From Wikipedia, the free encyclopedia
Solenoid (prantsuse solénoïde < kr sōlēn 'toru, kanal' + eidos 'vorm, kuju' ) on silinderpinnale ühekihiliselt keritud traatpool, mille pikkus on läbimõõdust palju suurem. Solenoidi juhitud elektrivool tekitab magnetvälja, mis on pika pooli sees ühtlane ja suunatud piki solenoidi telge. Väljaspool solenoidi on magnetväli samasugune kui vardakujulisel püsimagnetil. Niisiis on solenoid pikk (ühe- või mitmekihiline) induktiivpool.
Solenoidi magnetilise efekti avastas 1820. aastal André-Marie Ampère, tema loodud on ka sõna “solénoïde“.[2]
Tehnikas kasutatakse solenoide muundurite ja täituritena, mis muudavad elektrienergia liikumiseks. Tavaliselt toimub liikumine lineaarselt vahemikus 1–100 mm ja pöördliikumise korral alla 95° ulatuses. Solenoidi nimetust kasutatakse kõige sagedamini seoses klappidega. Solenoidklapp koosneb elektromehaanilisest solenoidist, mis paneb liikuma pneumaatilise või hüdraulilise klapi. Solenoide kasutatakse automaatikaseadmetes, et sooritada lühikese teekonnaga liikumist.
Magnetväli lõpmata pika solenoidi sees on homogeenne ja selle tugevus ei sõltu kaugusest keskpunktist ega solenoidi ristlõike pindalast. Solenoidi magnetvälja suund sõltub elektrivoolu suunast. Magnetvälja suunda solenoidi sees saab leida parema käe reegli abil: kui sõrmed on suunatud mööda keermeid voolu suunas, siis välja sirutatud pöial viitab magnetvälja suunas, ja selle tugevust saab arvutada valemist
kus B on magnetvälja tugevus, μ0 on magnetiline konstant, N on keerdude arv solenoidis, i on elektrivool ja l on solenoidi pikkus. See valem on solenoidi jaoks, millel puudub südamik.
Ferromagnetilise (näiteks rauast) südamiku olemasolu suurendab magnetvälja tugevust solenoidis. Seda saab arvutada valemiga
kus μr on magnetiline konstant ja μ (μ0μr) on materjali magnetiline läbitavus.
Magnetvälja tugevus väljaspool solenoidi on vastassuunaline solenoidi sees oleva magnetväljaga ning see on omadustelt nõrk ja hajuv.
Nagu eelnevast näha, siis magnetvälja tugevus solenoidi sees on põhimõtteliselt konstantne ja seda saab väljendada valemiga
kus μ0 on magnetiline konstant, N on pöörete arv solenoidis,i on voolutugevus ja l on solenoidi pikkus. Kogu magnetvoogu läbi solenoidi on võimalik leida, kui korrutada voo tugevus läbi ristlõikepindalaga :
Kui see kombineerida induktiivsuse mõistega, siis saame
See näitab, et solenoidi induktiivses saab avaldada valemiga:
1. Liikumise pikkus
2. Jõud ja pöördemoment
3. Pinge
5. Tööprotsent
6. Temperatuur
7. Tööaeg/töökiirus
8. Keskkonnatingimused
9. Alalisvool ja vahelduvvool
10. Elutsükkel
Solenoide kasutatakse pea igas mõeldavas tööstusharus üle maailma ja on tuntud oma odavuse, efektiivsuse ja vastupidavuse poolest täituritena.
Hüdraulilise solenoidi klapid on põhimõttelt samad pneumaatilise solenoidi klappidega. Nende vahe seisneb vaid selle, et üks juhib vedelikke ja teine gaasilisi aineid. Hüdraulilise solenoidi klapid kontrollivad tavaliselt mingi vedeliku voolamist anumasse või täiturisse. Solenoididega juhitavaid klappe kasutatakse tihti niisutussüsteemides, kus nõrk solenoid suudab avada ja sulgeda väikest juhtklappi, mis omakorda juhib põhiklappi. Põhiklappi juhitakse vedeliku survega, mis liigutab mehaaniliselt kinnitatud kolbi. Solenoide võib samuti leida igapäevastest kodumasinatest nagu näiteks pesumasinates, et kontrollida siseneva vee kogust.
Helmholtzi pool on seadeldis, mille abil on võimalik luua homogeenne magnetväljaala. Seda kasutatakse tihti Maa magnetvälja välja tõrjumiseks, eksperimentide tegemiseks. Olemuselt kujutab Helmholtzi pool endast kahte ühesugust mähist, mis asuvad üksteisest solenoidi raadiuse kaugusel. Magnetvälja tugevus keskpunktis on võimalik leida valemiga
kus μ0 on magnetiline konstant, n on keerete arv ühel solenoidil, I on voolutugevus ja R on solenoidi raadius ja kahe solenoidi vaheline kaugus.