Solenoido

Solenoido (el la greka "solen" = tubo kaj "eidos" = aspekto) estas elektra aparato konsistanta el elektra drato regule volvita laŭ helico por formi longan rektan induktilon (aŭ elektran bobenon). Kiam elektra kurento trairas la draton, magneta kampo aperas en la ĉirkauaĵo de la solenoido, kaj ĉefe ene de la helico, kie la kampo estas proksimume unuforma.

En blua: la linioj de la magneta kampo produktita de la solenoido

La unuforma kampo estas oportuna por iuj eksperimentoj, sed solenoido ne povas generi alvalorajn magnetajn kampojn, almenaŭ ke la kurento estu forta, kaj do neprigas sistemon de malvarmigo.

Magneta kampo en la akso

Solenoido estas vico da N bukloj de sama radiuso R kun sama akso, trairataj de la sama kurento i kaj regule ordigataj sur la longo 2a. Ni notu O la centron de la solenoido, kas A kaj B giajn finojn. De la kono de la magneta kampo kreata de kurenta buklo , oni deduktas la magnetan kampon kreita de la solenoido en ĝia akso.

$B(z)=\mu _{0}nI{\frac {\Omega _{B}-\Omega _{A}}{4\pi }}$,

kie n = N /(2a) estas la nombro da bukloj en unuo de longo, $\Omega _{A}$ kaj $\Omega _{B}$ estas la solidaj anguloj sub kiuj oni vidas la edrojn A kaj B al la distanco z rilate al O, kaj $\mu _{0}$ estas la magneta konstanto.

Ĉe la centro de la solenoido, tio estas en z=0, tiu formulo iĝas :

$B(0)=\mu _{0}nI{\frac {a}{\sqrt {a^{2}+R^{2}}}}=\mu _{0}{\frac {N}{2a}}I{\frac {a}{\sqrt {a^{2}+R^{2}}}}$

La magneta kampo grandiĝas se oni pligrandigas la nombron da bukloj, sed malgrandiĝas se oni pligrandigas la radiuson de la solenoido.

Magneta kampo ekster la akso

Oni povas determini la magnetan kampon en ajna punkto de la spaco $({\vec {B}}(r,z)=B_{z}(r,z){\vec {u}}_{z}+B_{r}(r,z){\vec {u}}_{r})$, konante la magnetan kampon en la akso ($B(0,z)$ notita $F(z)$), per la jenaj rilatoj:

$B_{z}(r,z)=F(z)-{\frac {1}{4}}r^{2}F''(z)$ kaj

$B_{r}(r,z)=-{\frac {1}{2}}rF'(z)+{\frac {1}{16}}r^{3}F'''(z)$.

Kaj oni konstatas, ke la magneta kampo estas praktike unuforma en la solenoido, kaj ke la linioj de kampo estas preskaŭ paralelaj.

Ekster la solenoido, la kampo similas tiun de magneto kun suda kaj norda poluso.