Av Timothy Banas • Uppdaterad 24 mars 2022

FactoryTh/iStock/GettyImages

Ingenjörer skapar solenoider - elektromagneter - genom att linda ledande tråd till en spiral runt en cylindrisk kärna. När en elektrisk ström flyter genom spolen genereras ett magnetfält som kan utöva ett mätbart drag på närliggande ferromagnetiska material. Den resulterande interaktionen mellan magnetiska och elektriska krafter på en laddad partikel är känd som Lorentz-kraften.

Steg 1 – Skriv formeln

Kraften som produceras av en solenoid kan beräknas med följande uttryck:

F =((n·I)² × μ₀ × A) ÷ (2·g²)

Var:
– F =kraft (Newton)
– Jag =ström genom spolen (Ampere)
– g =gapavstånd mellan spolen och målmetallen (meter)
– A =spolens tvärsnittsarea (kvadratmeter)
– n =antal varv i spolen
– μ₀ =magnetisk konstant (4π × 10⁻⁷ H/m)

Steg 2 – Samla dina parametrar

Innan du kopplar in siffror i ekvationen, bestämma de fysiska egenskaperna hos din elektromagnet och driftsförhållandena. Till exempel:

• Antal varv (n) =1 000
• Ström (I) =10 A
• Tvärsnittsarea (A) =0,5 m²
• Gapavstånd (g) =1,5 m

Steg 3 – Beräkna kraften

Ersätt värdena i formeln:

F =(((1 000 × 10)² × 4π × 10⁻⁷ × 0,5) ÷ (2 × 1,5²)) ≈ 14 N

Detta resultat indikerar att, under de angivna förhållandena, kommer elektromagneten att utöva ett drag på cirka fjorton newton på ett ferromagnetiskt föremål placerat 1,5 meter bort.

Genom att följa dessa enkla steg kan du exakt förutsäga prestandan för alla solenoidbaserade elektromagneter som du designar eller utvärderar.