Sonsuz uzunluktaki bir solenoidin manyetik alanı. Manyetik alan, solenoidler ve elektromıknatıslar hakkında

Solenoid yuvarlak silindirik bir çerçevenin etrafına sarılmış bir teldir. Solenoid alanının B çizgisi yaklaşık olarak Şekil 2'de gösterildiği gibi görünür. 50.1. Solenoidin içinde bu çizgilerin yönü, dönüşlerdeki akımın yönü ile sağ yönlü bir sistem oluşturur.

Gerçek bir solenoidin eksen boyunca bir akım bileşeni vardır. Ek olarak, doğrusal akım yoğunluğu (akımın solenoid uzunluk elemanına oranına eşit) solenoid boyunca hareket ettikçe periyodik olarak değişir. Bu yoğunluğun ortalama değeri

birim uzunluk başına solenoidin dönüş sayısı nerede, I solenoiddeki akım gücüdür.

Elektromanyetizma çalışmasında, eksenel akım bileşeni olmayan ve ayrıca doğrusal akım yoğunluğu tüm uzunluğu boyunca sabit olan hayali sonsuz uzunluktaki bir solenoid önemli bir rol oynar. Bunun nedeni böyle bir solenoidin alanının düzgün olması ve solenoidin hacmiyle sınırlı olmasıdır (benzer şekilde sonsuz paralel plakalı bir kapasitörün elektrik alanı da düzgündür ve kapasitörün hacmiyle sınırlıdır).

Söylenenlere uygun olarak, solenoidin çevresinde sabit doğrusal yoğunlukta bir akımın aktığı sonsuz ince duvarlı bir silindir biçiminde olduğunu hayal edelim.

Silindiri aynı dairesel akımlara - “dönüşlere” bölelim.

Şek. Şekil 50.2'de, solenoidin eksenine dik belirli bir düzleme göre simetrik olarak yerleştirilen her bir dönüş çiftinin, bu düzlemin herhangi bir noktasında eksene paralel bir manyetik indüksiyon oluşturduğu görülebilir. Sonuç olarak, sonsuz solenoidin içinde ve dışında herhangi bir noktada ortaya çıkan alan yalnızca eksene paralel bir yöne sahip olabilir.

Şek. Şekil 50.1'den son solenoidin içindeki ve dışındaki alanın yönlerinin zıt olduğu anlaşılmaktadır. Solenoidin uzunluğu arttıkça alanların yönleri değişmez ve limitte zıt kalır. Sonsuz bir solenoid için, sonlu bir solenoid için olduğu gibi, solenoidin içindeki alanın yönü, silindir etrafındaki akımın yönü ile sağ yönlü bir sistem oluşturur.

B vektörünün eksene paralelliğinden sonsuz solenoidin hem içindeki hem de dışındaki alanın düzgün olması gerektiği sonucu çıkar. Bunu kanıtlamak için solenoidin içinde hayali bir dikdörtgen 1-2-3-4 konturunu alalım (Şekil 50.3; bölüm solenoidin ekseni boyunca uzanır). Devreyi saat yönünde çevirerek B vektörünün sirkülasyon değerini elde ederiz. Devre akımları kapsamaz, dolayısıyla sirkülasyon sıfıra eşit olmalıdır (bkz. (49.7)).

Buradan, devre 2-3'ün bir bölümünü eksenden herhangi bir mesafeye yerleştirerek, her seferinde bu mesafedeki manyetik indüksiyonun, solenoidin ekseni üzerindeki indüksiyona eşit olmasını sağlayacağız. Böylece solenoidin içindeki alanın homojenliği kanıtlanmış olur.

Şimdi 1-2-3-4 devresine bakalım. Vektörleri kesikli çizgiyle gösterdik, çünkü daha sonra açıklığa kavuşturulacağı gibi sonsuz solenoidin dışındaki alan sıfırdır. Şimdilik sadece solenoidin dışındaki alanın olası yönünün, solenoidin içindeki alanın yönünün tersi olduğunu biliyoruz. Devre akımları kapsamaz; bu nedenle B vektörünün a'ya eşit olan bu kontur boyunca dolaşımı sıfıra eşit olmalıdır.

