㈠ 螺线管存储的磁场能量
能量储存在 磁场中
该螺线管所存储的能量为W = 1/2 L I^2 = 1/2 * 20 * 0.1^2 = 0.1 J
感应电动势大小 ε = L*dI/dt ,100 = 20*dI/dt
螺线管中的电流变化率为 dI/dt = 5 A/s
㈡ 螺线管储存的磁能
长直螺线管内磁感应强度公式:B=u0nI,其中n是单位长度的匝数,可见两长直螺线管内的磁感应强度是一样的.由能量密度公式:w=B平方比u0再除以2,得能量密度相等.那么贮存的磁能就用w乘以螺线管的体积即可.
结果:1/16
㈢ 通电螺线管内部磁场怎么计算
一个是场强积分,利用单匝线圈在中轴线上一点的磁场(这个也需要积分),再进行积分,计算量大。
另一个比较简单,利用环路定理,取一个长方形回路,其中两条边和螺旋管的轴线平行,并且一个在内部,一个在外部,另外两条垂直轴线,然后积分,其中,垂直的两条边和外部的一条边积分都为零,内部的那条边积分为BL(L是边长),BL=u0*n*L*I,所以B=u0*n*I,其中n是匝密度。
由通电线圈组成的,通电螺线管外部的磁感线是从螺线管的北极发出并回到南极。但是,在通电螺线管内部的磁场方向是从螺线管的南极指向北极。
(3)螺线管中存储的磁场能量扩展阅读:
用右手螺旋定则,电池短负长正,电流由正流往负,右手四指顺电流方向,拇指指的方向就是螺线管北极。在螺线管外磁力线由北到南,小磁针顺磁力线方向。
通电直导线中的安培定则:用右手握住直导线,让大拇指指向电流的方向,那么四指的指向就是磁感线环绕方向。
通电螺线管中的安培定则:用右手握住螺线管,使四指弯曲与电流方向一致,那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。
㈣ 为什么通电螺线管会产生磁场
因为电磁感应所以通电导体会产生磁场
电流的磁效应(动电会产生磁):奥斯特发现:任何通有电流的导线,都可以在其周围产生磁场的现象,称为电流的磁效应.
非磁性金属通以电流,却可产生磁场,其效果与磁铁建立的磁场相同.
通有电流的长直导线周围产生的磁场.
在通电流的长直导线周围,会有磁场产生,其磁力线的形状为以导线为圆心一封闭的同心圆,且磁场的方向与电流的方向互相垂直.
磁场的强度1:
H(高斯)=2I(安培)/10r(公分)<;==长直导线
I:系指导线上的总电流,可藉着增加线圈的匝数来提高导线上的总电流。
r:为与导线间的垂直距离。
*注:地球磁场约0.2高斯。
磁场强度2:
螺管线圈:管面半径a,管长L,线圈总匝数N,距端面为X的P点
a.空心:X点之磁场
b.若在螺线管内塞满铁性物质,除了原有空心线圈所产生的磁场外,另外还得加上这些物质磁化后所造的磁场,即总磁场强度(B)应为
B=H+4πM=H+4πXH=(1+4πX)H=μH
X:导磁M:磁化强度H:空心线圈之磁场
由上式可知塞有磁性物质的螺线管,其所产生的磁场强度为空心线圈的M倍。一般铁磁性物质的μ值在数百到数万之间。
㈤ 螺线管内部磁场公式
螺线管内部磁场公式:BL=u0*n*L*I。由通电线圈组成的,通电螺线管外部的磁感线是从螺线管的北极发出并回到南极。但是,在通电螺线管内部的磁场方向是从螺线管的南极指向北极。用右手螺旋定则,电池短负长正,电流由正流往负,右手四指顺电流方向,拇指指的方向就是螺线管北极。在螺线管外磁力线由北到南,小磁针顺磁力线方向。
㈥ 螺线管的磁场
再思考回路c,根据安培定律,因为没有任何电流穿过回路c,所以,磁场沿着回路c的分量的线积分,又称为磁场绕着回路c的环流量,等于零。在螺线管内,因为对称性,磁场绕着回路c的径向部分的环流量等于零。但是,螺线管内轴向部分(z-轴方向)的环流量不等于零:朝着正z-轴方向,磁场绕着直线段1的环流量,与朝着负z-轴方向,磁场绕着直线段2的环流量,两个环流量相等。随着螺线管趋向于无限长,我们可以假设磁场不相依于z-坐标,在直线段1任意位置的磁场都相等。同样的,在直线段2任意位置的磁场都相等。所以,在直线段1任意位置的磁场等于直线段2任意位置的磁场。由于我们可以任意改变回路的尺寸,而得到答案仍旧不变,所以,唯一可能的解释,就是在螺线管内的磁场是个常数,不随位置的不同而改变。同样的论点可以用在回路a,所以,在螺线管外的磁场是个常数,不随位置的不同而改变。假设螺线管的管长趋向于无限长,则可以忽略边缘效应(fringe effect)。如右图,思考回路b,使用右手定则来寻找环绕着载流导线的磁场。假若我们将右手握住载流导线,大拇指指向电流方向,则其它手指会指向磁场的方向。对于一个管长很长的螺线管,磁场的径向部分都因为对称性而互相抵消。所以,只有z-分量不等于零。在螺线管内,磁场朝着正z-轴方向;在螺线管外,磁场朝着负z-轴方向。
