Máy tính từ trường ống dây solenoid là gì?
Ống dây solenoid là một cuộn dây dẫn dài, khi có dòng điện chạy qua sẽ tạo ra một từ trường gần như đều dọc theo trục trung tâm của nó. Công cụ này giúp bạn tính độ lớn của từ trường bên trong đó, ký hiệu \(B\), dựa trên ba đại lượng mà bạn có thể đo trực tiếp: số vòng dây (\(N\)), cường độ dòng điện (\(I\)) và chiều dài cuộn dây (\(l\)). Kết quả được đưa ra theo tesla, millitesla và gauss để phù hợp với mọi quy mô mà dự án của bạn sử dụng.
Cách sử dụng
Hãy nhập tổng số vòng dây, cường độ dòng điện tính bằng ampe và chiều dài thực tế của ống dây tính bằng mét. Nhấn nút tính toán để xem cường độ từ trường bên trong cuộn dây cùng với giá trị số vòng dây trên mỗi mét. Công thức giả định một ống dây solenoid lý tưởng, quấn sít nhau và có chiều dài lớn hơn nhiều so với đường kính, khi đó từ trường đều bên trong và gần như bằng không ở bên ngoài.
Giải thích công thức
Từ trường được cho bởi công thức $$B = \frac{\mu_0 \cdot \text{Turns }(N) \cdot \text{Current }(I)}{\text{Length }(l)}$$ trong đó \(\mu_0 = 4\pi\times10^{-7}\ \text{T}\cdot\text{m/A}\) là độ từ thẩm của chân không. Tỷ số \(N/l\) chính là số vòng dây trên mỗi mét (\(n\)), nên phương trình thường được viết là \(B = \mu_0 n I\). Tăng gấp đôi cường độ dòng điện hoặc mật độ vòng dây sẽ làm từ trường tăng gấp đôi; ngược lại, nếu kéo dài cuộn dây trong khi giữ \(N\) không đổi thì từ trường sẽ yếu đi.
Ví dụ minh họa
Giả sử một ống dây solenoid có \(N = 200\) vòng trên chiều dài \(l = 0{,}5\ \text{m}\), mang dòng điện \(I = 2\ \text{A}\). Khi đó \(n = 200 / 0{,}5 = 400\) vòng/m, và $$B = \frac{(4\pi\times10^{-7})(200)(2)}{0{,}5} \approx 0{,}001005\ \text{T}$$ tức khoảng \(1{,}005\ \text{mT}\) (\(10{,}05\) gauss).
Câu hỏi thường gặp
Đường kính dây dẫn có ảnh hưởng không? Chỉ ảnh hưởng gián tiếp — nó giới hạn số vòng dây có thể quấn trên mỗi mét. Công thức sử dụng trực tiếp \(N\) và \(l\).
Nếu có lõi sắt thì sao? Hãy thay \(\mu_0\) bằng \(\mu = \mu_0 \mu_r\), trong đó \(\mu_r\) là độ từ thẩm tương đối của lõi, có thể làm tăng \(B\) lên hàng trăm hoặc hàng nghìn lần.
Từ trường có thực sự đều không? Nó gần như đều ở sâu bên trong một ống dây dài; càng gần hai đầu thì từ trường càng yếu đi và phình ra ngoài.
