سیم‌لوله

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
سیم‌لوله هسته‌دار
سیم‌لوله بدون هسته

سیم‌لوله(به انگلیسی: Solenoid) یک سیم‌پیچ به شکل استوانه است که معمولاً طول آن بیشتر از قطرش است و هنگامی که جریان الکتریکی از آن می‌گذرد در آن میدان مغناطیسی تولید می‌شود و بنابر قانون لنز با تغییر میزان جریان در برابر تغییر جریان مقاومت می‌کند. از سیم‌لوله برای مدیریت تغییر ناگهانی جریان در مدارها استفاده می‌شود.[۱]

میزان نیروی محرکه خودالقایی ناشی از تغییر جریان از فرمول زیر بدست می‌آید[۲]:

\varepsilon_L = -L \frac{\partial I}{\partial t}

که در آن:

L ضریب خودالقایی سیم‌لوله است. یکای آن در SI هانری است.
I جریان الکتریکی
t زمان است.

میزان ضریب خودالقایی برای سیم‌لوله از فرمول زیر بدست می‌آید[۲]:

L= k\mu_0 \frac{N^2 A}{l}

که در آن:

k ضریب سیم‌لوله است و برای سیم‌لوله بدون هسته برابر یک و برای سیم‌لوله هسته‌دار مقادیر بزرگی مانند هزار است.
\mu_0 ثابت تراوایی مغناطیسی خلا
N تعداد دورها در سیم‌لوله
A مساحت یک دور سیم‌لوله
و l طول سیم‌لوله است.

میدان مغناطیسی[ویرایش]

یک نمایش سه‌بعدی از میزان میدان مغناطیسی در درون و بیرون سیم‌لوله

اندازه میدان مغناطیسی درون یک سیم‌لوله آرمانی (یعنی با طول بی‌نهایت) از قانون آمپر بدست می‌آید[۳]:

B= \mu_0 I \frac{N}{l}

اگر سیم‌لوله ایده‌آل نباشد این میزان با تقریب خوبی برای مرکز سیم‌لوله صدق می‌کند[۴].

کاربردها[ویرایش]

از سیم‌لوله‌ها در مدارهای الکتریکی استفاده می‌شود و نماد آن L است از آن برای جلوگیری از تغییرات ناگهانی در میزان جریان استفاده می‌شود زیرا به علت خودالقایی سیم‌لوله در لحظه اول در برابر تغییر میزان جریان ناگهانی مقاومت بی‌نهایت از خود نشان می‌دهد و مقاومت آن برحسب زمان به سرعت کاهش می‌یابد تا در بی‌نهایت به صفر میل کند. میزان این تغییر در مدارهای RL (سیم‌لوله و مقاومت) از فرمول زیر پیروی می‌کند[۵]:

I= \frac{\varepsilon}{R} (1- e^{-\frac{Rt}{L}})
که t زمان است.

همچنین مدارهای RCL (سیم‌لوله، مقاومت و خازن) در جریان متناوب نیز کاربرد دارند[۶].

منابع[ویرایش]

  1. Oxford dictionary of Physics "Solenoid" p. 505 ISBN 978-0-19-923399-1
  2. ۲٫۰ ۲٫۱ فیزیک سوم دبیرستان رشته ریاضی فیزیک صفحات ۱۹۱، ۱۹۳
  3. فیزیک اهانیان جلد سوم نوشته هانس اهانیان صص ۲۰۶-۲۱۰
  4. فیزیک هالیدی جلد سوم نوشته دیوید هالیدی، رابرت رزنیک صفحه ۲۱۲
  5. فیزیک هالیدی ص ۲۵۶
  6. فیزیک هالیدی ص ۳۲۲

جستارهای وابسته[ویرایش]

پیوند به بیرون[ویرایش]