المحتوى
الملف اللولبي هو ملف من الأسلاك أطول بكثير من قطره الذي يولد مجالًا مغناطيسيًا عندما يمر تيار من خلاله. في الممارسة العملية ، يتم لف هذا الملف حول قلب معدني وتعتمد قوة المجال المغناطيسي على كثافة الملف ، والتيار الذي يمر عبر الملف والخصائص المغناطيسية للنواة.
هذا يجعل الملف اللولبي نوعًا من المغناطيس الكهربائي ، والغرض منه هو إنشاء مجال مغناطيسي مسيطر عليه. يمكن استخدام هذا الحقل لأغراض متعددة بناءً على الجهاز ، بدءًا من استخدامه لتوليد مجال مغناطيسي كالمغناطيس الكهربائي ، لإعاقة التغييرات الحالية كمحث ، أو لتحويل الطاقة المخزنة في المجال المغنطيسي إلى طاقة حركية كمحرك كهربائي .
المجال المغناطيسي لاشتقاق الملف اللولبي
يمكن العثور على المجال المغناطيسي لاشتقاق الملف اللولبي باستخدام قانون الأمبير. نحن نحصل
از = μ0NI
أين ب هي كثافة التدفق المغناطيسي ، ل هو طول الملف اللولبي ، μ0 هو الثابت المغناطيسي أو النفاذية المغناطيسية في فراغ ، N هو عدد المنعطفات في الملف ، و أنا هو الحالي من خلال لفائف.
تقسيم في جميع أنحاء بواسطة ل، نحن نحصل
ب = μ0(N / لتر) I
أين N / لتر هل يتحول الكثافة أو عدد اللفات لكل طول الوحدة. تنطبق هذه المعادلة على ملفات لولبية بدون نوى مغناطيسية أو في مساحة حرة. الثابت المغناطيسي هو 1.257 × 10-6 H / م.
ال النفاذية المغناطيسية من المواد هي قدرتها على دعم تشكيل المجال المغناطيسي. بعض المواد أفضل من غيرها ، لذا فإن النفاذية هي درجة المغنطة التي تتعرض لها المواد استجابة لحقل مغناطيسي. النفاذية النسبية μص يخبرنا مقدار هذا يزيد فيما يتعلق المساحة الحرة أو الفراغ.
μ = μص__μ0
أين μ هو نفاذية المغناطيسية و μص هي النسبية. هذا يخبرنا مقدار الحقل المغناطيسي يزيد إذا كان الملف اللولبي لديه جوهر المواد يمر به. إذا وضعنا مادة مغنطيسية ، على سبيل المثال ، قضيبًا حديديًا ، وكان الملف اللولبي ملفوفًا حوله ، فإن قضيب الحديد سيركز على المجال المغناطيسي ويزيد من كثافة التدفق المغناطيسي ب. للحصول على الملف اللولبي مع جوهر المواد ، نحصل على صيغة الملف اللولبي
B = μ (N / l) أنا
حساب محاثة الملف اللولبي
أحد الأغراض الرئيسية للملفات اللولبية في الدوائر الكهربائية هو إعاقة التغييرات في الدوائر الكهربائية. عندما يتدفق التيار الكهربائي عبر ملف أو ملف لولبي ، فإنه يخلق مجال مغناطيسي يزداد قوة بمرور الوقت. يستحث هذا المجال المغناطيسي المتغير قوة دافعة كهربائية عبر الملف الذي يعارض التدفق الحالي. وتعرف هذه الظاهرة باسم الحث الكهرومغناطيسي.
الحث ، Lهي النسبة بين الجهد المستحث الخامس، ومعدل التغير في التيار أنا.
L = −ت (_d_I/ d_t) _-1
حل ل الخامس هذا يصبح
v = −L (_d_I/ d_t) _
اشتقاق محاثة الملف اللولبي
قانون فاراديس يخبرنا عن قوة EMF المستحث استجابة لحقل مغناطيسي متغير
الخامس = -nA (_d_B / _d_t)
حيث n هو عدد المنعطفات في الملف و أ هي مساحة المقطع العرضي للملف. التمييز بين معادلة الملف اللولبي فيما يتعلق بالوقت ، نحصل عليه
d_B /d_t = μ (N / l) (_ d_I / _d_t)
استبدال هذا في قانون فاراديس ، نحصل على EMF المستحث لملف لولبي طويل ،
ت = - (μN2A / ل) (_ d_I / _d_t)
استبدال هذا إلى v = −L (_d_I/ d_t) _ نحصل عليها
L = μN2A / لتر
نرى الحث L يعتمد على هندسة الملف - كثافة المنعطفات ومنطقة المقطع العرضي - ونفاذية المواد المغناطيسية.