Bundan şu sonuç çıkıyor. Solenoid ekseninden 1-4 ve 2-3 bölümlerine olan mesafeler keyfi olarak alınmıştır. Sonuç olarak, B'nin değeri eksenden herhangi bir mesafede solenoidin dışında aynı olacaktır. Böylece solenoidin dışındaki alanın homojenliği de kanıtlanmış olur.

Şekil 2'de gösterilen devre boyunca dolaşım. 50,4 eşittir (saat yönünde geçiş için). Bu devre pozitif büyüklükte bir akım taşır. (49.7)'ye göre eşitlik sağlanmalıdır

veya a ile kısaltıldıktan ve (bkz.) ile değiştirildikten sonra

Bu eşitlikten sonsuz solenoidin hem içindeki hem de dışındaki alanın sonlu olduğu sonucu çıkar.

Solenoidin eksenine dik bir düzlem alalım (Şekil 50.5). B çizgilerinin kapalılığından dolayı, bu düzlemin iç kısmından (5) ve dış kısmından (S) geçen manyetik akıların aynı olması gerekir.

Alanlar düzgün ve düzleme dik olduğundan, akıların her biri, karşılık gelen manyetik indüksiyon değeri ile akının nüfuz ettiği alanın çarpımına eşittir. Böylece ilişkiyi elde ederiz

Bu eşitliğin sol tarafı sonlu, sağ taraftaki S faktörü ise sonsuz büyüktür. Şunu takip ediyor

Böylece sonsuz uzunluktaki bir solenoidin dışında manyetik indüksiyonun sıfır olduğunu kanıtlamış olduk. Solenoidin içindeki alan eşittir.

(50.3)'ü yerine koyarak solenoid içindeki manyetik indüksiyon formülüne ulaşıyoruz:

Ürün metre başına amper-dönüş sayısı olarak adlandırılır. Metre başına dönüş ve 1 A akım ile solenoidin içindeki manyetik indüksiyon .

Simetrik olarak yerleştirilmiş dönüşler, solenoid ekseni üzerindeki manyetik indüksiyona eşit katkı sağlar (bkz. formül (47.4)). Bu nedenle, yarı sonsuz bir solenoidin kendi ekseni üzerindeki ucunda, manyetik indüksiyon değerin yarısına eşittir (50.4): - birim uzunluk başına dönüş sayısı). Bu durumda

Toroidin dışından geçen devre herhangi bir akımı kapsamaz, dolayısıyla toroidin dışında manyetik indüksiyon sıfırdır.

Yarıçapı R, bobinin yarıçapını önemli ölçüde aşan bir toroid için, toroidin içindeki tüm noktaların oranı birlikten çok az farklılık gösterir ve sonsuz uzun bir solenoid için (50.6) yerine formül (50.4) ile örtüşen bir formül elde edilir. Bu durumda alanın toroidin her bölümünde aynı olduğu düşünülebilir. Farklı bölümlerde, alanın farklı bir yönü vardır, bu nedenle aynı B modülünü akılda tutarak, toroidi içindeki alanın tekdüzeliği hakkında yalnızca koşullu olarak konuşmak mümkündür.

Gerçek bir toroidin ekseni boyunca bir akım bileşeni vardır. Bu bileşen, alana (50.6) ek olarak dairesel akım alanına benzer bir alan oluşturur.

Bir solenoid, ortak bir çerçeve veya çekirdek etrafına eşit şekilde sarılmış, N adet özdeş yalıtılmış iletken tel dönüşünden oluşan bir koleksiyondur. Dönüşlerden aynı akım geçer. Her dönüşün yarattığı manyetik alanlar, süperpozisyon ilkesine göre ayrı ayrı toplanır. Solenoidin içindeki manyetik alan indüksiyonu büyüktür ve dışında küçüktür. Sonsuz uzun bir solenoid için, solenoidin dışındaki manyetik alan indüksiyonu sıfıra yönelir. Solenoidin uzunluğu, dönüşlerinin çapından birçok kez daha büyükse, o zaman solenoid pratik olarak düşünülebilir. sonsuz uzunlukta. Böyle bir solenoidin manyetik alanı tamamen onun içinde yoğunlaşmıştır ve tekdüzedir (Şekil 6).

