Kraft vom Solenoid

Ich möchte die Kraft eines Solenoids annähern oder zumindest eine Formel finden, die proportional zur Kraft ist, damit ich die Konstante für meinen speziellen Fall experimentell finden kann. Anscheinend ist eine genaue Antwort darauf schwierig und beinhaltet Quantenphysik, die mir ein bisschen über den Kopf wächst; etwas über das Ising-Modell. Ich habe gefunden F = ( N ICH ) 2 μ 0 A 2 G 2 , Wo N ist die Anzahl der Schleifen, ICH ist Strom durch die Magnetspule, A ist die Querschnittsfläche der Innenseite des Solenoids und G ist die "Länge des Spalts zwischen dem Solenoid und einem Stück Metall". Das habe ich hier gefunden .

Ist das eine anständige Annäherung? Wenn ja, könnten Sie genauer definieren G , weil ich nicht weiß, welche Entfernung das sein soll? Wenn nicht, was könnte ich stattdessen verwenden? Ich habe das Gilbert-Modell auf Wikipedia gefunden, das anscheinend eine gute Annäherung an die Kraft zwischen Magneten ist. Könnte ich dies verwenden, um die Kraft auf ein Stück Eisen von einem Solenoid anzunähern?

Ich denke, das Modell, auf das Sie sich beziehen, wäre nur dann eine gute Annäherung, wenn der Abstand zwischen den beiden Objekten viel größer als ihre Abmessungen ist. Im Fall eines Eisenstücks müssten Sie das magnetische Dipolmoment pro Volumeneinheit kennen und dann die Integration und den Ausdruck für die Kraft zwischen zwei Dipolen verwenden, um die resultierende Kraft zu berechnen. Die Berechnung wäre allerdings ziemlich komplex.
Das von Ihnen zitierte Modell geht von sehr spezifischen und mehr oder weniger hypothetischen Annahmen bezüglich der Geometrie des Solenoids und seines Flusspfads aus. Bei realen Solenoiden ist diese Geometrie absichtlich komplex, um die Magnetkraft zu maximieren oder eine gleichmäßige Kraft über den Hub des Solenoids bereitzustellen. Das Ising-Modell und ähnliche Modelle können nur eine grobe Abschätzung des Kraft-Strom-Weg-Verhaltens liefern. Für praktischere und genauere Vorhersagen sind numerische Methoden erforderlich – Software für endliche elektromagnetische 3D-Modellierung.

Antworten (1)

Im Inneren eines Solenoids ist das Magnetfeld in Größe und Richtung gleichförmig und ist gegeben durch:

B = μ 0 N ICH L
Wo N ist die Anzahl der Windungen, L die Länge des Solenoids und ICH der Strom durch ihn. Bewirbt sich
F = Q v B Sünde ⁡ θ
Die Kraft kann gefunden werden.

Dies ist die Kraft auf eine sich bewegende Ladung, NICHT die Kraft auf ein stationäres Stück ferromagnetisches Metall. Das sind sehr unterschiedliche Dinge.
Leider hat niemand geantwortet. Ich habe die ähnliche Frage auch hier gestellt und niemand hat auch geantwortet.
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