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Solenoide

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simbolo del solenoide

Unsolenoide (da σωλην (solen): tubo, condotto, canale) è unabobina di forma cilindrica formata da una serie di spire circolari molto vicine fra loro e realizzate con un unico filo di materialeconduttore.

Il solenoide è uno strumento solitamente usato comeinduttore per lo studio e le applicazioni dell'elettromagnetismo.

Descrizione

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Funzionamento

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Campo magnetico generato da un solenoide avente sette spire visto in sezione longitudinale
Rappresentazione di un solenoide
Applicazioni del solenoide

Facendo passare lacorrente elettrica di intensitàI{\displaystyle I} nel filo, si viene a creare uncampo magnetico dentro e fuori il solenoide direttamente proporzionale al numero totale delle spire, all'intensità dicorrente ed inversamente proporzionale alla lunghezza del solenoide.

Nel caso di un solenoide di questo tipo, posto in un mezzo, il modulo del vettore induzione magneticaBint{\displaystyle {\vec {B}}_{int}} interna al solenoide risulta essere:

Bint=μnI=μNI{\displaystyle B_{int}=\mu nI=\mu {\frac {NI}{\ell }}} (in caso di solenoide indefinito)

doveN=n{\displaystyle N=n\cdot \ell } è il numero totale delle spire,μ lapermeabilità magnetica del mezzo,{\displaystyle \ell } la lunghezza del solenoide en il numero di spire per unità di lunghezza.

All'esterno del solenoide, a distanze sufficientemente grandi, il campo di induzione magnetica si annulla (in un solenoide ideale, il campo magnetico al suo esterno è sempre zero).

Se il solenoide è posto nel vuoto la permeabilità magneticaμ{\displaystyle \mu } del mezzo va sostituita con quella del vuotoμ0{\displaystyle \mu _{0}}, che vale 4π·10−7 T·m/A.

Se il solenoide è molto lungo rispetto al diametro delle spire, il campo magnetico che si crea all'interno è parallelo all'asse del solenoide. La direzione del vettore induzione magneticaB{\displaystyle {\vec {B}}} è quella dell'asse mentre il suo verso è quello di unavite che ruota insenso orario (vite destrorsa) mentre viene avvitata nel verso della correnteI.

Ilflusso magnetico in un solenoide è calcolato come

Φ=BnSN{\displaystyle \Phi ={\overrightarrow {B}}\cdot {\overrightarrow {n}}\cdot S\cdot N}

dove n è la normale alla superficie edS è la sezione del solenoide.

Coefficiente di autoinduzione

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Definito il valore del flusso magnetico comeNBS e sostituendoB si ottiene

Φ=μN2SI{\displaystyle \Phi =\mu \cdot {\frac {N^{2}\cdot S}{\ell }}\cdot I}

e, essendo il coefficiente diautoinduzione definito comeL=ΦI{\displaystyle L={\frac {\Phi }{I}}} ne consegue che per il solenoide esso è così calcolato:

L=μN2S{\displaystyle L=\mu \cdot {\frac {N^{2}\cdot S}{\ell }}}

La sua unità di misura nelSI è l'henry.

Energia magnetica

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L'energia magneticaU{\displaystyle U} immagazzinata in un solenoide in cui scorre unacorrente elettricaI{\displaystyle I} vale

U=12LI2{\displaystyle U={\frac {1}{2}}\cdot L\cdot I^{2}}

La sua unità di misura nelSI è iljoule.

Voci correlate

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Collegamenti esterni

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