Калькулятор індукції магнітного поля соленоїда

Магнітна індукція B (у теслах) описує інтенсивність магнітного поля. Вона визначає силу Лоренца на рухомі заряди і є основою для проектування двигунів, трансформаторів і датчиків.

Вона випливає із закону Ампера для ідеального соленоїда. Для нескінченної котушки поле всередині рівномірне і дорівнює mu0*n*I. mu0 = 4pi*10^-7 Тл*м/А – магнітна проникність вакууму.

mu0 – магнітна проникність вакууму, рівна 4pi*10^-7 Тл*м/А. Описує, наскільки сильно електричний струм у вакуумі створює магнітне поле.

B (магнітна індукція, у теслах) – повне магнітне поле. H (напруженість поля, у А/м) – внесок від вільних струмів без намагніченості матеріалу. У вакуумі B = mu0 * H.

Збільшити N, скоротити L або підвищити I. Вставлення феромагнітного сердечника множить B на відносну проникність матеріалу (залізо: ~1000).

Густина енергії = B^2 / (2*mu0) у Дж/м^3. Показує, скільки енергії зберігається в одиниці об'єму поля. Важлива при проектуванні котушок і накопичувачів енергії.

B = mu0*n*I точна для нескінченно довгого соленоїда (довжина >> діаметр). Для коротких котушок результат наближений; потрібні поправки Нагаоки або чисельні методи.

B вимірюється у теслах (Тл). 1 Тл = 1 В*с/м^2 = 1 Вб/м^2. На практиці використовують мілітесли (мТл) і мікротесли (мкТл). Позасистемна одиниця – гаус (1 Тл = 10 000 Гс).

Формула для вакууму – ні. Але опір обмотки зростає з температурою, тому при постійній напрузі струм I падає, а B зменшується. Для надпровідних котушок температура повинна бути нижче критичної Tc.

Соленоїди і електромагніти використовуються в МРТ (1,5–3 Тл), прискорювачах частинок, електродвигунах, електромагнітних клапанах і індукційних нагрівачах. Розрахунок B є ключовим кроком проектування.