Sonsuz uzun bir solenoidin içindeki manyetik alan indüksiyonunun büyüklüğü aşağıdaki formül kullanılarak belirlenebilir: vektör dolaşım teoremi :vektör dolaşımı keyfi bir kapalı devre boyunca devre tarafından kapsanan akımların cebirsel toplamının manyetik sabit μ ile çarpımı eşittir O :

, (20)

burada μ 0 = 4π 10 -7 H/m.

Şekil 6. Solenoid manyetik alanı

Solenoidin içindeki manyetik indüksiyonun B büyüklüğünü belirlemek için dikdörtgen şeklinde bir ABCD kapalı devre seçiyoruz; - çapraz geçişin yönünü belirten kontur uzunluğunun bir elemanı (Şekil 6). Bu durumda AB ve CD uzunlukları sonsuz küçük kabul edilecektir.

Daha sonra vektörün dolaşımı N dönüşü kapsayan kapalı bir ABCD konturu boyunca şuna eşittir:

AB ve CD bölümlerinde ürün
vektör olduğundan Ve karşılıklı dik. Bu yüzden

. (22)

Solenoidin dışındaki DA bölümünde integral
Çünkü devrenin dışındaki manyetik alan sıfırdır.

O halde formül (21) şu şekli alacaktır:

, (23)

burada l BC bölümünün uzunluğudur. Devrenin kapsadığı akımların toplamı eşittir

, (24)

burada ben c solenoid akımıdır; N, ABCD devresinin kapsadığı dönüş sayısıdır.

(23) ve (24)'ü (20)'de yerine koyarsak şunu elde ederiz:

. (25)

(25)'ten sonsuz uzunlukta bir solenoidin manyetik alan indüksiyonu için bir ifade elde ederiz:

. (26)

Solenoid n'nin birim uzunluğu başına dönüş sayısı şuna eşit olduğundan:

(27)

sonra nihayet şunu elde ederiz:

. (28)

Solenoidin içine bir çekirdek yerleştirilirse, B için formül (28) şu şekli alacaktır:

. (29),

burada  çekirdek malzemenin manyetik geçirgenliğidir.

Böylece, Solenoidin manyetik alanının indüksiyonu B, solenoid akımı tarafından belirlenir.BEN C , dönüş sayısıNSolenoidin birim uzunluğu başına ve çekirdek malzemenin manyetik geçirgenliği.

Silindirik magnetron

Magnetron Isıtılmış bir katot ve soğuk bir anot içeren ve harici bir manyetik alana yerleştirilen, iki elektrotlu elektron tüpü (diyot) olarak adlandırılır.

Diyot anodu yarıçaplı bir silindir şeklindedir . Katot yarıçaplı içi boş bir silindirdir ekseni boyunca genellikle tungstenden yapılmış bir filament bulunur (Şekil 7).

Termiyonik emisyon olgusunun bir sonucu olarak, sıcak bir katot, katodun etrafında bir elektron bulutu oluşturan termiyonik elektronlar yayar. Anot voltajı uygulanırken
(Şekil 8), elektronlar yarıçaplar boyunca katottan anoda doğru hareket etmeye başlar, bu da bir anot akımının ortaya çıkmasına neden olur . Anot akımı bir miliammetre ile kaydedilir.

Şekil 7. Diyot devresi

Şekil 8. Devre şeması

Anot voltajının büyüklüğü R A potansiyometresi tarafından düzenlenir. Anot voltajı ne kadar büyük olursa, birim zaman başına anoda ulaşan elektron sayısı da o kadar fazla olur, dolayısıyla anot akımı da o kadar büyük olur.

