Warum ähneln die magnetischen Feldlinien in einem Solenoid denen eines Stabmagneten?

Indem wir Flemings rechte Hand in jeder Runde anwenden , erhalten wir Magnetfeldlinien, die so aussehen:

.. .. ..

Aber magnetische Feldlinien schneiden sich nie. Sie interagieren mit den Feldern der umgebenden Windungen des Solenoids, um ein kombiniertes Magnetfeld zu bilden, das so aussieht: -

.. .. ..

Von www.nde-ed.org :-

Das Magnetfeld, das jede Drahtschleife umkreist, kombiniert sich mit den Feldern der anderen Schleifen, um ein konzentriertes Feld in der Mitte der Spule zu erzeugen. Eine lose gewickelte Spule ist dargestellt, um die Wechselwirkung des Magnetfelds zu zeigen. Das Magnetfeld ist über die Länge der Spule im Wesentlichen gleichmäßig, wenn sie enger gewickelt ist.

Wenn die Schleifen oder Windungen extrem nahe beieinander liegen, heben sich Magnetfeldlinien zwischen benachbarten Windungen effektiv auf, was zu geraden Magnetfeldern innerhalb des Solenoids führt, ähnliche Magnetfelder innerhalb eines Stabmagneten: -

.. .. ..

Die Magnetfeldlinien um (a) einen Stabmagneten und (b) einen stromdurchflossenen Solenoid :-

BEARBEITEN

Wie bei Stabmagneten ist das Magnetfeld innerhalb der Magnetspule stärker als außerhalb. Magnetfeldlinien sind innerhalb des Solenoids dicht gepackt, und das Magnetfeld wird innerhalb des Solenoids zu einem nahezu gleichmäßigen Magnetfeld konzentriert. Die Magnetfelder draußen sind schwach und breiten sich aus.

ZUORDNUNG

Die ersten drei Diagramme stammen aus einem auf YouTube verfügbaren Video: Concepts in Physics – Electromagnetism

Gegenteil. Solenoid ist eigentlich wie ein echter Magnetstab

Stellen Sie sich ein Eisenatom vor. Es hat Elektronen, die im Kreis um dieses Atom laufen, so dass es magnetische Kraft erzeugt. Jedes Eisenatom ist wie eine Solenoidschleife für sich

Stellen Sie sich dann vor, ein Stabmagnet ist ein Eisenklumpen, bei dem fast alle Atome in die gleiche Richtung ausgerichtet sind, sodass jedes Atom eine magnetische Kraft beisteuert. Das sind eher viele Magnetschleifen parallel zueinander

Im Detail sollten Sie sich dieses Video ansehen

http://youtube.com/watch?v=hFAOXdXZ5TM

Die Antwort von imakesmalltalk ist eine gute Beschreibung, wie sich die Felder in einem Solenoid überlagern, um ein endgültiges Feld ähnlich einem Stabmagneten zu erzeugen, aber ich möchte ein oder zwei subtile Unterschiede diskutieren.

Das letzte Bild in der Antwort von imakesmalltalk zeigt deutlich H-Feldlinien (die oft als Magnetfeld bezeichnet werden), da sie an der Oberfläche des Magneten zu beginnen und zu enden scheinen, während B-Feldlinien kontinuierlich sein müssen. Tatsächlich gibt es im Inneren des Magneten ein schwaches H-Feld, das zwischen den Polen in entgegengesetzter Richtung verläuft. In einem luftgefüllten Solenoid sind die Linien des H-Feldes kontinuierlich und in der gleichen Richtung wie das B-Feld. Daher sind die H-Felder eines Solenoids und eines Stabmagneten ziemlich unterschiedlich , obwohl sie außerhalb des Solenoids ähnlich sein können. Anders gesagt hat der luftgefüllte Solenoid keine Magnetpole (Quellen und Senken des H-Feldes), der Stabmagnet dagegen schon.

Richtiger ist es zu sagen, dass die B-Feldlinien eines Solenoids den B-Feldlinien eines Stabmagneten ähneln, wenn der Solenoid eine ähnliche Größe wie der Stabmagnet hat . Sehen Sie sich dieses Diagramm von der Hyperphysik-Website an . Beachten Sie jedoch, dass die Kennzeichnung der N- und S-Pole auf dem Solenoid fehlerhaft ist, in dem Sinne, dass es hier keine Senken / Quellen des H-Felds gibt, und wir sagen lediglich, dass diese Anordnung ein B-Feld (oder äußeres H-Feld ) erzeugt ) ähnlich einem Stabmagneten mit Polen an diesen Positionen.