通电螺线管的极性跟电流方向间的关系,可以用右手螺旋定则来判断。就是用右手握住螺线管,让四根手指弯曲且跟螺线管中电流的方向一致,则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。注意:右手螺旋定则中所说的“电流的方向”是指螺线管中“电流的环绕方向”,右手四根手指的弯曲方向应跟电流的环绕方向一致。
再思考回路b。根据安培定律,磁场绕着回路b的环流量是我们可以直觉地表明,在螺线管外的磁场等于零。磁场线只以闭合回路的形式存在。它不能像电场线一样地从一点发散出来,或收敛于一点。假设螺线管内的磁场线的方向是朝上,则螺线管外的磁场线的方向是朝下。它们形成一条闭合回路。但是,外面的体积超大于里面的体积,外面的磁场线密度超低。在无限远位置,磁场线密度等于零,磁场等于零。回想到外面的磁场是个常数,因此,外面的磁场也等于零。总结,随着螺线管趋向于无限长,外面的磁场趋向于零。
Bh = μ0nih;其中,B是磁场,h是回路b的轴向长度,μ0是真空磁导率,n是单位长度的线圈数,i是电流。
所以,磁场是
B = μ0ni。这个方程只对空心的螺线管有效。假设,螺线管内中含有金属芯(例如铁芯),则虽然其它参数不变,磁场的大小会有所改变。用方程表达
B = μ0μrni;其中,μr是金属芯的相对磁导率(relative permeability)。
磁场又可以用金属芯的磁导率μ = μ0μr来表达为
B = μni。
机电螺线管
机电螺线管常见于电子弹珠台、点阵式打印机、燃料喷射装置等等。机电螺线管是由电磁感应线圈,卷绕于可移动的不锈钢或铁材质的电枢(armature)外面,所组成的机电原件。当感应线圈乘载电流时,会有磁场产生,感应线圈变成一个电磁铁,吸引或排斥电枢,造成电枢的移动。这机制所给出的机械力可以用来操控其它机械(像气控阀或液压阀)。机电螺线管给出的是近距离作用力;对于远距离,作用力会显得微弱。由于可以用控制电路直接控制,机电螺线管的反应时间非常快速。
螺线管气控阀
螺线管气控阀是一种开关,运送空气给气控原件。后者通常是某种致动器。螺线管是由一个小尺寸线性螺线管与一个平衡的,易移动的金属芯组成的。螺线管可以控制金属芯的位置,引导气体流往正确的进气口。这共同组成的气阀,使得小量的电流施加于螺线管,就能够引导高气压的气体,通常高至100 psi(7 bar, 0.7 MPa, 0.7 MN/m2)。有些螺线管的操作规格远超过这气压。
螺线管气控阀的操作原理就好像晶体管,允许使用少量的讯号来控制很大的元件。它也是电子控制器和气控系统之间的接口元件。
螺线管液压阀
一般而言,螺线管液压阀的运作原理类似于螺线管气控阀。主要的不同处是,螺线管液压阀控制液压油的流动,液压通常大约为3000 psi(210 bar, 21 MPa, 21 MN/m2)。在航空制造业里,液压机械使用螺线管来操控液压油的流动致动器,给予致动器足够的力量来弯曲钛金属板。
螺线管操控的阀门常常用于农业灌溉系统。在这里,使用相当便宜的小尺寸螺线管来开启或关闭一个小前向导阀,让少量的水施加液压于活塞。后者机械地耦合于主阀门,有足够的力量来开关主阀门。
变速器螺线管(transmission solenoid)依赖机电作用力来调整液压油流过自动变速器的流量。离合器螺线管通常装设于变速器的阀体内部。
汽车起动器螺线管
在汽车内,起动器螺线管(starter solenoid)是汽车起动器(starter)系统的一部分,又称为起动继电器。当驾驶者转动钥匙来发动汽车时,车子的电池送出一小股电流到起动器螺线管,关闭一对重形接触。这动作允许电池送出一大股电流到汽车的起动器马达,供给马达的起动。
㈦ 关于螺线管的磁场
1、一般情况下螺线管外面附近是有磁场的,而且磁感应强度还很强烈,因为是在磁极外面。2、若螺线管外面附近是无磁场,产生静电屏蔽的可能性较小,或许就是内部磁场与导体的切面平行,从而磁通量为零。 在下才疏学浅,不足之处还请大家批评指正! “小法拉第”:楼政。