以2,得能量密度相等.那麼貯存的磁能就用w乘以螺線管的體積即可.
結果:1/16

㈢ 通電螺線管內部磁場怎麼計算

一個是場強積分,利用單匝線圈在中軸線上一點的磁場(這個也需要積分),再進行積分,計算量大。

另一個比較簡單,利用環路定理,取一個長方形迴路,其中兩條邊和螺旋管的軸線平行,並且一個在內部,一個在外部,另外兩條垂直軸線,然後積分,其中,垂直的兩條邊和外部的一條邊積分都為零,內部的那條邊積分為BL(L是邊長),BL=u0*n*L*I,所以B=u0*n*I,其中n是匝密度。

由通電線圈組成的,通電螺線管外部的磁感線是從螺線管的北極發出並回到南極。但是,在通電螺線管內部的磁場方向是從螺線管的南極指向北極。

(3)螺線管中存儲的磁場能量擴展閱讀:

用右手螺旋定則,電池短負長正,電流由正流往負,右手四指順電流方向,拇指指的方向就是螺線管北極。在螺線管外磁力線由北到南,小磁針順磁力線方向。

通電直導線中的安培定則:用右手握住直導線,讓大拇指指向電流的方向,那麼四指的指向就是磁感線環繞方向。

通電螺線管中的安培定則:用右手握住螺線管,使四指彎曲與電流方向一致,那麼大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。

㈣ 為什麼通電螺線管會產生磁場

因為電磁感應所以通電導體會產生磁場
電流的磁效應(動電會產生磁):奧斯特發現:任何通有電流的導線,都可以在其周圍產生磁場的現象,稱為電流的磁效應.
非磁性金屬通以電流,卻可產生磁場,其效果與磁鐵建立的磁場相同.
通有電流的長直導線周圍產生的磁場.
在通電流的長直導線周圍,會有磁場產生,其磁力線的形狀為以導線為圓心一封閉的同心圓,且磁場的方向與電流的方向互相垂直.
磁場的強度1:
H(高斯)=2I(安培)/10r(公分)<;==長直導線
I:系指導線上的總電流,可藉著增加線圈的匝數來提高導線上的總電流。
r:為與導線間的垂直距離。
*註:地球磁場約0.2高斯。
磁場強度2:
螺管線圈:管面半徑a,管長L,線圈總匝數N,距端面為X的P點
a.空心:X點之磁場
b.若在螺線管內塞滿鐵性物質,除了原有空心線圈所產生的磁場外,另外還得加上這些物質磁化後所造的磁場,即總磁場強度(B)應為
B=H+4πM=H+4πXH=(1+4πX)H=μH
X:導磁M:磁化強度H:空心線圈之磁場
由上式可知塞有磁性物質的螺線管,其所產生的磁場強度為空心線圈的M倍。一般鐵磁性物質的μ值在數百到數萬之間。

㈤ 螺線管內部磁場公式

螺線管內部磁場公式:BL=u0*n*L*I。由通電線圈組成的,通電螺線管外部的磁感線是從螺線管的北極發出並回到南極。但是,在通電螺線管內部的磁場方向是從螺線管的南極指向北極。用右手螺旋定則,電池短負長正,電流由正流往負,右手四指順電流方向,拇指指的方向就是螺線管北極。在螺線管外磁力線由北到南,小磁針順磁力線方向。

