Solenoid

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Solenoid
Magnetfältet kring en solenoid som genomlöps av en elektrisk ström. Fältet visas för ett plan genom spolens längsgående symmetriaxel.

En solenoid (av grekiskans solen, rör, och éidos, 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 ger upphov till ett magnetiskt fält av den karaktär som bilden till höger visar. Solenoidens ena ände verkar som en magnetisk nordpol, dess andra som en magnetisk sydpol. Om strömmens riktning genom solenoiden skiftar växlar även polerna i överensstämmelse med Ampères regel.

För bestämmande av kraftlinjernas riktning för en solenoid gäller följande regel:

Griper man om solenoiden med högra handen, så att fingrarna pekar i strömmens riktning, kommer kraftlinjenas riktning att peka åt samma håll som tummen.[1]

Upphängs solenoiden så att dess axel fritt kan röra sig i horisontalplanet visar den samma egenskaper som en magnetisk nål under liknande förhållanden: dess axel inställer sig i den magnetiska meridianen och dess nordpol attraheras, dock repelleras sydpolen av en magnets sydpol eller av motsvarande pol på en annan solenoid.

Ampère uppfann solenoiden då han undersökte den elektriska strömmens attraherande och repellerande effekter, (se Elektrodynamik), samt använde de fenomen som solenoiden uppvisar då den genomlöps av en ström som utgångspunkt för sin teori om magnetismen.

Small Sketch of Owl.pngDen här artikeln är helt eller delvis baserad på material från Nordisk familjebok, Solenoid, 1904–1926.

Solenoidens induktans[redigera | redigera wikitext]

Solenoid med fältriktning
Solenoid med kärna

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

B = \mu_0\mu_r \frac{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

\Phi = \mu_0\mu_r \frac{NiA}{l}

vilket innebär att en solenoids approximativa induktans kan tecknas

L \approx \mu_0\mu_r\frac{N^2A}{l}

För korta cirkulära spolar med radien \ r gäller

L \approx \mu_0\mu_r \frac{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.

Användning[redigera | redigera wikitext]

I en del sammanhang betecknar ordet solenoid en elektrisk manövermagnet. Ett exempel är solenoiden i en bils startmotor. När startnyckeln vrids om, går en ström till solenoiden, vars kraftverkan leder till en mekanisk hopkoppling av startmotorn med bilens motor och därefter till en anslutning av batteriet till startmotorn, varvid motorn drivs runt.

Se även[redigera | redigera wikitext]

Referenser[redigera | redigera wikitext]

Noter[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Reiland, G., m.fl., (1937), sid. 59

Tryckta källor[redigera | redigera wikitext]

Reiland, Gunnar; Tengborg, Valter; Lodén, Olof; Wennström, Karl; Evermark, Nils; Rosén, Georg (maj 1937) (på Svenska). Elektrotekniken. Khennet, Halvar; Engerg, Erik; Welmer, Georg; Ericsson, Gösta; Söderström, Nils; Bergschöld, Joacim. Stockholm: A-B Nordiska bokförlaget Erdheim & C:o