Вихрове поле. Соленоїд. Електромагніти

Лінії магнітної індукції є замкнутими, це свідчить про те, що в природі немає магнітних зарядів. Поля, силові лінії яких замкнуті, називають вихровими полями. Тобто магнітне поле — це вихрове поле. Цим воно відрізняється від електричного поля, що створюється зарядами.

Соленоїд.

Соленоїд — це дротяна спіраль з струмом.

Соленоїд характеризується числом витків на одиницю довжини n, довжиною l і діаметром d. Товщина дроту в соленоїді і крок спіралі (гвинтової лінії) малі в порівнянні з його діаметром d і довжиною l. Термін «соленоїд» застосовують і в більш широкому значенні — так називають котушки з довільним перерізом (квадратний соленоїд, прямокутний соленоїд), і не обов’язково циліндричної форми (тороїдальний соленоїд). Розрізняють довгий соленоїд (l ≫ d) і короткий соленоїд (l ≪ d). У тих випадках, коли співвідношення між d і l спеціально не обговорюється, мається на увазі довгий соленоїд.

Соленоїд був винайдений в 1820 р. А. Ампером для посилення відкритого X. Эрстедом магнітного дії струму і застосований Д. Араго в дослідах по намагничиванию сталевих стрижнів. Магнітні властивості соленоїда були експериментально вивчені Ампером в 1822 р. (тоді ж їм був введений термін «соленоїд»). Була встановлена еквівалентність соленоїда постійним природних магнітів, що стало підтвердженням електродинамічної теорії Ампера, яка пояснювала магнетизм взаємодією прихованих в тілах кільцевих молекулярних струмів.

Силові лінії магнітного поля соленоїда:

Індукція магнітного поля Вихрове поле Соленоїд Електромагніти

Напрямок цих ліній визначають з допомогою другого правила правої руки.

Якщо обхопити соленоїд долонею правої руки, направивши чотири пальця по струму у витках, то відставлений великий палець вкаже напрям магнітних ліній всередині соленоїда.

Порівнявши магнітне поле соленоїда з полем постійного магніту (мал. нижче), можна помітити, що вони дуже схожі.

Індукція магнітного поля Вихрове поле Соленоїд Електромагніти

Як і у магніта, у соленоїда є два полюси — північний (N) і південний (S). Північним полюсом називають той, з якого магнітні лінії виходять; південним полюсом — той, до якого вони входять. Північний полюс у соленоїда завжди розташовується з тієї сторони, на яку вказує великий палець долоні при її розташуванні в відповідності з другим правилом правої руки.

Соленоїд у вигляді котушки з великим числом витків використовують в якості магніту.

Дослідження магнітного поля соленоїда показують, що магнітне дію соленоїда збільшується зі збільшенням сили струму і числа витків в соленоїді. Крім того, магнітне дію соленоїда або котушки з струмом посилюється при введенні в нього залізного стрижня, який називають серцевиною.

Електромагніти.

Соленоїд з залізним сердечником всередині називається електромагнітом.

Електромагніти можуть містити не одну, а кілька котушок (обмоток) і мати при цьому різні за формою сердечники.

Подібний електромагніт вперше був сконструйований англійським винахідником У. Стердженом у 1825 р. При масою 0,2 кг електромагніт У. Стерджена утримував вантаж вагою 36 М. У тому ж році Дж. Джоуль збільшив підйомну силу електромагніту до 200 М, а через шість років американський учений Дж. Генрі побудував електромагніт масою 300 кг, здатний утримувати вантаж масою 1 т!

Сучасні електромагніти можуть піднімати вантажі масою кілька десятків тонн. Вони використовуються на заводах при переміщенні важких виробів з чавуну та сталі. Електромагніти використовуються в сільському господарстві для очищення зерен ряду рослин від бур’янів та інших галузях промисловості.

ПОДІЛИТИСЯ: