Solenoid Toroid

Η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα και η Toroid είναι συσκευές που παράγουν μαγνητικό πεδίο και χρησιμοποιούν τη μαγνητική επίδραση του ηλεκτρισμού. Το βασικό του πλεονέκτημα σε σχέση με τους παραδοσιακούς μαγνήτες είναι ότι η μαγνητική ένταση μπορεί να αλλάξει ρυθμίζοντας την ποσότητα του ηλεκτρικού ρεύματος που ρέει μέσω αυτών. Μπορούν να ενεργοποιηθούν και να απενεργοποιηθούν, ως μόνιμοι μαγνήτες, καθιστώντας τους εξαιρετικούς για ποικίλες εφαρμογές.

Ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα

Ένα σωληνοειδές, όπως ένας ηλεκτρομαγνήτης, δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο τυλίγοντας ένα πηνίο σε μια στενά γεμάτη έλικα. Το μήκος της έλικας σε ένα μακρύ σωληνοειδές είναι σημαντικά μεγαλύτερο από την ακτίνα της έλικας. Το πηνίο είναι τοποθετημένο με τέτοιο τρόπο ώστε να παράγεται σταθερό μαγνητικό πεδίο.

Το σύρμα που χρησιμοποιείται για την κατασκευή μιας ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας είναι μονωμένο για να διασφαλιστεί ότι τα μαγνητικά φαινόμενα των δύο στροφών δεν συγκρούονται. Κατά συνέπεια, κάθε στροφή μπορεί να θεωρηθεί ως ένας βρόχος ρεύματος. Το διανυσματικό άθροισμα των επιμέρους μαγνητικών πεδίων κάθε βρόχου που φέρει ρεύμα παράγει το καθαρό μαγνητικό πεδίο. Το παρακάτω είναι ένα απλοποιημένο σωληνοειδές:

Toroid

Ένα δακτύλιο είναι μια ελικοειδής δομή με μια τρύπα στη μέση που είναι στρογγυλή. Ο άξονας, που παίρνει το σχήμα ενός συμπαγούς σώματος, μπορεί επίσης να κάνει μια περιστροφή μέσα από μια τρύπα. Ένα ορθογώνιο περιστρέφεται κατά μήκος ενός άξονα παράλληλου προς μια από τις άκρες του για να διασφαλίσει ότι δεν διασταυρώνεται με την επιφάνεια, όπως όταν συζητάμε ένα παράδειγμα. Κατασκευάζεται ο κοίλος δακτύλιος ορθογώνιου τμήματος και εάν η περιστρεφόμενη φιγούρα καταλήξει να μοιάζει με κύκλο, το αντικείμενο αναφέρεται ως τόρος.

Το εξωτερικό και το εσωτερικό μαγνητικό πεδίο ενός τοροειδούς είναι και τα δύο μηδενικά. Το μαγνητικό πεδίο μέσα σε ένα δακτύλιο περιστρέφεται συνεχώς δεξιόστροφα. Το Toroid περιγράφεται συνήθως ως μια κατασκευή που μοιάζει με σωληνοειδές, η οποία μπορεί να κάμπτεται σε κυκλική μορφή και να επανατοποθετείται σε διάφορες μελέτες. Ο δακτύλιος περιέχει έναν κοίλο κυκλικό δακτύλιο με πολλές στροφές επικαλυμμένου σύρματος που μπορεί να συστραφεί σφιχτά με μικρό διάκενο μεταξύ οποιωνδήποτε δύο στροφών, με αποτέλεσμα ένα μαγνητικό πεδίο το οποίο είναι μηδέν τόσο μέσα όσο και έξω. Ένα δακτυλιοειδές πολύεδρο μπορεί εναλλακτικά να περιγραφεί χρησιμοποιώντας τον όρο τοροειδές. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ένα τοροειδές δεν χρειάζεται να είναι κυκλικό και μπορεί να έχει πολλές τρύπες.

Τύπος σωληνοειδούς και τοροειδούς

Το μαγνητικό πεδίο σχηματίζεται έξω από την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, αλλά περιέχεται μέσα στον δακτύλιο. Το μαγνητικό πεδίο μέσα στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα είναι ομοιόμορφο, αλλά το πεδίο μέσα στον δακτύλιο είναι ανομοιόμορφο.

Σε μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, το μαγνητικό πεδίο είναι 0nI, ενώ σε ένα τοροειδές, είναι μNI2πr.

Μαγνητικό πεδίο λόγω σωληνοειδούς και τοροειδούς

Όταν ένα φορτίο είναι αρκετά ληθαργικό και αδρανές, περιβάλλεται από ηλεκτρικό πεδίο. Δεδομένου ότι είναι ηλεκτρικό φορτίο, αυτό είναι λογικό για εσάς. Κάθε φορά που το φορτίο αναδεύεται και αρχίζει να τρέχει, παράγει ένα μαγνητικό πεδίο. Μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα χρησιμοποιεί την έννοια του ηλεκτρομαγνητικού.