Katot ve anot arasındaki elektrik alan kuvveti E, silindirik bir kapasitördekiyle aynıdır:

, (30)

burada r, katot ekseninden katot ile anot arasındaki uzayda belirli bir noktaya kadar olan mesafedir.

Formül (30)'dan, alan kuvveti E'nin katot eksenine olan mesafe r ile ters orantılı olduğu sonucu çıkar. Sonuç olarak katotta alan kuvveti maksimumdur.

r ila<

o zaman ln logaritmasının değeri büyük bir değere ulaşma eğilimindedir. Daha sonra r mesafesinin artmasıyla katot ile anot arasındaki elektrik alan kuvveti sıfıra düşer. Bu nedenle, elektronların yalnızca katodun yakınındaki alanın etkisi altında hız kazandığını ve anoda doğru daha fazla hareketlerinin sabit bir hızda gerçekleştiğini varsayabiliriz.

Diyotun yerleştirildiği harici manyetik alan bir solenoid tarafından oluşturulur (Şekil 8). Solenoid l'nin uzunluğu, dönüşlerinin çapından çok daha büyüktür, dolayısıyla solenoidin içindeki alanın düzgün olduğu düşünülebilir. Solenoid devresindeki akım, bir potansiyometre R C (Şekil 8) kullanılarak değiştirilir ve bir ampermetre ile kaydedilir.

Solenoid alanının gücüne bağlı olarak elektronların hareketinin doğası Şekil 9'da gösterilmektedir. Solenoid devresinde akım yoksa, manyetik alan indüksiyonu B = 0'dır. Daha sonra elektronlar neredeyse yarıçaplar boyunca katottan anoda doğru hareket eder.

Solenoid devresindeki akımın artması V değerinin artmasına neden olur. Aynı zamanda elektron hareketinin yörüngeleri bükülmeye başlar ancak tüm elektronlar anoda ulaşır. Anot devresinde manyetik alanın yokluğunda olduğu gibi aynı akım akacaktır.

Şekil 9. İdeal (1) ve gerçek (2) durumlarda anot akımı I A'nın solenoid akımının I c büyüklüğüne bağımlılığı ve ayrıca solenoid alanının büyüklüğüne bağlı olarak elektronların hareketinin doğası.

Solenoiddeki belirli bir akım değerinde, elektronun hareket ettiği dairenin yarıçapı, katot ile anot arasındaki mesafenin yarısına eşit olur:

.. (32)

Bu durumda elektronlar anoda dokunarak katoda giderler (Şekil 9). Bu diyot çalışma moduna denir kritik. Bu durumda, manyetik alan indüksiyonunun B = B cr kritik değerine karşılık gelen kritik bir akım I cr solenoidden akar.

V = V'de anot akımı ideal olarak aniden sıfıra düşmelidir. B > B cr'de elektronlar anoda ulaşmaz (Şekil 9) ve anot akımı da sıfır olacaktır (Şekil 9, eğri 1).

Ancak pratikte, elektron hızlarındaki bir miktar dağılım ve katot ile solenoidin yanlış hizalanması nedeniyle anot akımı aniden değil, düzgün bir şekilde azalır (Şekil 9, eğri 2). Bu durumda, eğri 2'deki bükülme noktasına karşılık gelen solenoid akımının değeri kritik I cr olarak kabul edilir.

, (33)

Solenoid akımının kritik değeri, aşağıdakilere eşit anot akımına karşılık gelir:
Nerede

– V = 0'da anot akımının maksimum değeri. Anot akımı I A'nın, sabit bir anot voltajında ​​​​ve sabit ısıda manyetik alan indüksiyonunun B büyüklüğüne (veya solenoiddeki akıma) bağımlılığına denir.

magnetronun karakteristiğini sıfırlayın. Solenoid

- uzunluğu kalınlığını önemli ölçüde aşan bir bobin (bir silindire sarılmış iletken). Deneyimler ve hesaplamalar, solenoid ne kadar uzun olursa, dışarıdaki MF indüksiyonunun o kadar düşük olduğunu göstermektedir. Sonsuz uzunluktaki bir solenoid için hiçbir harici MP yoktur.. Simetri değerlendirmelerinden, vektör çizgilerinin kendi ekseni boyunca yönlendirildiği ve solenoiddeki akımın yönü ile sağ yönlü bir sistem oluşturduğu açıktır.

