Bir Solenoidin Manyetik Alanı

Solenoid, helis biçiminde sarılmış uzun bir teldir. Sarımlar çok sıkıdır. Sıkı sarımlı bir solenoidin içindeki bölgede düzgün varsayılabilecek bir akım elde edilebilir. Sarımlar sıkışık olduğundan herbir sarıma bir çember gözüyle bakılabilir ve net manyetik alan tüm sarımlardan kaynaklanan alanların vektörel toplamıdır. Solenoidin uzunluğunun çapından çok daha büyük olduğunu varsayacağız.

Şekilde bir soleneidin manyetik alan çizgileri gösterilmiştir. Halkaların üst ve alt kısımları hemen hemen düz bir çizgiymiş gibi olduğundan bu bölgelerdeki manyetik alan çizgileri eşmerkezli çemberler şeklindedir. Solenoidin içindeki noktalarda ve telden uzak

noktalarda B yaklaşık olarak solenoidin merkez eksenine paraleldir. Sonsuz uzunlukta ve çok sıkı sarılmış telleri içeren ideal solenoidde bobin içindeki akım her yerde aynı ve solenoidin eksenine paraleldir.

Solenoidin üstündeki noktalarda (P gibi) manyetik alan solenoidin üst kısmının tarafından oluşturulur ve alt taraf tarafından oluşturulacak olan manyetik alanı yok edecek şekilde davranır. İdeal bir solenoidde solenoidin dışındaki manyetik alan sıfırdır.  Eğer solenodin uzunluğu çapından çok büyükse, gerçek bir solenoidin dışındaki alan sıfır olarak alınabilir.

Gerçek bir solenoidde ise solenoidin dışındaki manyetik alan ihmal edilebilecek kadar zayıftır. Solenodin ekseni boyunca oluşan manyetik alan sağ el kuralı ile bulunur. Sağ elinizle solenoidi kavrayın, bu pozisyondayken parmaklarınız akımın yönünü ve başparmağınız manyetik alanın yönünü verir.

GERÇEK SOLENOİD

Solenoide yukarıdaki Şekildeki gibi bir abcd dikdörtgen Ampere halkası seçilerek, Ampere Yasası uygulandığında;

elde edilir. İlk integral Bh, ikinci ve dördüncü integral sıfır (çünkü B ^ ds) ve üçüncü integral solenoidin dışında bir nokta olduğu için sıfırdır.

Ampere halkasının çevrelediği akım, solenoiddeki akımla aynı değildir, çünkü solenoidde, bu halkanın içindekinden çok daha fazla sarım vardır. Eğer L uzunluğundaki bir solenoiddeki sarım sayısı N ise, dikdörtgen içinden geçen akım IN olur. n solenoidin birim uzunluğu başına sarım sayısı ise (n = N/L), Ampere halkası içindeki akım;

I _iç = I (nh)

olarak bulunur. Böylece ideal bir solenoidin manyetik alanı;

bulunur.

ÖRNEK: Silindirik bir solenoidin çapı 15mm ve uzunluğu 125mm olup, 250 sarımı vardır. Solenoitteki akım 0.32A olduğunda içindeki manyetik alanın büyüklüğünü bulun.

Solenoidin boyu çapına göre oldukça uzun olduğundan, içindeki alanın büyüklüğü, uçlarından yeteri kadar uzakta olduğunda;

denklemi kullanılır. Birim uzunluğundaki sarım sayısı;

n = N/L = 250 sarım/0.125m = 2x 10³ sarım.m^-1

ve buradan manyetik alan;

B = (4px10^-7T.m.A^-1)(2x10³sarım.m^-1)(0.32A) = 8.04x10^-4T

bulunur.