Amperian Loop για τον προσδιορισμό του μαγνητικού πεδίου

Ολοκλήρωση σε κάθε πλευρά ενός Αμπεριακού βρόχου με πλευρές abcd.dl είναι κάθετες στο πεδίο στα bc και da. Το πεδίο είναι μηδέν κατά μήκος του cd. Το στοιχείο πεδίου είναι 0 κατά μήκος των εγκάρσιων τμημάτων bc και ad. Ως αποτέλεσμα, αυτά τα δύο τμήματα δεν έχουν καμία αξία. Έστω B το πεδίο κατά μήκος του ab. Κατά συνέπεια, L=h είναι το κατάλληλο μήκος του βρόχου Amperian.

Αν n είναι ο αριθμός στροφών ανά μονάδα μήκους, ο συνολικός αριθμός στροφών είναι  le=I(nh) υποδηλώνει το κλειστό ρεύμα, όπου I είναι το ρεύμα ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας.

BL=0Ie ,Bh=0I(nh)

B=0nI

Ο κανόνας του δεξιού χεριού καθορίζει την κατεύθυνση του πεδίου. Η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται ευρέως για τη δημιουργία σταθερού μαγνητικού πεδίου.

Μια μακρά ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα

Ο όρος "μακρύ σωληνοειδές" αναφέρεται σε μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα με μεγαλύτερο μήκος από την ακτίνα. Είναι κατασκευασμένο από ένα μακρύ σύρμα στριμμένο σε σχήμα έλικας με κοντινές γειτονικές στροφές. Κατά συνέπεια, κάθε στροφή μπορεί να θεωρηθεί ως ένας κυκλικός βρόχος. Οι στροφές απομονώνονται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας σύρματα εμαγιέ για την περιέλιξη.

Το μαγνητικό πεδίο μέσα σε μια μακρά ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα είναι

B=μ0nI

Εδώ n είναι ο αριθμός των στροφών ανά μονάδα μήκους της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας και I είναι το ρεύμα που τη διαρρέει.

Στο ένα άκρο της μακράς ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας, το μαγνητικό πεδίο είναι ως εξής:

B=(μ0nI2)

Ομοιότητες μεταξύ Solenoid και Toroid

Και τα δύο λειτουργούν αποκλειστικά με βάση τον ηλεκτρομαγνητισμό.

Όποτε το ρεύμα διασχίζει τους, μπορούν να λειτουργήσουν σαν ηλεκτρομαγνήτες.

Τα μαγνητικά πεδία του Toroid και του Solenoid είναι συχνά τα ίδια.

Πράγματα που πρέπει να θυμάστε

Η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα και η Toroid είναι συσκευές που παράγουν μαγνητικό πεδίο και χρησιμοποιούν τη μαγνητική επίδραση του ηλεκτρισμού.

Μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο τυλίγοντας ένα πηνίο σε μια στενά γεμάτη έλικα.

Το διανυσματικό άθροισμα των επιμέρους μαγνητικών πεδίων κάθε βρόχου που φέρει ρεύμα παράγει το καθαρό μαγνητικό πεδίο σε μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα.

Ένα δακτύλιο είναι μια ελικοειδής διάταξη με μια τρύπα στη μέση που έχει στρογγυλό σχήμα.

Το εξωτερικό και το εσωτερικό μαγνητικό πεδίο ενός τοροειδούς είναι και τα δύο μηδενικά.

Συμπέρασμα

Η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα και η Toroid είναι συσκευές που παράγουν μαγνητικό πεδίο και βασίζονται στο μαγνητικό φαινόμενο του ηλεκτρισμού. Το κύριο πλεονέκτημά του σε σχέση με τους παραδοσιακούς μαγνήτες είναι ότι η μαγνητική ένταση μπορεί να ποικίλλει μεταβάλλοντας την ποσότητα του ηλεκτρικού ρεύματος που διέρχεται από αυτούς. Η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα είναι ένα συρμάτινο πηνίο που λειτουργεί ως ηλεκτρομαγνήτης κάθε φορά που εφαρμόζεται ηλεκτρισμός σε αυτό. Οι μαγνητικές ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών σε όλο τον κόσμο. Το τοροειδές είναι ένας κοίλος κυκλικός δακτύλιος σε σχήμα ντόνατ με πολλαπλές στροφές σύρματος σμάλτου κουλουριασμένου τόσο κοντά μεταξύ τους που δεν υπάρχει κενό μεταξύ τους. Ένας δακτύλιος μπορεί να θεωρηθεί ως ένα κυκλικό σωληνοειδές που χρησιμοποιείται ως επαγωγέας σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα εάν απαιτούνται υψηλές επαγωγές σε χαμηλές συχνότητες.