Aşama 2.Şekil 2'de gösterildiği gibi 1-2-3-4-1 dikdörtgen biçiminde L konturunu seçin. 6 (yanlarından biri solenoidin eksenine paraleldir ve içinde bulunur).

Pirinç. 6

Bu devre boyunca dolaşımı hesaplayalım:

konturun 1-2 tarafının uzunluğu nerede. 2-3, 3-4 ve 4-1 kenarlarında integral sıfıra gider çünkü Solenoidin içinde ve dışında.

Aşama 3. Devrenin kapsadığı akımların toplamını hesaplayalım, burada devrenin 1-2 tarafındaki sarım sayısı bulunur. “+” işaretini seçiyoruz çünkü Akımın yönü ve devre bypass'ı sağ vida kuralıyla ilişkilidir.

Aşama 4. Dolaşımı kullanarak vektörün modülünü buluruz: , Neresi

, (1.20)

solenoidin birim uzunluğu başına dönüş sayısı nerede.

Bir toroidin manyetik alanı Toroid- simit şeklindeki bir çekirdeğe sarılmış dönüşlere sahip bir halka bobin.

Burada N- toroidal bir bobindeki dönüş sayısı, - toroidin eksenel çizgisinin yarıçapı (yani dönüşlerin merkezlerinden geçen daire).

Toroidin dışında MP yoktur.

§ 5. Amper kuvveti

Her akım taşıyıcısı manyetik bir kuvvete maruz kalır. Bu kuvvetin etkisi yüklerin hareket ettiği iletkene iletilir. Sonuç olarak, manyetik alan (MF), akım taşıyan iletkenin kendisine belirli bir kuvvetle etki eder. MP'deki akımlara etki eden kuvvetlere Amper kuvvetleri denir.

Ampere yasası manyetik alanın akım taşıyan bir iletken elemana etki ettiği kuvveti belirler:

Bu ifadeyi akımın elemanları üzerinde entegre ederek, iletkenin belirli bir bölümüne etki eden Amper kuvveti bulunabilir.

Sol el kuralını kullanarak kuvvetin yönünü belirlemek uygundur (Şekil).

Pirinç. Sol el kuralı.

Paralel akımlar arasındaki etkileşimin kuvveti. Akım taşıyan 2 paralel sonsuz uzunlukta iletken belli bir mesafede bulunur. Akım taşıyan bir iletkenin birim uzunluğuna bir kuvvet etki eder .

Aynı yöndeki akımların birbirini çektiğini, zıt yönlerdeki akımların ise ittiğini görmek kolaydır. Burada sadece manyetik kuvvetten bahsediyoruz! Manyetik kuvvetin yanı sıra iletkenlerin yüzeyindeki fazla yüklerden kaynaklanan bir elektrik kuvvetinin de bulunduğunu unutmamalıyız. Bu nedenle iletkenler arasındaki toplam etkileşim kuvveti hakkında konuşursak, manyetik ve elektriksel bileşenlerin oranına bağlı olarak itici veya çekici olabilir.

§ 6. Akım taşıyan devreye etki eden kuvvetlerin momenti

Uzunluğu çapını önemli ölçüde aşan solenoidin içindeki manyetik alan özellikle ilgi çekicidir. Böyle bir solenoidin içinde manyetik indüksiyon, solenoidin eksenine paralel olarak her yerde aynı yöne sahiptir ve bu, alan çizgilerinin birbirine paralel olduğu anlamına gelir.