㈥ 螺線管的磁場

再思考迴路c,根據安培定律,因為沒有任何電流穿過迴路c,所以,磁場沿著迴路c的分量的線積分,又稱為磁場繞著迴路c的環流量,等於零。在螺線管內,因為對稱性,磁場繞著迴路c的徑向部分的環流量等於零。但是,螺線管內軸向部分(z-軸方向)的環流量不等於零:朝著正z-軸方向,磁場繞著直線段1的環流量,與朝著負z-軸方向,磁場繞著直線段2的環流量,兩個環流量相等。隨著螺線管趨向於無限長,我們可以假設磁場不相依於z-坐標,在直線段1任意位置的磁場都相等。同樣的,在直線段2任意位置的磁場都相等。所以,在直線段1任意位置的磁場等於直線段2任意位置的磁場。由於我們可以任意改變迴路的尺寸,而得到答案仍舊不變,所以,唯一可能的解釋,就是在螺線管內的磁場是個常數,不隨位置的不同而改變。同樣的論點可以用在迴路a,所以,在螺線管外的磁場是個常數,不隨位置的不同而改變。假設螺線管的管長趨向於無限長,則可以忽略邊緣效應(fringe effect)。如右圖,思考迴路b,使用右手定則來尋找環繞著載流導線的磁場。假若我們將右手握住載流導線,大拇指指向電流方向,則其它手指會指向磁場的方向。對於一個管長很長的螺線管,磁場的徑向部分都因為對稱性而互相抵消。所以,只有z-分量不等於零。在螺線管內,磁場朝著正z-軸方向;在螺線管外,磁場朝著負z-軸方向。
通電螺線管的極性跟電流方向間的關系,可以用右手螺旋定則來判斷。就是用右手握住螺線管,讓四根手指彎曲且跟螺線管中電流的方向一致,則大拇指所指的那端就是螺線管的N極。注意:右手螺旋定則中所說的「電流的方向」是指螺線管中「電流的環繞方向」,右手四根手指的彎曲方向應跟電流的環繞方向一致。
再思考迴路b。根據安培定律,磁場繞著迴路b的環流量是我們可以直覺地表明,在螺線管外的磁場等於零。磁場線只以閉合迴路的形式存在。它不能像電場線一樣地從一點發散出來,或收斂於一點。假設螺線管內的磁場線的方向是朝上,則螺線管外的磁場線的方向是朝下。它們形成一條閉合迴路。但是,外面的體積超大於裡面的體積,外面的磁場線密度超低。在無限遠位置,磁場線密度等於零,磁場等於零。回想到外面的磁場是個常數,因此,外面的磁場也等於零。總結,隨著螺線管趨向於無限長,外面的磁場趨向於零。
Bh = μ0nih;其中,B是磁場,h是迴路b的軸向長度,μ0是真空磁導率,n是單位長度的線圈數,i是電流。
所以,磁場是
B = μ0ni。這個方程只對空心的螺線管有效。假設,螺線管內中含有金屬芯(例如鐵芯),則雖然其它參數不變,磁場的大小會有所改變。用方程表達
B = μ0μrni;其中,μr是金屬芯的相對磁導率(relative permeability)。
磁場又可以用金屬芯的磁導率μ = μ0μr來表達為
B = μni。
機電螺線管
機電螺線管常見於電子彈珠台、點陣式列印機、燃料噴射裝置等等。機電螺線管是由電磁感應線圈,卷繞於可移動的不銹鋼或鐵材質的電樞(armature)外面,所組成的機電原件。當感應線圈乘載電流時,會有磁場產生,感應線圈變成一個電磁鐵,吸引或排斥電樞,造成電樞的移動。這機制所給出的機械力可以用來操控其它機械(像氣控閥或液壓閥)。機電螺線管給出的是近距離作用力;對於遠距離,作用力會顯得微弱。由於可以用控制電路直接控制,機電螺線管的反應時間非常快速。
螺線管氣控閥
螺線管氣控閥是一種開關,運送空氣給氣控原件。後者通常是某種致動器。螺線管是由一個小尺寸線性螺線管與一個平衡的,易移動的金屬芯組成的。螺線管可以控制金屬芯的位置,引導氣體流往正確的進氣口。這共同組成的氣閥,使得小量的電流施加於螺線管,就能夠引導高氣壓的氣體,通常高至100 psi(7 bar, 0.7 MPa, 0.7 MN/m2)。有些螺線管的操作規格遠超過這氣壓。
螺線管氣控閥的操作原理就好像晶體管,允許使用少量的訊號來控制很大的元件。它也是電子控制器和氣控系統之間的介面元件。
螺線管液壓閥
一般而言,螺線管液壓閥的運作原理類似於螺線管氣控閥。主要的不同處是,螺線管液壓閥控制液壓油的流動,液壓通常大約為3000 psi(210 bar, 21 MPa, 21 MN/m2)。在航空製造業里,液壓機械使用螺線管來操控液壓油的流動致動器,給予致動器足夠的力量來彎曲鈦金屬板。
螺線管操控的閥門常常用於農業灌溉系統。在這里,使用相當便宜的小尺寸螺線管來開啟或關閉一個小前向導閥,讓少量的水施加液壓於活塞。後者機械地耦合於主閥門,有足夠的力量來開關主閥門。
變速器螺線管(transmission solenoid)依賴機電作用力來調整液壓油流過自動變速器的流量。離合器螺線管通常裝設於變速器的閥體內部。
汽車起動器螺線管
在汽車內,起動器螺線管(starter solenoid)是汽車起動器(starter)系統的一部分,又稱為起動繼電器。當駕駛者轉動鑰匙來發動汽車時,車子的電池送出一小股電流到起動器螺線管,關閉一對重形接觸。這動作允許電池送出一大股電流到汽車的起動器馬達,供給馬達的起動。

㈦ 關於螺線管的磁場

1、一般情況下螺線管外面附近是有磁場的,而且磁感應強度還很強烈,因為是在磁極外面。2、若螺線管外面附近是無磁場,產生靜電屏蔽的可能性較小,或許就是內部磁場與導體的切面平行,從而磁通量為零。 在下才疏學淺,不足之處還請大家批評指正! 「小法拉第」:樓政。