Manyetik indüksiyonu bir şekilde solenoidin farklı noktalarında ölçerek, solenoidin dönüşleri eşit aralıklıysa, solenoidin içindeki manyetik alan indüksiyonunun yalnızca tüm noktalarda aynı yöne sahip olduğunu değil aynı zamanda manyetik alan indüksiyonunun da doğrulanabileceğini doğrulayabiliriz. aynı sayısal değer. Yani uzun, düzgün şekilde sarılmış bir solenoidin içindeki alan düzgündür. Gelecekte solenoidin içindeki alandan bahsederken her zaman aklımızda bu tür “uzun” tekdüze solenoidler olacak ve solenoidin uçlarına yakın alanlarda alan düzgünlüğünden sapmalara dikkat etmeyeceğiz.

İçlerindeki farklı akım güçlerindeki farklı solenoidlerle yapılan benzer ölçümler, uzun bir solenoid içindeki alanın manyetik indüksiyonunun, akım gücü ve solenoidin birim uzunluğu başına sarım sayısıyla, yani değerle orantılı olduğunu gösterdi. solenoidin toplam dönüş sayısı - uzunluğu. Böylece,

manyetik sabit olarak adlandırılan orantı katsayısı nerededir (bkz. elektrik sabiti, § 11). Manyetik sabitin sayısal değeri

Daha sonra (§ 157), miktarın ifade edildiği birimin "metre başına henry" olarak adlandırılabileceği ortaya çıktı; burada henry (H), bir endüktans birimidir. Bu nedenle şunu yazabiliriz

Gn/m. (126.2)

Basitliği nedeniyle solenoid alanı referans alanı olarak kullanılır.

Bir manyetik alanı karakterize etmek için, manyetik indüksiyona ek olarak, manyetik alan kuvveti adı verilen bir vektör miktarı da kullanılır. Boşluktaki bir alan durumunda, ve miktarları birbirleriyle basitçe orantılıdır:

dolayısıyla bir miktarın eklenmesi yeni bir şey getirmez. Bununla birlikte, madde içindeki bir alan söz konusu olduğunda, bağlantı şu şekildedir:

burada bir maddenin boyutsuz bir özelliğidir, buna göreceli manyetik geçirgenlik veya sadece maddenin manyetik geçirgenliği denir. Demir gibi bir maddedeki manyetik alanlar dikkate alındığında miktar faydalıdır. Bu, § 144'te daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

(126.1) ve (126.3) formüllerinden, solenoidin vakumda olması durumunda manyetik alan kuvvetinin

yani, dedikleri gibi, metre başına amper-dönüş sayısına eşittir.

Çok uzun, ince, düz bir iletkenden akan akımın yarattığı manyetik indüksiyon alanı ölçülerek şu bulundu:

iletkendeki akım gücü nerede, iletkene olan mesafedir.

Formül (126.3)'e göre, boşlukta bulunan düz bir iletkenin oluşturduğu alan kuvveti eşittir:

Formül (126.7)'ye göre manyetik alan şiddeti birimine metre başına amper (A/m) adı verilir. Metre başına bir amper, içinden amperlik bir akımın aktığı ince, düz, sonsuz uzunlukta bir iletkenden bir metre uzaklıktaki manyetik alan kuvvetidir.

126.1. Solenoidin içindeki alanın manyetik indüksiyonu 0,03 Tesla'dır. Uzunluğu 30 cm ve sarım sayısı 120 ise solenoidden hangi akım akar?

126.2. Solenoid 40 cm'ye kadar uzatılırsa veya 10 cm'ye kadar sıkıştırılırsa, solenoidin içindeki alanın önceki problemdeki manyetik indüksiyonu nasıl değişecektir? Solenoidi ikiye katlarsanız, bir yarının dönüşleri diğer yarının dönüşleri arasında yer alırsa ne olur?

126.3. 20 cm uzunluğunda, 15 cm çapında 60 sarımdan oluşan bir solenoidden akım geçmektedir. Solenoidin aynı uzunluğunu koruyarak ve aynı tel parçasını kullanarak dönüşlerinin çapı 5 cm'ye düşürülürse, solenoidin içindeki manyetik alana ne olacak? Solenoid dönüşlerinin uzunluğunu ve çapını değiştirmeden aynı manyetik alan indüksiyonunu nasıl elde edebiliriz?

126.4. 8 cm uzunluğunda, 40 sarımdan oluşan bir solenoidin içinde, 1 cm solenoid uzunluğu başına sarım sayısı 10 olan başka bir solenoid vardır. Her iki solenoidden de aynı 2 A akım geçer. Alanın manyetik indüksiyonu nedir. her iki solenoidin içinde, eğer kuzey uçları aşağıdakilere bakıyorsa: a) tek yöne; b) zıt yönlerde mi?

126.5. 30 cm, 5 cm ve 24 cm uzunluğunda, dönüş sayısı sırasıyla 1500, 1000 ve 600 olan üç adet solenoid bulunmaktadır. Birinci solenoidden 1 A'lık bir akım akmaktadır. Üç solenoidin içindeki manyetik indüksiyonun aynı olması için ikinci ve üçüncü solenoidlerden hangi akımlar geçmelidir?

126.6. Problem 126.5'teki solenoidlerin her birindeki manyetik alan indüksiyonunu hesaplayın.

126.7. 10 cm uzunluğundaki bir solenoidde 5000 A/m gücünde bir manyetik alan elde etmeniz gerekmektedir. Bu durumda solenoiddeki akım 5 A olmalıdır. Solenoit kaç turdan oluşmalıdır?

126.8. Uzunluğu 20 cm ve toplam sarım sayısı 500 olan bir solenoidin 0,1 A akımda manyetik alan indüksiyonu nedir? Solenoid 50 cm'ye kadar uzatılırsa ve akım 10 mA'ye düşürülürse manyetik indüksiyon nasıl değişecektir?

Solenoid dönüşleri bir yönde yakından sarılmış ve bobinin uzunluğu dönüşün yarıçapından önemli ölçüde daha büyük olan silindirik bir tel bobini olarak adlandırılır.

Bir solenoidin manyetik alanı, ortak eksene sahip birkaç dairesel akımın yarattığı alanların toplamının sonucu olarak temsil edilebilir. Şekil 3, solenoidin içinde, her bir dönüşün manyetik indüksiyon hatlarının aynı yöne sahip olduğunu, bitişik dönüşler arasında ise ters yöne sahip olduklarını göstermektedir.

Bu nedenle, solenoidin yeterince yoğun bir şekilde sarılmasıyla, bitişik dönüşlerin manyetik indüksiyon hatlarının zıt yönlü bölümleri karşılıklı olarak yok edilir ve eşit yönlendirilmiş bölümler, solenoidin içinden geçen ve onu dışarıdan saran ortak bir manyetik indüksiyon hattında birleşecektir. . Bu alanın talaş kullanılarak incelenmesi, solenoidin içindeki alanın tek biçimli olduğunu, manyetik çizgilerin, solenoidin eksenine paralel, uçlarında ayrılan ve solenoidin dışına kapanan düz çizgiler olduğunu gösterdi (Şekil 4).

Solenoidin manyetik alanı (dışarıdaki) ile kalıcı çubuk mıknatısın manyetik alanı arasındaki benzerliği fark etmek kolaydır (Şekil 5). Manyetik çizgilerin çıktığı solenoidin ucu, mıknatısın kuzey kutbuna benzer N Manyetik hatların girdiği solenoidin diğer ucu mıknatısın güney kutbuna benzer S.

Akım taşıyan bir solenoidin kutupları, manyetik bir iğne kullanılarak deneysel olarak kolayca belirlenebilir. Bobindeki akımın yönünü bildiğimizde, bu kutuplar sağ vida kuralı kullanılarak belirlenebilir: Sağ vidanın kafasını bobindeki akıma göre döndürürüz, ardından vidanın ucunun öteleme hareketi olacaktır. solenoidin manyetik alanının yönünü ve dolayısıyla kuzey kutbunu gösterir. Tek katmanlı bir solenoidin içindeki manyetik indüksiyon modülü aşağıdaki formülle hesaplanır:

B = μμ 0 NI l = μμ 0 nl,

Nerede Ν - solenoiddeki dönüş sayısı, BEN— solenoid uzunluğu, N- solenoidin birim uzunluğu başına dönüş sayısı.